双层双曲面镂空烤瓷铝板的施工技术研究

2021-07-28包军良

四川水泥 2021年7期

包军良

（浙江省建筑设计研究院 310000）

1 项目概况

某项目建筑面积69871m2，地上建筑面积19000 m2，地上四层，为螺旋上升结构。幕墙分为玻璃幕墙、双层双曲面镂空烤瓷铝板装饰幕墙、UHPC超高性能混凝土幕墙三个系统。其中镂空烤瓷铝板装饰幕墙内部采用金属构架，通过牛腿与外墙结构或玻璃幕墙龙骨相连，装饰构架龙骨与金属构架分隔保持一致，并通过铝合金型材连接，装饰面由4mm烤瓷铝板（外侧）+4mm单层氟碳铝板（内侧）组合而成, 两者采用铝合金型材组成一个整体单元板块，单元板块宽度尺寸基本控制在1500mm左右，局部板块宽度加宽到2000mm左右，整个幕墙系统3200多个孔洞，大小及尺寸无一相同，且为双层双曲面，设计与施工难度大。

2 施工工艺流程及施工过程

常规的幕墙施工主要有图纸深化、现场预埋、测量放样、技术复核、材料下单、工厂制作、现场安装、打胶、清洗等几个过程。本项目的双层双曲面镂空烤瓷铝板装饰幕墙，由于与玻璃幕墙相结合，幕墙结构复杂。设计以BIM模型整体框架为准，采用CAD图纸以及Rhinoceros软件配合出图，主龙骨为钢龙骨，面层为双面铝板，铝合金配件连接，采取分段分节的施工方法。

2.1 主要施工工艺流程如下：

图纸数字化翻样—→出具主龙骨布置图—→现场定位，埋件、管桁架立柱、牛腿等制作安装—→焊接三道横向大钢梁龙骨—→钢网片制作安装（玻璃幕墙位置待玻璃幕墙施工完成后安装）—→三维扫描复核—→油漆施工—→面板制作、进场安装—→打胶、清洁

2.2 施工过程

2.2.1 测量放线

根据基准轴线和水准点重新测量，并校正复核。按照设计，在底层确定幕墙定位线和分格线位，用经纬仪或激光垂直仪将幕墙的阳角和阴角引上，并用固定在钢支架上的钢丝线作标志控制线，确定好每个立面的中线，测量时控制分配测量误差，不能使误差积累。放线定位后对控制线定时校核，确保幕墙垂直度和金属竖框位置的正确。所有外立面装饰工程统一放基准线，并注意施工配合。

2.2.2 管桁架立柱及牛腿安装

用BIM提供点位数据，用全站仪空中定位，复核。工人操作平台选用现有脚手架或云梯施工，焊接位置油漆待焊接完成后再补漆。

2.2.3 三道横向大钢梁吊装

横向大钢梁利用BIM提供数据及BIM模拟，采用1.5m长度折线弯，C-D/2-3轴因悬挑原因故采用通长。1.5m长度折线弯,在地面焊接成折线弧，总长4.5m或6m吊装至已安装的牛腿位置，与牛腿采用螺栓连接，与原有已安装的折线弧大钢梁采用焊接，每隔50m留置伸缩缝。大钢梁与钢网片连接小角码在吊装前先用BIM定位数据定位后满焊，油漆完成后再吊装。

2.2.4 钢网片制作及吊装

现场钢平台制作：根据本幕墙特点，选择在加工区先搭建一个20*20米的钢平台，钢平台下方用80*40*4钢管做地龙骨，地龙骨要求平整水平。地龙骨间距小于等于0.6米，上满铺10mm厚无变形钢板。

制作刻度尺：在已搭建好的钢平台四边制作刻度尺，利用不锈钢直尺钉制到钢平台上，然后用30米钢卷尺复核、调整，使其精度达到1mm以内。

钢网片制作：在制作钢网片前，整个钢网片的钢构件根据BIM数据切割，编号，然后根据BIM的钢网片制作数据，在每一个交点处设置直径63mm的圆钢管作为铰接管，该管用双红外线定位XY轴及垂直度，管长大于等于Z轴高度，然后再在每一个钢圆管上找Z轴数据，作标记，再将有编号的钢构件对号连接，全部安装完成后进行数据校核，然后满焊，油漆。

钢网片吊装：根据网片的重量，选择塔吊或者汽车吊进行吊装。先试吊，看钢网片变形情况，确定是否需要加固后吊装，如果需要加固，在钢网片四周加一200*150*10的钢构，用螺栓连接固定在网片上，不平整之处选用木头垫平。吊装根据作业区、吊装位置及吊装方式进行，工人选用云梯车，局部无法用云梯车的（如钢网片与玻璃之间有作业），选用汽车吊作业。

2.2.5 镂空烤瓷铝板安装

铝板结构装配组合件提前在工厂车间内进行组装完毕，安装时首先按设计位置调整间隙、水平度及垂直度，现场安装时将铝板装配组合件通过不锈钢螺栓和压块固定在主副龙骨上。具体要求：金属板安装时应保持左右、上下的偏差±1.5mm；幕墙平面度±2.0mm；竖缝直线度±2.0mm；横缝直线度±2.0mm；横缝水平度±2.0mm；缝宽度±1.5mm；相邻两板块高低差1mm。检测手段：分别用激光经纬仪、激光水准仪、铅垂仪、3m靠尺、卡尺、深度尺检验。安装完成、校核无误后，填塞泡沫条并用耐候密封胶打胶处理。

2.2.6 清洁收尾

清洁收尾是工程竣工验收的最后一道工序，虽然安装已完工，但为求完美的饰面质量，此工序不能马虎。

基本操作：铝板饰面在最后工序时揭开保护膜纸，若已产生污染，应用中性溶剂清洗后，用清水冲洗干净，若洗不干净则应通知供应商寻求其它办法解决。铝板板面的胶丝迹或其它污物，可用刀片刮净并用中性溶剂洗涤和清水冲洗干净，在全过程中注意成品保护。

3 设计与施工难点分析

1、各专业设计与施工的协调。烤瓷铝板幕墙根据建筑造型螺旋上升，由大段圆弧拼接而成，在空间上是三维立体，呈现双层双曲面模式，每一个埋件、每一个杆件、每一块铝板都不一样，均需精准定位并深化，平立剖面图很难体现幕墙各构件之间的位置关系。烤瓷铝板幕墙与主体结构、屋面楼梯间、出风井、送风井、屋面绿化、空调设备、风机等存在冲突问题，既要保证建筑效果，又要解决各专业施工冲突问题，避免施工时的扯皮与返工，协调难度大。

2、金属构件及铝板安装的定位。每一个点位都是独一无二的，没有固定的参考点可以校核，所以在牛腿安装、金属网架加工、网架安装、烤瓷铝板安装时，如何保证定位精准，构件、铝板加工准确，安装可靠无误，缝宽基本一致，保证整体效果，是施工的最大难点。

3、烤瓷铝板的加工。选用烤瓷铝板的主要因素是其自洁性较好，但是本项目铝板造型复杂，形状大小不一，孔洞的深化及材料加工难度很大，没有成熟的技术，根本没法制作，同时，镂空的尺寸较大，导致铝板损耗大，成本高。烤瓷铝板的加工及成本是项目质量和造价控制的难点。

4 设计与施工控制要点及方法

针对上述难点，本项目紧抓施工控制要点，采取设计与施工相结合的方法，提高施工的质量，降低施工的成本。

1、综合协调避免专业冲突，技术集成提高质量及效果。各专业设计及各分包单位容易仅从自身角度考虑问题，忽视与其他专业或单位的协同合作，两者之间的综合协调，是设计与施工技术集成的关键。项目充分发挥技术优势和管理经验，在设计时利用犀牛、BIM等专业软件三维合成技术进行各专业设计与施工的技术集成，模拟施工，事先处理烤瓷铝板幕墙与屋面机房、通风井、排烟井、空调安装机组、风机、屋顶景观绿化的冲突问题，比如，根据幕墙鱼腹柱和网架的位置，对屋面的安装机组、设备安装位置进行优化，避免幕墙的调整，对于幕墙与屋面机房、楼梯间的冲突问题，采用留洞的方式处理，对于幕墙与通风井等冲突问题，采取改变风井位置、幕墙留洞或幕墙适当移位的方式，对于幕墙下口与屋顶绿化完成面的协调问题，事先根据做法及标高，确定幕墙下口及绿化完成面的标高。同时，对幕墙的烤瓷铝板网架进行合理优化，减少规格，减少各专业施工过程中的错、漏、碰、缺与设计修改问题，提高设计质量，提升施工效率，降低施工成本，增加屋面的美观性。

2、数字化建模人员是设计与施工技术的保障，专业的测绘人员是施工的保障。本项目螺旋上升的双曲面幕墙结构，如果采用常规的设计手段以及平立剖面图，根本不可能完成如此复杂的设计任务，施工人员也无法取得准确的设计信息，要完成施工任务，必须使用专业的设计软件进行数字化建模，这就需要专业的建模人员，在软件中准备表达设计意图，完成设计任务，并提供施工所需的相关加工数据。有了相关施工数据，需要专业的测绘人员对各个杆件的位置进行准确的定位，在加工金属网片时，需要对网片各个节点的坐标、高程进行精确定位，才能保证加工完成的网片与数字化模型相匹配，才能保证金属网片构架与外部包裹的装饰铝板的龙骨三维轴线保持一致，才能保证装饰铝板在金属网片上能准确安装，将误差控制在允许范围内。如果没有可靠的测绘技术、专业的测绘人员，网片的加工、各个构件的安装都难以实现预期的目标。

3、设计优化控制烤瓷铝板成本，先进技术提高加工质量及效率。为保证烤瓷铝板幕墙的完成效果，方便施工、控制成本，项目部多次组织设计与施工技术人员交流探讨，同时赴厂家考察烤瓷铝板生产工艺。由于烤瓷铝板形状、大小无一相同，原设计要求利用整块铝板切割成型，面对烤瓷铝板加工损耗大、成本高的问题，设计与施工针对铝板进行了合理优化，允许铝板根据孔洞大小进行合理的分割，然后焊接成型，焊缝经过打磨，要求与铝板整块切割效果相同，既方便施工，又降低成本。为确保材料加工的准确性，运用三维软件进行图纸深化，现场的钢网架利用激光三维扫描仪进行扫描，然后导入软件进行位置、尺寸复核，模拟施工，复核无误后，将整个幕墙分为A、B、C、D四个区，每一个区每块铝板按顺序进行编号，由软件自动生成加工图，利用数控设备进行数字化加工，成型的铝板进入烤瓷流水线进行铝板的烤瓷，确保烤瓷铝板加工的精度和质量满足要求。经过各道工序的严格把控，圆满完成施工任务。