弧曲面幕墙施工技术研究

卜学铭

（北京中外建建设发展有限公司 北京 100192）

当前，建筑造型逐渐由传统矩形向各种不规则形状、弧形线、曲线形转变，弧形线、曲线形的建筑立面造型因轻盈飘逸、灵动等特性受到广大设计师的青睐，各城市新建地标性建筑也多采用弧形线、曲线形的立面建筑造型。建筑幕墙多作为公共建筑的外立面围护结构，在传统幕墙施工工艺中，立面为曲线形（尤其是内凹曲线）的幕墙存在空间定位难、吊篮多次安拆以适应外立面造型、幕墙板块吊装困难等问题，严重制约曲面幕墙的应用，曲面幕墙施工技术亟待革新。

为解决上述问题，通过分析某实际工程重、难点，优化传统幕墙吊篮竖向爬升或下降施工工艺，提出一整套关于曲面幕墙的施工技术。

1 建筑幕墙施工特点分析

建筑外墙装饰的幕墙作业和其他工程的作业实施有着许多不同点。第一，幕墙作业涉及的工序非常繁杂，整体操作难度大，高空作业多，并有一定的危险性。详细作业包括物料的分割、板材的干挂、板材的衔接等。同时，对于其作业实施的质量与协调程度要求很高，所以，相对于其他工程来讲，幕墙项目的作业技术更有难度。第二，幕墙项目的作业区域绝大部分都是在室外、高空进行，很容易受到外界环境与气候的影响，例如，在雨季，就不能实施幕墙衔接部位的密封作业，不然很容易受到雨水的侵蚀，衔接不牢固。

2 建筑幕墙的必要性

我国人口众多，不同的人群对于建筑的需求情况也有所不同。在当下绿色环保的政策领导过程中，人们越来越关注建筑项目的节能性，这样不仅可以节约有限资源，避免浪费的情况，还能够实现经济的快速进展，为建筑行业带来更大的利润与市场。所以，节能幕墙的应用非常有必要，其能够实现建筑的基础节能需求，对其实施详细的设计分析也是非常关键的［1］。

3 工程概况

某大型商业综合体项目占地总面积为9.2万㎡，建筑总面积为113万㎡。项目被分成A区、B区两个区域作业，A 区有65万㎡，涵盖办公与酒店综合建筑、办公与住宅综合建筑、住宅塔楼、地下室等。本项目的塔楼建筑造型为风帆的形式，整体外观是立面的弧形曲面幕墙，详情如图1所示。

图1 重庆来福士项目

3.1 曲面幕墙的作业实施重点

3.1.1 曲面幕墙的总体测量技术

应用BIM技术，对项目的总体轮廓与幕墙作业部分进行建模，这样能够精准地获取幕墙作业的框架构造细节与零件的预埋点。首先，需要核实好水平方向、垂直方向的各个定位点，将定位的数据输入BIM建模，就能够利用RTS机器人及全站仪设备找到幕墙作业的框架及板材衔接的精准位置，这样可以优化幕墙的作业准确度，在后续的核查环节，可以测出幕墙框架的各个定位点，按其标准，核实幕墙板材衔接的详细位置及间距的把控，能够将板材与框架衔接部位的误差降到最低［2］。

3.1.2 可灵活调控的吊篮装置

参考原有的幕墙作业实施技术，本项目的幕墙吊篮作业中设计了一种能够自由调控长度的吊篮管材，该管材可以随意伸缩长度，随时对其位置进行调节，可以使吊篮装置与悬挂绳索随时拉紧或放松，让吊篮装置实现各种角度进行自主升降，可以在类似的幕墙项目中广泛应用，节省了传统吊篮做法需要反复拆装的步骤，如图2所示。

图2 吊篮斜向爬升示意图

吊篮装置顶部悬挂部位的具体移动情况需要参考实际的作业数据。首先，找到基准点——塔楼建筑中立面的最下方。其次，参考该部位的位置标记，算出各个楼层不同的位置定点，做好标记，再使用函数计算，带入项目的曲面幕墙弧度数据，经过精准的计算后，得出各个线段的纵向定位点。最后，依据其纵向定位点，找到吊篮装置的上部衔接区域［3］。

3.2 幕墙板块吊装轨道系统

幕墙的外部吊装系统作业需要配合循环轨道设施，再装置好分层的格栅，可以把格栅利用轨道的循环送至作业实施需要的楼层处，详情参考图3，采用这种独特的轨道式吊装系统，能够减轻项目的资金投入，降低大型吊装设备的使用频率，从而进一步优化成本，并且这种吊装系统能够实现多次利用。

图3 吊装轨道系统

3.3 弧曲面幕墙空间三维放样技术

风帆外形的曲面幕墙构造主要是在其横向方位及纵向范围的两个控制点处定位各自的构造形式，并且都是曲面的形态，因此，详细的作业实施很有难度。首先，需要参考主体结构的形态，将其导入BIM 系统进行建模。其次，在获取到详细的框架衔接位置、板材的干挂位置、相关金属零件的预埋位置之后，利用BIM技术的模型创建新图层，将曲面幕墙的横向方位及纵向范围的定位点输入，导入移动设备中，方便随时查看。最后，在作业实施现场，利用该模型的指导，实施后续的作业［4］。

3.4 可灵活调控的吊篮装置操作

建筑立面线性数学模拟分析参考塔楼建筑的垂直面，找到其底部的楼层位置，将其定义为基础点，根据基础点的坐标，推算出每个楼层的详细位置点，通过数学公式模拟得到曲线，如图4所示。

图4 数学公式模拟曲线

在体现为凹点、凸点或者顶端位置装置该楼层的吊篮设备，详细公式为：y=-0.0012x2+0.2933x-0.2344，因此，当x=122.21m时，y的数据最大。参考该楼层位置的详细坐标，吊篮的位置就是L29层。再参考顶出或拉近不超过2m的标准，下一次的吊篮装置区域如下。

L29层往下：15.094m≤y≤17.094m。

L47层往下：9.798m≤y≤11.798m。

这时，相关数据代表的楼层在L18 和L45，同理可知，在下一次的吊篮装置区域是L14 与L42，后续楼层以此类推，详情参考图5所示。

图5 吊篮安装位置示意

3.5 吊篮与拉伸杆的安置

悬挂机构的组成参考图6所示。首先，需要把伸缩杆入进前端的框架中，依据框架的极限高度，调节伸缩杆的长度，采用螺栓连接牢固，再将后端的伸缩杆插进框架中，其插入的高度需要和前端保持一致，采用螺栓连接牢固。其次，把前、后的梁分别与前、后框架中的伸缩杆衔接好，前后座之间的规格需要在作业实施区域的设计范围内保持最大的距离，再把上部的支架与前端的伸缩杆衔接牢固，装置好钢丝绳并将其绷紧，让其出现预应力效果。最后，再把钢丝绳衔接在悬挂机框架的前端，核查所有的零件都安装牢固之后，把悬挂机装置在预先设定好的区域［5］。

图6 吊篮悬挂机构安装

吊篮的篮筐部位作业实施参考图7所示。先增加底板的高度为200mm之后，将其保持平稳，检查各衔接位置是否对齐，加装篮框，采用螺栓衔接牢固，之后把提升设备放置于篮筐的两侧，并用螺丝将其连接稳定［6］。

图7 悬吊吊篮篮筐安装

悬挂系统的组成包括安全锁、安全绳、重锤和绳卡等。实际作业环节，需要把安全锁装置于钢丝绳，将其锁好，避免出现平台下坠的隐患；重锤需要安置于钢丝绳的下方，作用是稳固安全绳。

4 结语

本项目应用的曲面幕墙作业实施工艺成功地改善了当下复杂幕墙形式中测量定位困难、原有的幕墙吊篮难以爬升的情况，切实地减少了幕墙作业的安全风险，降低了物料的消耗，节约了资金的投入，并且优化了作业实施效率，在设计的工期内顺利完成施工，确保了项目整体的作业质量。