探究异形曲面菱形折拼铝板幕墙施工技术

2021-07-10魏秋平

中国建筑金属结构 2021年6期

魏秋平

建筑幕墙施工是装饰装修的重要环节，直接决定工程项目的美观程度，而且幕墙本身还能起到外墙围护的作用，具有质量轻、设计灵活性、抗震性的特点。根据不同的材质，铝板幕墙在建设中比较常见，其中异形曲面菱形折拼铝板幕墙凭借其独特性，更是在各大建筑工程项目中得到应用。但是实际过程中，这种幕墙的施工面临一定难度，本文结合上海市浦东新区青少年活动中心及群艺馆项目展开讨论。

1.工程概况

浦东新区青少年活动中心及群艺馆项目，位于浦东新区北蔡培花社区单元（Z000501）西片区（文化公园）01-05及01-10 地块。东至规划柳芳路，南至01-06 地块和01-12 地块，西邻锦绣路，北至01-04 地块和01-11 地块。在01-10地块内，建设一座地上4 层（局部3 层）、地下1 层的青少年活动中心及群艺馆综合建筑及辅助用房。两座建筑通过跨越严茂塘的展示桥连接。项目总建筑面积87109.48m2（以规划部门审核为准），其中地上建筑面积52716.17m2（计容建筑面积为51672.47m2），地下建筑面积为34393.31m2。新建室外广场、道路、绿化、大门、围墙等室外总体配套设施。

本项目的幕墙分为玻璃幕墙、铝板幕墙、采光顶及雨棚等，具体幕墙的结构形式如表1。本次分析主要针对铝板幕墙施工展开。

表1 幕墙结构形式

2.异形曲面菱形折拼铝板幕墙施工方案

2.1 铝板幕墙分布

本工程铝板幕墙数量比较多，在各个立面、玻璃幕墙中交替使用。

2.2 施工准备

准备阶段，施工人员要了解施工图纸、要求的施工工艺，技术人员在前期准备环节做好技术交底，并且分别把握好各个铝板幕墙分布位置、幕墙结构形式与材料等。根据设计图纸要求铝板编号，在施工现场进行预摆排列检查，观察是否有明显色差。除此之外，施工人员还应该掌握铝板幕墙与其他幕墙（主要是玻璃幕墙）交接收口节点。

2.3 幕墙安装

2.3.1 龙骨框架安装

（1）按照设定的铝板幕墙分割中心距宽度数据，提前测定得出铝板幕墙基准控制线，在铝板幕墙直线段中心分割点这一位置，进行龙骨的安装，随后再按照铝板幕墙分割尺寸，开始铝板幕墙直线段中心分割点两侧位置的竖向龙骨、主龙骨安装。安装龙骨框架要格外关注质量问题，例如铝板幕墙起始基准层竖向龙骨、主龙骨，应该使用水准仪进行全程跟踪监控，每根龙骨顶端水平标高高度必须相同。安装完成之后，竖向龙骨、主龙骨经过调整，与要求水平度、垂直度相符，便可直接使用螺栓加弹簧垫片进行紧固。（2）根据以上步骤完成垂直方向上水平分割位置横向横料的安装，要从最低一层起始标高这一位置开始，根据水平分割尺寸，往上逐层进行横向横龙骨的安装，其间相同层的所有龙骨水平度必须一致。（3）开始安装龙骨之前，预埋钢件表面上如果有附着物，要及时清除，为龙骨连接支座表面、预埋钢件表面的施工创造条件。

2.3.2 铝板安装

（1）开始安装铝板前，铝板板块要根据既定的安装顺序，摆放在安装作业区内。及时清理铝板板块表面上方灰尘，施工人员匀速将铝板板块转移到安装部位。龙骨竖向、横向中分线安装铝板板块，采用自钻自攻螺丝将其固定在框架上。随后检查、调整邻近铝板板块缝隙距离、铝板板块垂直度。（2）铝板幕墙安装工作技术，可以将铝板外面保护膜去除，逐层拆除脚手架。

3.异形曲面菱形折拼铝板幕墙施工技术与应用

3.1 3D 技术

铝板幕墙施工中，根据异形曲面菱形折拼铝板的特点，采用3D 模拟技术需要在相关的软件中建模，针对施工现场各块铝板分别建模进行参数化分析，铝板编号之后，可以提高安装位置精准性，将弧形曲面铝板进行优化处理，改为平行四边形穿孔折板，完成面上方有所有端点，确保美观性，铝板规格种类也更加简化，得到减少材料与成本的目的，铝板加工所需时间大大缩短[1]。

除此之外，3D 扫描对比技术也是比较常用的一种施工方法。施工现场主体钢结构安装结束后，便可以进行3D 扫描，扫描中采集数据，经过处理、分析、建模，获得以本工程为参照的模型。创建模型和设计模型之间对比，施工人员对主体钢结构、幕墙构件位置关系进行检查，如果发现幕墙支座长度不符合规范，可以及时调整，若发现钢结构弧形梁有较大的偏差，也可以及时联系相关人员予以纠正[2]。利用3D 扫描对比技术，最外圈、幕墙龙骨连接弧形钢梁进行建模，将现场采集到的控制点导入模型中，确定控制点和轴网之间的位置关系，随后在软件内部导入进行后续的处理。

3D 模拟下单技术在铝板幕墙施工中应用，一般会在圆钢龙骨施工环节使用。因为其造型复杂且无法快速定位，将下料误差控制在合理范围内有一定难度。采用该技术进行参数化处理，可以优化生成龙骨，经过批量统计与编号之后，获得材料加工数据，计算机软件可以直接计算、处理，保证效率与精度。本工程主体结构采用钢结构，立面拼装需要逐根完成，要想保证安装精度存在难度。在安装过程中可以建立BIM 模型，经过模拟与演示对铝板幕墙的施工方案进行优化，明确最终的施工方法。提前在工厂拼装、组合单元式榀架，使用吊机可以直接将其吊装[3]。BIM 具有批量处理功能，获得定位点后精准定位，保证圆钢龙骨榀架焊接质量。

3.2 钢龙骨施工技术

3.2.1 单元深度加工技术

设计钢龙骨需要进行相贯线焊接，利用BIM 技术建模，从模型中可以直接提取出相贯线，连接处增设十字连接板，其宽度与圆钢管的角度、位置等完全相符，确保钢管切面从最初的曲面改变为平切面，提高切割效率。

3.2.2 单元焊接技术

所有钢龙骨均提前在工厂制作、分块组装，开始加工之前要有完整的单元钢架加工图纸，而且应用BIM 技术放样。钢龙骨单元的制作、组装开始前，工艺试验十分必要，将焊接作业使用焊机参数、电流、气候条件、杆件成熟度、焊接结果等详细记录，而且焊接过程中的切割与尺寸变形也要全面记录，了解工艺误差，正式焊接时按照规范要求的参数、流程，焊接厚钢件需提前预热，准备好矫正技术条件。单元组装涉及三维模拟、加工车间场地清理、拼装点位放线和焊接等程序，按照既定单元组装流程，分别完成方钢管、圆钢等的环节，最后组装成为吊装单元。

3.2.3 3D 测量定位与安装

选择定位放线设备，在新时期一般会应用放样机器人，即便是比较复杂的模型，也可以快速处理与分析，高效浏览、渲染，基于施工现场进行管理、创建节点，放样机器人负责在施工现场放置点位，切换为3D模型浏览状态便可以精准放样，而且具有智能化、可视化的特点，直接截取图像即可。

创建三维模型要对龙骨单元进行定位，每榀龙骨选择角点采集三维坐标，每个角点上贴反射片，当龙骨吊装到指定位置，便可以进行放样。在放样机器人程序中输入坐标，凭借望远镜功能，照准反射片十字丝进行龙骨位置的调整。如果需要调整的位置比较大，建议使用吊车。进行到钢龙骨单元的安装阶段，装卸与运输环节要做好单元网架保护工作，以免运输环节损坏。运输车堆积单元榀网架不能过多，并且要在每片网架上做好标记。开始吊装前设定好单元网架固定、吊装点，确定中心线和标高线位置，如果单元网架左右不对称，要清晰标注安装方向。按照从下到上的顺序进行安装，安装过程中进行矫正、固定。施工现场吊车要做好边起边吊与回转，加强单元榀网架吊起的稳定性。建议选择两点正吊的方法，确定吊点在单元上2根龙骨中间部位，比较容易对中校正。

3.3 异形曲面菱形折拼铝板安装技术

菱形折拼铝板的角度、穿孔图案与尺寸参数等不同，使用计算机软件进行建模，菱形折拼铝板所有板块尺寸与角度数据，都可以精准提取，随后制作加工单。采用菱形平板，在一定角度下将多余部分裁掉，经过冲孔、弯折、焊接打磨、酸洗、涂层和附件安装等流程，完成异形曲面菱形折拼铝板的制作。安装过程中副龙骨选择π 形带波纹的铝合金龙骨，连接矩形钢板底座之后，自由调整角度和尺寸，最后使用不锈钢自攻自钻螺钉进行固定，即可完成异形曲面菱形折拼铝板。