双曲面开放式铝板幕墙精细化施工*

陈俊松 李 兵

1. 无锡城市职业技术学院 无锡 214153；2. 上海玻机智能幕墙股份有限公司 上海 200235

随着建筑业的发展，各种复杂形式的幕墙在建筑中的应用越来越广泛，双曲面就是其中应用较为广泛的一种[1,2]。双曲面幕墙工程规模大，施工技术要求高，幕墙的设计制作、施工安装的难度大。同时，开放式铝板目前也应用广泛。相对于传统的封闭式铝板，开放式铝板具有较好的变形能力、防水性能以及外观效果。但由于施工工艺较为复杂，用于双曲面幕墙时面临诸多困难[3]。因此，本文依据具体的实例，从技术的角度对双曲面开放式铝板幕墙的施工过程、施工的特点和难点进行分析探讨。

1 工程概况

三亚波波利会所酒店项目所属规划区域东接三亚市，南临大海，西接龙腾湾，北望九所新区，背山面海，总用地面积13 834 m2。该项目平面布局以中国具有悠久历史的太极八卦形态为基本元素，将太极八卦的彼此融合渗透，阴阳交感图形意向充分融合在建筑平面布局中，在满足基本功能条件下，使其平面布局以及交通流线的设计更为顺畅合理，与建筑空间形态相互更好地交融（图1）。

2 施工难点

本工程是自由度很高的双曲面幕墙，采用开放式铝板设计，给施工带来一定的难度，具体表现在以下几个方面：

图1 波波利会所酒店项目效果图

（a）幕墙设计任务量大。业主方仅提供了一个外立面的三维模型，要求依据此外皮模型将整个项目设计并建造出来。且业主对工程质量要求较高，开放式铝板的竖向缝要求6 mm，横向缝要求12 mm，在一定程度上增加了设计和施工的难度。这需要设计师进行深化设计，进行幕墙构件尺寸的计算。关键节点还需要反复多次复核，精确地下料加工和安装控制。

（b）双曲面幕墙材料加工和运输要求高。由于曲面模型的特性增加了材料加工、制作和检测的难度。此外，材料的堆放和运输的要求也较高。

（c）施工精度要求高。铝板的安装精度必须控制在毫米级，才能保证铝板缝大小均匀，而铝板安装精度高的前提是骨架安装的误差要小。如何保证较高的安装精度是本工程面临的一个难点。

3 重点施工过程介绍

3.1 现场钢结构扫描分析

为了避免原钢结构施工误差对幕墙安装的影响，本工程首先采用三维扫描仪，将现场钢结构扫描成点云，并通过点云建模，得到现场钢结构的施工模型，然后将钢结构的实际施工模型同理论模型叠加之后切片分析，得到了现场钢结构的误差分布（图2）。最后根据误差分布图调整了部分有碰撞区域的模型设计。

图2 钢结构的理论模型与实际模型对比

经分析，钢结构整体安装精度较高，偏差大部分在50 mm以内，局部地方超过50 mm，且基本都是往内侧偏移，不会影响铝板及铝板骨架的安装。但有4 根梁和1 根斜柱，会影响吊挂式玻璃幕墙安装。由于4 根梁不是主梁，局部切除便可消除影响。并通过调整铝板的形态消除斜柱影响。

3.2 骨架和铝板的设计

首先进行了分格设计，思路如下：横向缝12 m标高以下除了入口外全部采用水平面切割，12 m标高以上，采用倾斜的平面切割；竖向缝除2 个球体连接部分外全部采用通过圆心的垂直平面切割。这样较好地解决了双曲铝板的加工问题和骨架的布置问题

然后进行骨架设计。由于整个项目外形非常自由，面板定位安装的精度非常高，而铝板的直接定位难度很大。因此通过设计让铝面板同骨架之间产生关联，既解决了骨架的设计，又解决了铝板的安装。

这样通过控制骨架的安装精度，从而控制铝板的安装精度。其中竖向骨架是用一组特定的垂直平面切割项目铝板外表皮，在铝板面上得到一组单曲线条，再将此线条在此切割平面上向内偏移300 mm即得到了竖向骨架的中心线位置。横向铝管骨架是铝板横向缝的中心线法向偏移120 mm即得到铝管的中心线。

此外，针对双曲面铝板，每一块铝板的4 条边线都优化成单曲，即按照一定的角度，这块铝板的任意一条边都能放置在一块平板上，整条边都能与平板结合。铝板加强筋在三维模型中切割出来，能够与双曲铝板完美贴合。而对于铝板外立面有许多窗户洞口，都暂时忽略掉窗户的影响，将窗户位置都看成是铝板，这样在进行骨架设计和骨架安装时就能大大简化工作，等骨架全部安装完后，再将窗户洞口的边框焊接出来，最后将窗户中间多余的钢立柱割除。

3.3 骨架的加工和检测

整个工程竖向骨架1 289 根，且每一根都不一样，单根骨架都是一个非规则的变曲率形状，加工的难度非常大。加工精度控制在±5 mm，每一根骨架在工厂加工时都经100％检测，在5 mm误差控制线内才合格并允许出厂。在检测时采用1∶1打印放样检测图，以控制加工误差和找到安装的点位。

材料至工地后，也是用同样方法100％检测复核，并在对应位置做好安装标记点，通过这种方式能很好的控制材料的加工精度。

3.4 骨架和铝板的安装

本工程铝板支座的调节距离是±20 mm，考虑施工误差后理论上骨架的安装误差允许±15 mm，但实际上本工程骨架安装控制误差在±5 mm。如此高的安装精度是本工程解决的一个难题，所采用的方法是多次校核。首先将基准的轴线多次校核，确保基准的轴线是100％的准确。将每一根竖向骨架都通过基准轴线直接定位安装，由于将坐标定位点都转化为至特定点的距离，所以能够确保定位的精度；然后横向铝管也是通过基准轴线直接定位安装，这样就避免了误差的累积，同时通过已经安装好的立柱和横梁之间的实际距离（理论上法向距离180 mm），这样还可以检测立柱和横梁的安装精度。

3.5 防水施工

开放式铝板的防水施工比较关键，本工程采用防水铁皮进行防水。为避免漏水，整个防水铁皮都采用二保焊，屋顶的防水铁皮全部焊接，立面的防水铁皮竖向焊接，横向采用上压下的搭接方式，最后再整体刷防水涂料，确保防水做到万无一失。

4 结语

双曲面开放式铝板幕墙应从设计、材料加工和现场安装进行精确控制，以确保施工质量。

（a）采用三维扫描得到现场原钢结构施工的误差，并利用设计手段消除误差的影响；采用三维图纸设计进行安装设计，以保证整体设计的精度。

（b）材料加工时采用100％检测，合格才能出厂；运送到工地后再进行100％复核，并做好安装标记点。

（c）采用多次复核的方法进行安装，并将铝板的安装与骨架的安装联系起来，通过控制骨架安装的精度来达到控制铝板安装的目的。