复杂曲面菱形玻璃幕墙施工技术

叶 建，谭江蜀，游 宇，吴孟春，刘 猛

（1.中建三局集团有限公司，湖北 武汉 430064；2.武汉江河幕墙系统工程有限公司，湖北 武汉 430009）

随着建筑业的飞速发展，国民对建筑功能性、多样性需求日益增长，各类结构迥异、造型复杂的建筑形式逐渐展示在大众眼前，因此，对外部幕墙施工技术要求也随之提升。菱形玻璃幕墙作为减小光污染、满足新颖多变建筑需求的新型幕墙系统，在建筑行业中应用逐渐普及[1]。

1 工程概况

如图1、图2 所示，武汉恒隆广场工程位于口区京汉大道，毗邻商务发展轴。项目由1 栋超高层甲级办公楼，3 栋商务公寓以及1 个购物中心构成。其中购物中心高50m，地上共6 层，建筑设计概念源自中国传统手工艺术品“如意结”。本工程裙楼呈鲸鱼型，整个外立面曲线复杂，各种幕墙系统相互不规则相交，其中菱形玻璃幕墙以“鲸鱼”头部最具代表性。

图1 武汉恒隆广场效果图

图2 鲸鱼头部效果图

本工程鲸鱼头部幕墙采用菱形玻璃幕墙系统（图3），面材采用6+6mm 厚彩釉超白中空玻璃；每个大菱形格内套9 块小菱形板块，每个小菱形板块为一种玻璃类型；根据彩釉组合形式不同共分为5 种类型，标准菱形板块尺寸为1 242mm×3 391mm，其中受力构件为Q235 钢龙骨和铝合金龙骨（6063-T6）。

图3 菱形玻璃幕墙节点三维示意图

2 菱形玻璃幕墙系统重难点分析

1）本工程鲸鱼头部呈不规则曲面，且因菱形玻璃幕墙系统自身形状特性，为测量放线带来较大困难，需通过BIM 技术进行形体分析，再进行现场基准点复核，采用整体测量、局部把控的测量技术，并在测量时考虑结构压缩量、水平位移偏差等结构偏差趋势。

2）鲸鱼头部菱形玻璃幕墙系统造型复杂，玻璃板块尺寸不易控制，龙骨拼角多，加工精度难保证，现场龙骨安装放线定位难度高，需采用三维模型进行模拟放线，确定方案后采用全站仪打点放线保证精度，同时需厂家采用数控加工、多角度切割机进行铝龙骨加工，从而保证现场精确度。

3）鲸鱼头菱形玻璃幕墙以圆弧形式连贯南北立面，从上至下呈14°外倾角形式，最高点距离地面49m，后部包裹整个室内厅堂，是一个通透大空间，上下跨度超过20m，因室内使用需求各异，对玻璃通透性要求不同，整个区域呈全背板、半背板、无背板形式分布，不同区域玻璃彩釉图案不同，1 064 块玻璃均具有唯一性。

3 施工关键技术及工艺

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图4 所示。

图4 施工工艺流程图

3.2 施工工艺

3.2.1 测量放样

1）熟悉图纸、资料，复核轴线及点位，确定菱形玻璃幕墙埋件安装标高。采用rhino+grasshopper 软件结合进行三维建模，通过三维模型的坐标控制点预先进行模拟放线，确定方案后现场用全站仪打点放线以保证测量放线精度（图5）。

图5 三维建模模拟放线

2）测设出的控制点，射入钢针，用红漆标示，测设出的水平控制点，应设置在永久性结构上，并标注标高[2]。

3）所有测量数据必须经过复核，确保误差在允许范围内。

3.2.2 结构、预埋件检查

1）预埋件左右、上下偏差检查，由测量人员将支座定位线弹在结构上，再检查预埋件中心线与支座的定位线是否一致，通过十字定位线，检查出左右、上下偏差[3]。

2）结构进出核查，依据外控网拉垂直钢线，以及横向线作为控制线。

3.2.3 梯形多排脚手架搭设

根据本工程鲸鱼头部向外倾斜菱形玻璃幕墙特点，经过分析发现梯形多排脚手架适用于该位置。梯形多排脚手架如图6 所示。

图6 梯形多排脚手架示意图

立杆纵距为1m，横距为1m，步距为1.8m，该多排梯形满堂架需与已经安装完成的外侧钢结构横梁、立柱拉结，如无临边钢结构或结构柱，需在室内搭设多排架与室内结构柱拉结，以充分保证架体安全性和稳定性。

3.2.4 钢支座及主钢龙骨安装（图7）

图7 主钢龙骨安装示意图

1）主钢龙骨安装之前，需将钢转接件根据定位线焊接在埋件上。

2）主钢龙骨采用五金件螺栓与支座连接起来，支座与立柱接触处加设隔离垫[4]，当隔离垫面积大于连接部位面积时，可以达到减小噪音的效果。

3）主钢龙骨的安装依据斜向钢直线以及横向鱼丝线进行调节安装，直至各尺寸符合要求，轴向偏差控制在±1mm 范围内，主钢龙骨之间分格尺寸控制在±1mm[5]。

4）下层主钢龙骨布置及安装就位后，在进行更上层主钢龙骨安装时，主钢龙骨连接处需安装钢套芯，随后，在两主钢龙骨连接处用密封胶进行密封，宽度20mm，从而达到防水效果。

3.2.5 次钢龙骨安装（图8）

图8 次钢龙骨安装示意图

1）在次钢龙骨进行焊接安装前，需提前将连接铝合金立柱的转接件焊接在立柱上。焊接完毕后，用绳子绑扎好之后吊出楼层，再借用预先在主钢龙骨上打好的十字墨线进行定位，点焊使次钢龙骨与主钢龙骨连接。

2）次钢龙骨的安装依据斜向钢直线进行焊接，次钢龙骨之间分格尺寸控制在±1mm，否则会影响铝合金立柱的安装。

3.2.6 铝合金立柱安装

1）钢龙骨安装完成后进行铝合金立柱安装，立柱与钢转接件之间垫放防腐垫片，防止电化学腐蚀，然后通过螺钉进行固定。

2）为防止铝合金立柱热胀冷缩产生噪音，需对铝合金立柱间进行热处理，立柱尺寸应比分格尺寸短4～4.5mm，立柱两端安装2mm 防噪声隔离片或进行打胶处理。

3）横梁安装过程中，两端的高低应控制在±1mm 范围内，同一面标高偏差不大于3mm。

3.2.7 层间防火、封堵、背板及防水板安装

铝合金立柱安装完成后，进行层间防火、封堵、背板及防水板安装，将镀锌钢板、保温岩棉、铝背板等位置进行固定，将背板固定在铝合金立柱上，层间封堵完成后，层间位置的背板处需进行密封打胶。

3.2.8 玻璃面板安装（图9）

图9 玻璃面板安装

1）待背板安装后，进行菱形玻璃板块安装，将带副框的菱形玻璃板块通过电动吸盘使玻璃对准位置徐徐靠近，推入到立柱槽口内，进行螺钉连接。

2）玻璃板块在安装调整过程中，相邻两板块高低差控制在＜1mm，缝宽控制在±1mm。

3）玻璃板块安装应依据编号安装，注意内外片关系，防止颜色变异。

3.2.9 斜线铝板、打胶及铝合金扣盖安装

1）玻璃板块安装后，检查平整度，合格后进行斜向弯折铝板安装，然后进行打胶和铝合金扣盖安装。

2）打胶应注意：充分清洁板材间间隙，厚度为缝宽度的1/2，打胶需保证均匀，连续饱满刮胶必须平滑，贴胶带纸牢固密实，转角及接头处连接顺畅且紧贴板边，打胶后，及时清理污染板面的胶。

3.2.10 检测、清洗，安装完毕

1）幕墙安装完毕后，进行幕墙检测。

2）幕墙检测完毕后，进行现场清理，拆除脚手架等清理工作。

4 结语

本工程目前已经顺利完成包括菱形玻璃幕墙系统在内的所有幕墙工程，本文所总结的“鲸鱼”头部菱形玻璃幕墙系统的特点、施工流程、施工工艺、梯形脚手架搭设、BIM 技术建模等主要工程经验，可供类似复杂曲面菱形玻璃幕墙工程施工参考借鉴。