轻装配式幕墙施工探讨

吴双旋 上海市建筑装饰工程集团有限公司 幕墙分公司项目经理 中级工程师

1 建筑幕墙构造分析

近年来，国务院办公厅、住建部对于装配式建筑相继提出发展和指导意见，并就短期目标提出了具体要求，即至2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上。

作为建筑外围护结构的建筑幕墙，自80年代引入中国以后，也越来越多地出现在各类建筑体上。究其原因，除了更具现代感、更多丰富的建筑立面体现能力之外，也和建筑幕墙在过去的30年间，不断寻求集约化工厂制作和系统化现场装配的施工形式有着密切的关系。这种施工形式契合政府所提倡的装配式建筑形式。尤其是单元式幕墙，依托幕墙企业完善的设计、生产、施工和使用维护全过程标准规范体系，使得现场施工工序简单化、安装进度高效化，安装精度可控性和施工搭接灵活性大大提高。

建筑幕墙是由面板与支承结构体系（支承装置与支承结构）组成、可相对于主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。而其中的单元式幕墙是由各种墙面板与支承框架在工厂制成完整的幕墙结构基本单位，直接安装在主体结构上的建筑幕墙。现在的新建高层、超高层基本采用的都是单元式幕墙的围护形式。然而，建筑成本高、幕墙形式相对单一、安装条件有限等也制约了单元式幕墙在其它类型建筑中的广泛运用，在这些类型建筑中更多的还是采用构件式（或称框架式)建筑幕墙。该种形式是现场在主体结构上安装立柱、横梁和各种面板的建筑幕墙。比较上述两种幕墙形式，毫无疑问单元式代表了装配式现代建筑施工发展的方向。建筑幕墙常规施工工艺是：

（单元式幕墙则是把后三个工序2、3、4集合为一次性板块安装）

按照幕墙结构特点，竖向龙骨为按照层高整根通长布置，横向龙骨依据幕墙分格要求分段安装于竖向龙骨间。单元式幕墙单元板块横向尺寸与构件式相同，而竖向尺寸为楼层层高，故板块尺寸体量大，除了造成建筑工程经济指标约束因素以外，在施工场地堆放及二次运输、吊篮施工布置条件，室内空间板块堆放等等方面也受到限制，所以并非全部幕墙建筑都适合采用单元式幕墙施工，转而采用构件式幕墙方案。虽然构件式幕墙整体装配化程度较之单元式幕墙不足，但构件式幕墙还将是幕墙形式中的重要组成部分。

2 轻装配式幕墙施工方法

在构件式幕墙中，有时会碰到一些诸如铝方管格栅饰面、条窗层间小铝板饰面等较为轻型、密分格的幕墙结构—外幕墙密栅装饰结构。在合理考虑经济指标的同时，改进、提高该类构件式幕墙构造的整体装配施工比重（类单元式）就是本文讨论的方向和重点。本文中将这类情况，称之为轻装配式幕墙结构。下面以是开放式铝方管格栅饰面的例子。

某大厦裙房外立面改建工程，原立面为小瓷砖饰面，每层高4.9 m，共5层。方案采用250mm（宽)*40mm (深）*3mm（厚）铝方管制作开放式格栅幕墙。横向方管布置依次为平面(绿色)、逆时针20度（红色）、顺时针20度（黄色）间隔布置，格栅幕墙面积约5500m2。脚手架配合施工，施工期90天，施工期间大厦正常营运。（图1）

2.1 项目特点、难点分析

经与设计院的沟通以及现场实地勘探得知，如果按照传统幕墙工艺，先安装后置埋件、竖向钢龙骨，再焊接横向钢龙骨，然后逐根安装格栅方管，该项目存在以下难点：

(1)该项目处于市中心，施工时大厦还要正常营运，造成施工场地狭小，施工临建布置困难，材料运输只能依托脚手架；传统工艺施工噪音大、投入劳动力多、现场电焊工作量大，安全隐患明显；

(2) 原墙面总包方尚需新做防水、外墙保温等处理，施工搭接多，工期紧；

(3) 立面由于是铝方管按不同角度排列组成，对于安装角度的精度要求严格，否则在面光时，极易产生光反射偏差，从而无法达到设计效果。

2.2 轻装配式施工方案

图1 立面设计图

图2 小单元板块横向剖面图 （示意图）

针对前述上述难点，项目组会同设计部进行方案探讨和论证。从施工工艺方面提出轻装配式幕墙施工的解决思路。将施工工艺中的3、4两道工序（安装横向龙骨、安装面板）合并,整个施工工序如下图：

工序1、2保持不变。工序3程序如下：

在加工厂按加工图纸切割、断料、打孔，加工铝方管、铝合金横梁、不同角度的铝合金转接角码。然后将数根铝方管，通过转接铝角码用不锈钢螺栓固定在上下2根子母铝合金横梁上，制作成小单元板块。铝合金横梁两头开挂装孔。（图2）（图3）

小单元板块运到现场后，按排版布置图，将相应板块用不锈钢螺栓挂装到相应竖向龙骨挂码上，调整好三维，锁紧固定螺栓，一个单元板块安装完毕。

本施工方案优点在于：

(1)工期缩短

图3 小单元板块竖向剖面图

原横向钢龙骨现场安装、焊接预计工期25天。首先现在改为小单元板快的铝合金横梁，与竖向龙骨直接螺栓连接。取消了现场横向钢龙骨，节省了该工序所需要的工期。其次在施工现场进行后置埋件布置和安装竖向龙骨阶段的同时，公司加工工厂完成小单元板块成品批量生产，数根装饰方管组合成的小单元板块，在成品面层安装阶段较之于原工艺逐根安装的方式，工效提高更是显而易见的。

(2)质量保证

工厂化制作，数控机床切割、断料、打孔，提高了产品系统的精度，产品质量更便于管理、控制，从而确保装饰方管斜面角度充分满足图纸要求。

(3) 与总包施工搭接更充裕、灵活

在局部竖向龙骨制作完成的区域，由于现场横向龙骨制作的取消，总包方能更早进入保温、防水施工，而且操作面顺畅。工厂化小单元板块的高效制作，使得该区域总包方施工完成后，幕墙面板能第一时间进行安装。从而使整个外墙工程参建各方施工流水搭接更为合理、紧密。同时也使得总工期较之使用传统幕墙施工工艺大为缩减。

(4)确定轻装配式幕墙施工方案后，后续就是确定小单元板的具体尺寸体量。按建筑设计要求，考虑层间窗的装饰高度，将每层横向分为三个分格，故板块高度为1.6m左右，宽度确定主要考虑几方面：竖向龙骨横向间距、窗间板块分格、面层完成面进深等，同时兼顾板块大小要适合脚手架间人工垂直、横向搬运、安装、综合工程经济指标。经过综合计算、考量，宽度定为5条铝方管合并为一个单元格栅板块，常规尺寸为1600*1290mm，板块总量约为45KG/块，竖向钢龙骨间距1310mm。

初步方案确定后，设计部按国家相关工程技术规范对其进行了结构计算和复核，工程部最终确定了施工方案。

3 轻装配式构件幕墙的前景、发展

工程按前文所述轻装配式施工工艺顺利完工，工期80天。作为工程的参与者，以下一些方面和大家探讨：

(1)随着劳动力成本、年龄结构的变化，现场劳动力配备精化、劳动强度降低、施工工艺优化、简化迫在眉睫；

(2)工业化、集约化半成品生产对于原工程现场，劳动密集型工艺流程的替代比率，代表了施工企业的设计、施工水平的高度；

(3) 工厂标准化生产，承接了关键质量控制点的合格率保证，疏解了对于一线技术工种的依赖程度，降低了整个工程的不可控因素；

(4)工程现场施工工序的简化，也直接有利于提高工程安全文明施工水平。

终上所述，建筑工程发展方向必然是以装配式为主。建筑行业参与者都会在其中共同发展、不断进步。就本文所述的轻装配式幕墙施工中的案例，其实在埋件布置和竖向龙骨工序中，也必然有可改进的方向，希望有机会在今后的文章中和同行们探讨，共同推动建筑行业的工业化、现代化发展。