高速铁路站房造型开放式铝板幕墙施工技术探讨

包 晗（中铁二十四局集团上海建设投资有限公司，上海 200000）

1 高速铁路站房造型开放式铝板幕墙应用趋势

随着高速铁路时代的发展，高速铁路站房越来越成为城市的地标性建筑与名片，站房在外立面造型上更追求“一站一景”的设计理念，造型愈加生动、活泼、有特性，外立面逐步突破石材幕墙的装饰材质局限，更多地采用了造型铝板幕墙。传统铝板幕墙随着使用时间的推移，普遍存在胶缝老化、发黄、变黑，幕墙的气密性、水密性、抗风压性能及层间变形性能不满足要求，造成整体立面效果变差等问题[1]。

等压原理的应用是开放式铝板幕墙的核心，通过开缝让铝板板块接缝，采用不打胶工艺，使得铝板背后空气层能畅通流动，冷凝水在空气流通过程中挥发掉，使板与背板之间的空气腔与室外相通，外界压力和空气层内压力大体平衡，从而形成等压腔，气压差因高度变化而有效缩减[2]。经过工程实践，开放式铝板幕墙是一项符合绿色、节能环保要求的建筑施工技术，具有较大的应用前景。

江西省信丰县有着“世界橙乡”的文化环境，高速铁路车站是信丰县脐橙文化走向全国的一张名片，更是信丰县脐橙文化的展示窗口。信丰西站整体建筑造型是一朵橙花的造型（如图1所示），整体颜色为白色，中部橙色线条体现花蕊的元素，寓意春暖花开，四季丰收。站房外立面采用开放式铝板幕墙创新工艺，牢固美观、对缝整齐、细节精致，相比传统幕墙大幅提高了耐久、耐污和防腐性能。

2 造型开放式铝板幕墙工艺特点分析

2.1 开放式铝板幕墙与传统幕墙施工工艺对比

开放式铝板幕墙施工工艺与传统铝板幕墙施工工艺流程，具体如图2、图3所示。

图2 传统铝板幕墙施工工艺

图3 开放式铝板幕墙施工工艺

开放式幕墙钢龙骨系统与常规铝单板相同，区别在于开放式铝板幕墙龙骨上用自攻钉钉0.8 mm厚的镀铝锌平钢板，钢板上粘铺1.5 mm厚TPO防水卷材，并在龙骨处加强一层镀铝锌平钢板封板。铝板折边加高到30 mm并配用异型角码，三元乙丙密封条可在铝板固定后由端部插入并卡住，转角及十字缝处用配套胶粘牢。安徽省明光市明光西站站房开放式幕墙结构构造，如图4所示。

图4 开放式铝板幕墙剖面构造图

通过对比分析，在测量放线、预埋件校核与纠正、钢码及龙骨安装、层间保温施工方面，开放式铝板幕墙与传统铝板幕墙存在相同点，工艺不同主要体现在0.8 mm镀铝锌平钢板、1.5 mm TPO防水卷材、3 mm氟碳喷涂铝单板及三元乙丙皮条安装方面。

2.2 造型开放式铝板幕墙工艺特点

通过对比，得出开放式铝板幕墙工艺特点具有如下特点。

（1）采用分区设计，构成独立受力体系，优化受力状态，有效避免铝板变形。

（2）完善防排水系统。幕墙外的空气与铝板背面气体有效交换是通过铝板及排水板连接交换，铝板两侧的压力平衡形成了等压腔体系，因空气压力造成的水逆流通现象得到解决，防水板将产生的少量冷凝水排到室外，从而构建成一个完整的防排水系统。

（3）提升建筑体系的保温隔热性能。在防水板的作用下，建筑墙体和铝板幕墙间的接缝处形成2个墙体，建筑热传换体系的完善让建筑具有冬暖夏凉的特征，拥有更好的隔热性与保温性以及良好的吸声效果[3]。

（4）信丰西站流线型设计使得立面效果更强，建筑结构牢固、美观、对缝整齐，细节精致，不易变形，维修成本低，且经久耐用[4]。传统铝板胶缝脱落以及老化和发黄现象因开放式铝板幕墙工艺得到解决。

3 开放式铝板幕墙施工重难点及质量控制

3.1 开放式铝板幕墙施工重难点

结合开放式铝板幕墙特点及传统铝板幕墙施工经验，开放式铝板幕墙在施工中应重点对前期骨架施工平整度、提高开放式铝板骨架安装精度进行控制并采用分区设计降低角码及龙骨安装累计误差。施工难点在于镀铝锌平钢板安装的致密性、防水卷材铺贴的施工质量及三元乙丙皮条安装质量控制。

3.2 开放式铝板幕墙质量控制要点

以下重点围绕0.8 mm镀铝锌平钢板安装、1.5 mmTPO防水卷材安装、3 mm氟碳喷涂铝单板安装、三元乙丙皮条安装工序展开论述开放式铝板幕墙的质量控制要点。

3.2.1 0.8 mm镀铝锌平钢板安装

为便于0.8 mm镀铝锌平钢板固定与安装，在施工中增加了竖向骨架。骨架采用50 mm×50 mm×3 mm热浸镀铝锌钢方管，用自攻螺丝将立柱横梁与平钢板进行连接，平钢板安装完毕后接缝均用耐候密封胶嵌缝。采用聚乙烯发泡材料填塞平钢板与立柱、横梁间的缝隙。安装示意图如图5所示。

图5 0.8 mm镀铝锌平钢板安装

3.2.2 1.5 mmTPO防水卷材安装

1.5 mm厚TPO防水卷材采用自粘式工艺施工。选用配套的相容性材料使得防水卷材与基层黏结牢固，卷材顺水搭接，防水卷材用自粘式橡胶带进行拼缝处理，TPO层安装连续完整。

3.2.3 3 mm氟碳喷涂铝单板安装

面板安装按照从下到上、由左及右的顺序进行安装，安装过程中用经纬仪拉线测量相邻板块的平整度和板缝的水平度及平整度，安装期间随时与模型比照校对调整，避免累计误差。

3.2.4 三元乙丙皮条安装

三元乙丙密封皮条在铝板固定后由端部插入并卡住，利用木楔子将异型密封条与铝板贴合紧密填充缝隙；选用确保两者材料相容性符合要求的材料，转角及十字缝处用配套胶粘牢，保护常规钢龙骨不受南方湿热环境侵蚀。三元乙丙皮条安装，如图6所示。

图6 三元乙丙皮条安装

4 造型开放式铝板幕墙施工质量控制措施

4.1 气密性处理

铝板幕墙外立面接缝与0.8 mm镀铝锌平钢板接缝错位铺设，用粘式橡胶带进行拼缝处理。因高度变化造成的气压差通过分隔空气形成等压空气腔进行降低。铝板幕墙与玻璃幕墙的收口用密封胶密封，幕墙转角与折点处的收口处理采用定制的L50×5 mm厚热浸镀铝锌异型钢角码，使得固定方式更加牢固，镀铝锌平钢板安装致密性得到保证，幕墙气密性能等级不低于4级，即建筑幕墙在风压作用下，幕墙整体QA分级指标≤0.5 m³/h。

4.2 水密性处理

传统铝板的防水主要通过在铝板面接口打胶密封来实现。硅酮密封胶与空气接触容易老化，胶缝因铝板的温差变形造成拉伸与挤压，形成裂痕，易渗水，横竖缝拼缝施工过程也容易处理不当引起渗水现象。为了有效地达到防水效果，0.8 mm厚镀铝锌平钢板的接缝与外墙铝板的接缝错位，在骨架面层增加一层镀铝锌钢板封板，用5.5 mm×20 mm自攻螺丝固定镀铝锌平钢板，施工完毕后进行淋水试验，对存在漏水的部位进行修补。通过增设龙骨和增大截面积，在封板面层采用热风焊接法增设TPO防水卷材，防水卷材用自粘式橡胶带进行拼缝处理，再在防水卷材外侧安装铝板。铝板间用三元乙丙皮条嵌入，铝板底部最下端的翻边采用蜂窝冲孔铝板，及时将内层的雨水排出，在原有防水的基础上，内层的防水体系更有效地防止幕墙渗漏，达到双重排水效果。水密性达到不少于4级的设计要求，即建筑幕墙在风压作用下，幕墙整体QA分级指标≤0.5 m³/h。

4.3 抗风压性能处理

当风吹向铝板外表面，通过板缝传递到内表面镀铝锌钢板，再传至幕墙龙骨上时，相比传统幕墙体系，风压得到有效减弱。另外，车站造型采用流线设计，两侧前后层叠花型轮廓和中部橙色花蕊的造型，流线型外观造型缓冲了风压作用，整体抗风压变形能力增强。抗风压变形性能达到4级。

4.4 层间变形性能控制

传统铝板幕墙通过自攻螺钉将铝板四周挂耳锁定在幕墙骨架上，螺丝紧固钉因压紧力不均匀而使得铝板出现起鼓和产生变形。从内部结构分析，传统铝板幕墙不能消除热胀冷缩影响，造成幕墙表面观感不平整的现象。南方地区的昼夜温差一般在40 ℃以内，一块宽度为1.5 m的铝板在40 ℃温差下引起的伸缩量将会使铝板的表面起拱，起拱高度大约为14.2 mm，铝板表面在阳光照射下显得凹凸不平[5]。信丰西站开放式铝板控制前期骨架施工平整度，提高开放式铝板骨架安装精度；通过对铝板进行切割分块，采用分区设计降低角码及龙骨安装累计误差。考虑开放式铝板幕墙横向分割不宜过大，主要靠背面加强筋来分解水平力，否则无法满足强度、刚度和扰度要求。综合考虑，板面分割成1 664 mm×800 mm的平行四边形铝板，受力体系因铝板独立受力而得到优化；净宽15 mm的三元乙丙皮条填充缝隙，通过无阻力自由伸缩来调节因热胀冷缩带来的变形。铝板幕墙表面的变形从根源上得到控制，层间变形性能控制达到3级，做到“内实外美”。

4.5 保温性能控制

幕墙工程作为站房工程的围护体系，涉及站房的立面形象，与保温节能息息相关，更与使用安全密不可分。传统幕墙系统的保温通过打胶及填充岩棉板实现；开放式铝板幕墙的保温性能主要通过2个等压腔墙体间的热转换体系来实现，镀铝锌平钢板使保温多一道屏障，达到冬暖夏凉的效果，保温性能达到5级，且传热系数K≤2.2 w/（m2•k）。

5 开放式铝板幕墙施工细部做法

铁路站房项目必须要在“精”上做文章、在“细”上下功夫，做到“精心、精细、精致、精品”的站房建设理念。根据调查分析，开放式铝板细部处理是当前幕墙工程观感质量得到保证的最重要环节，只有将各个细部处理到位，才能形成一个完善的幕墙体系。开放式铝板幕墙标准节点主要在正立面内凹双曲铝板的处理、铝板细部收口以及立面观感控制方面。

5.1 正立面内凹双曲铝板的处理

为顺利确保施工进度和施工质量，现场放样并结合Rhino软件按照1:1实体建模，然后再按照工艺质量要求进行分割，单独将分割好的铝板进行编辑、展开，将编辑、展开好的单独模型导入CAD软件，在CAD软件中对展开好的二维图进行标注、说明，制作加工图，来满足整体施工效果及质量要求。在保证自由伸缩且不变形的前提下，正立面两侧采用大块铝板彰显外形的美观，内凹双曲铝板通过细分成最小单元，使得内凹曲面线条平缓过渡，还原立面椭圆度，使得造型具有曲线美，达到以橙花为原型、整体效果呈现为橙子花瓣层叠盛开的效果。正立面内凹双面铝板局部大样图，如图7所示。

图7 正立面内凹双曲铝板局部大样图

5.2 铝板幕墙收口处理

5.2.1 铝板幕墙与玻璃幕墙的收口处理

开放式铝板幕墙通过角码固定在镀锌钢管上，收口位置填充泡沫胶条，用耐候密封胶封边，打胶顺直美观，避免渗水隐患。铝板幕墙与玻璃幕墙收口处理，如图8所示。

图8 铝板幕墙与玻璃幕墙收口处理

5.2.2 铝板幕墙间的收口处理

为信丰西站双曲面铝板内凹曲面线条平缓过渡，还原立面椭圆度，使造型具有曲线美，铝板与铝板通过间距≤300 mm的铝合金角码穿过镀铝锌钢板固定在幕墙龙骨上，再用三元乙丙皮条进行填充覆盖。

5.3 开放式铝板幕墙立面观感效果控制

5.3.1 立面装饰方案优化

立面装饰通过三维建模、材料卡控到现场实施不断优化，力求全方位打造亮点。现场尺寸控制精准后，还需要通过厂家进行材料把控，对曲面铝板幕墙采用计算机三维空间技术排版、下料和加工，根据立面造型，进行平面划分，合理规划缝的留设，以设备控制工艺，以工艺控制质量，有效提高铝板安装精度及平整度。

5.3.2 立面观感施工质量控制

开放式铝板幕墙铝板拼缝处采用不打胶方式，通过三元乙丙橡胶条嵌入进铝板缝内部。当雨水冲淋时，灰尘被带入内层随雨水从泄水孔流出，有效避免了大面积污垢产生。不打胶工艺从根源上解决了胶缝霉影现象，也避免胶缝因热胀冷缩开裂而产生变形，还避免了胶缝老化开裂，影响美观。整体立面外观整洁美观，凹凸有致，使得铝板立面保持长期的清洁干爽，耐久性得到保证。开放式铝板幕墙牢固美观、对缝整齐、细节精致，相比传统幕墙大幅提高了耐久、耐污和防腐性能。

6 结 语

信丰西站站房造型开放式铝板幕墙通过质量预控及细部做法把控，有效提升了全系统的防腐性能，幕墙的气密性、水密性、抗风压性能，层间变形性能控制、保温性能得到有效保证，有效解决了曲面铝板间的弧形缝问题。信丰西站开通运营至今近2年，未进行任何质量保修，节约了运营维护成本，总结的经验对今后类似造型开放式铝板幕墙施工工程具有借鉴或推广作用。