石材幕墙龙骨单元式施工技术应用

黄建宏

北京中铁装饰工程有限公司 四川 绵阳 621000

1 工程实例

北京某研发实验中心及附属用房项目，项目为三个标准塔楼布局，地上20～22层，1～3层设置裙房相互连通，地下3层。主要结构类型为钢筋混凝土框架剪力墙结构，设计使用年限为50年，建筑防火分类等级：二级，建筑耐火等级为一级[1]。

2 石材幕墙龙骨单元式施工技术应用

2.1 技术特点

（1）大量的减少了高空吊篮焊接、验收作业。单元式钢龙骨全部在加工区定制的水平钢模具台上焊接加工，焊接完成后统一清理焊渣并进行防锈处理，在加工厂完成单元式钢龙骨的验收工作，大量的减少了高空吊篮焊接、验收作业。

（2）提高了焊接质量，减少了施工的安全隐患。单元式钢龙骨在加工区进行加工，减少了吊篮上焊接操作，水平钢模具上焊接提高了工程的焊接质量，同时降低了现场吊篮因焊接作业而引起的消防、高空坠落等安全隐患。

（3）提高了施工效率，缩短了安装周期。单元式钢龙骨焊接完成后统一存放在指定区域，验收完成后可立即运至施工作业面进行整体吊装，减少材料的现场堆放、周转时间，节约施工现场场地。

（4）提高了经济效益。单元式钢龙骨的主龙骨规格统一，全部定尺加工钢材；次龙骨根据石材幕墙分格，按照正面、侧面所需要的长短不同尺寸进行优化套裁下单，节约了角钢使用量从而降低了成本。

2.2 适用范围

本施工技术适用于标准层较多、分格尺寸较统一的石材幕墙装饰柱龙骨。

2.3 工艺原理

单元式钢龙骨系将外幕墙的每层、每根石材装饰柱作为一个整体，通过考虑石材的分格、挂件位置等因素，确定主龙骨，横向、侧向角钢次龙骨及孔位位置，利用定制加工的预拼装加工平台将该整体单元的主、次龙骨进行工厂化焊接加工，形成一个整体的龙骨体系。

单元式钢龙骨加工、验收合格后，将钢插芯通过不锈钢螺栓与主龙骨栓连接，然后使用成品小型卷扬机（额定载重1t）配合电动吊篮进行整体吊装，就位后与幕墙槽钢转接件进行焊接连接，实现与结构连接；上层单元式钢龙骨与下层单元式钢龙骨通过钢插芯连接。

2.4 施工操作要点

（1）施工准备

①各种规格钢材进场及机械设备所需要的资料文件齐全、有效，钢材复试合格。②施工人员进场进行三级教育，考试合格。③施工现场清理到位，工作面施工无障碍；垂直运输机具准备到位，相关验收手续办理完毕；安全防护措施齐全、有效。④标高控制线、位置控制线等控制点、控制线明确，引侧到位。⑤施工方案、技术交底、安全技术交底等技术准备工作到位。

（2）测量放线

根据主体结构施工单位提供的首层1.000m线及轴控制线复核各结构柱位置1.000m线及各轴轴线是否闭合无误；复核无误后以首层1.000m标高控制点为基准，在建筑物外墙设置每层标高控制点；依据建筑物的轴线为基准，建立幕墙构件三维空间位置定位控制线。

通过标高控制点、定位控制线对幕墙预埋件、槽钢转接件、横龙骨等进行定位，并将实测实量得出的结果反馈给幕墙设计师，为幕墙构件深化、材料下单做相应的准备。

（3）单元式钢龙骨体系、定尺预拼装加工平台（钢模具）深化设计

①单元式钢龙骨体系

a.根据标准层石材幕墙装饰柱特点，将层高3.2m的标准层的外墙石材装饰柱龙骨（截面为400mm×1050mm）作为一个单元考虑，单元式钢龙骨竖向龙骨的尺寸为：层高－20mm（20mm为竖向伸缩缝长度）。b.横向角钢位置及间距则根据石材分格和SE型铝合金挂件与角钢次龙骨的位置关系确定横向角钢间距及距离竖向主龙骨端的距离。c.确认石材装饰柱的完成面的尺寸时，综合考虑幕墙石材厚度、SE型铝合金挂件及角钢的尺寸、横龙骨的尺寸、内侧距墙之间的预留保温空间及操作空间等因素，其次考虑焊接变形、操作误差等各种因素，最终确定单元式钢龙骨体系的尺寸。

②定尺预拼装加工平台（钢模具）深化设计

a.根据单元式钢龙骨体系深化设计定尺预拼装加工平台，确定竖向主龙骨和横向、侧向次龙骨位置；b.考虑满焊是变形等因素，增加斜撑等构造措施；c.单元式钢龙骨与钢模具位置关系如图3所示。

（4）定尺预拼装加工平台（钢模具）加工

图1 钢模具加工示意

①制作标准钢模具（如下图所示），钢模具加工时首先选择表面平整、顺直的钢材作为基材（使用2m靠尺选材），为防止满焊时高温造成的钢材变形，首先将所有焊点点焊，点焊完成后根据图纸标注复核钢模具尺寸；需要注意的是为防止满焊变形，在两端横梁与立柱部位增加斜撑；②复核点焊的钢模具尺寸无误后方可进行满焊施工，满焊时要求从一边顺序施焊，禁止随意选择焊点施焊；③控制横梁龙骨的角钢爪件焊接时使用标准件（用水平靠尺校验垂直度、平整度）定位控制，保证钢模具爪件的空间位置标准；④钢模焊接完成后将焊渣清理干净，涂刷两侧防锈漆。

（5）单元式钢龙骨体系加工

①主龙骨加工

a.将定尺加工的钢材按照钢龙骨体系所需尺寸进行竖龙骨和钢插芯切割加工；b.加工完成后的竖向钢龙骨切割口的毛刺用手搓清理干净；c.按照钢插芯的插入深度将钢插芯套入竖向钢龙骨，然后根据不锈钢螺栓的尺寸用台钻钻孔；d.加工完成后统一码放。

②角钢次龙骨加工

a.角钢次龙骨按照正面和侧面长度不同进行套裁优化切割；b.切割后的角钢统一堆放，由下一组钻孔班组根据切割机下平台所化孔位刻度统一钻孔加工。

③主次龙骨焊接连接

主次龙骨加工完成后，统一交由焊接班组，在定尺预拼装加工平台（钢模具）进行焊接加工。

为保证焊接变形较小，焊接前，在主龙骨放置在钢模具上时，用钢插芯焊接成的定位卡件卡在两端的钢龙骨上（如下图2所示），然后进行焊接作业；焊接时，先由两人从两端向中间同时点焊，点焊完成后再统一满焊；满焊完成后取下定位卡件。每个钢模具做好第一套钢龙骨后，必须进行尺寸复核，复核无误后方可进行批量加工。

图2 定位卡件示意图

（6）单元式钢龙骨防锈处理

为了保证单元式钢龙骨的防腐性能，钢龙骨体系焊接完成后，统一清理焊口焊渣后请监理工程师验收，验收合格后，涂刷两遍不同颜色的防锈漆，防锈漆必须涂刷到位、均匀。防锈处理后，将钢插芯套入主龙骨的一端，并用M12不锈钢螺栓栓接固定。

（7）单元式钢龙骨整体吊装焊接

①单元式钢龙骨控制钢丝线布置

每个单元式钢龙骨的控制线有三条，分别为水平钢丝控制线、两条竖向钢丝控制线；竖向钢丝线通过在屋顶女儿墙上焊接角钢并通过角钢向下垂钢丝线，以控制格构件的轴线进出及左右位置；水平钢丝线通过在两侧的转接件上焊接钢筋，挂水平钢丝来控制单元式钢龙骨的水平标高。

在单元式钢龙骨上设置标高控制点，单元式钢龙骨吊装时，单元式钢龙骨的边角部位距两侧控制线的距离一致、水平标高线与单元式钢龙骨上的标高控制点重合时，单元式钢龙骨位置符合要求，即可拧紧转接件与主龙骨之间的不锈钢螺栓，然后将转接件与预埋件焊接。

②单元式钢龙骨的吊装

a.为了保证吊装速度，节省场地，利用室外电梯将安装好钢插芯和转接件的钢龙骨转运至各楼层，然后在各楼层使用水平推车将钢龙骨运至吊装洞口；b.把单元式钢龙骨固定在滑轮绳上就位，然后向上吊装，当单元式钢龙骨的横龙骨达到图纸要求的标高后，吊篮上的工人将单元式钢龙骨就位，调整好位置以后插入下层单元式钢龙骨上方的钢插芯，伸缩缝位置用定制的20mm厚硬质垫块控制伸缩缝尺寸。c.单元式钢龙骨下端插入下层钢龙骨顶部的钢插芯至伸缩缝位置后，上移吊篮至该层单元式钢龙骨转接件位置，利用水准仪调整单元式钢龙骨横龙骨高度至图纸要求后将槽钢转接件与预埋件焊接连接，然后吊篮再下降到底部，将底部的螺栓紧固。最终使单元式钢龙骨的安装高度偏差不大于3mm，轴线前后偏差不大于2mm，左右偏差不大于3mm。d.误差的调整：单元式钢龙骨吊装后，使用经纬仪检查单元式钢龙骨的安装垂直度等，如发现偏差，应及时调整单元式钢龙骨的标高、垂直度及位置，确保单元式钢龙骨的安装质量。

④二次防腐处理

单元式钢龙骨全部满焊完成后，清理焊渣，并对焊缝位置及其他可能出现锈蚀部位；进行防锈处理，防锈处理的方式为涂刷2遍防锈漆。

3 结束语

本工法的成功应用，将单元式钢龙骨的加工提前，且加工完成后整体吊装，加快了施工进度，相应的缩短了20天的幕墙工程施工工期；钢构件的工厂化加工，将大量的高空焊接工作转入钢结构加工区，提高单元式钢龙骨的施工质量也减少了现场的安全隐患，提高了施工现场的安全系数，且整个工程施工完毕，施工现场无一例安全事故发生。