外墻 GRC 構(gòu)件在鄭州美術(shù)館項(xiàng)目的應(yīng)用

張國文，劉智波（鄭州市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司， 河南 鄭州 450000）

0 引 言

第十一屆全國少數(shù)民族運(yùn)動會開幕式于 2019 年 9 月 8日在鄭州奧體中心成功舉行。開幕式當(dāng)天及運(yùn)動會期間，與奧體毗鄰的鄭州市美術(shù)館新館項(xiàng)目以其獨(dú)特的建筑風(fēng)格，獲得了社會各界的好評。而呈現(xiàn)這一效果的外觀材料正是近年來在大型公共建筑項(xiàng)目外墻飾面層設(shè)計中越來越備受青睞的 GRC 構(gòu)件。

鄭州美術(shù)館、檔案史志館項(xiàng)目位于鄭州市中原區(qū)“四個中心”（站前大道以東，匯文路以西，渠南路以南，傳媒北路以北），毗鄰?qiáng)W體中心，建筑面積 9.6 萬 m2。該建筑外墻采用 GRC 預(yù)制構(gòu)件幕墻結(jié)構(gòu)及玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，其中GRC 構(gòu)件面積為 5.9 萬 m2，造型新穎獨(dú)特。

1 科學(xué)合理的組織生產(chǎn)實(shí)施

本項(xiàng)目 GRC 設(shè)計的產(chǎn)品是以寬 1.4 m、高 3.0 m 為主的矩形板。首先，組織有實(shí)力的廠家制作約 0.5 m 見方的小樣板，對其肌理及顏色進(jìn)行確認(rèn)；其次，針對設(shè)計師選中的樣板再進(jìn)行 1:1 樣板的制作；接著，在項(xiàng)目上按照設(shè)計師要求再次進(jìn)行懸掛對比；最后，根據(jù)設(shè)計師要求對選中樣板再次進(jìn)行實(shí)體樣板制作及確認(rèn)，從顏色、肌理上嚴(yán)格把控，從而達(dá)到最終要求的效果。需要注意的是，實(shí)體樣板和大樣板的主要區(qū)別在于：實(shí)體樣板安裝后需要全部完成對相鄰窗洞口、邊角等細(xì)節(jié)的處理，以呈現(xiàn)出墻面的整體效果，而大樣板只是對單塊樣板效果進(jìn)行確認(rèn)。

考慮到 GRC 樣板的構(gòu)造特點(diǎn)，設(shè)計師必須在不同階段對其顏色和肌理多次進(jìn)行確認(rèn)，施工組織需要遵從相應(yīng)的順序，嚴(yán)格按照科學(xué)的安排進(jìn)行組織生產(chǎn)，這也是能呈現(xiàn)最終效果的前提和保證。否則就要浪費(fèi)大量時間，或者造成不必要的返工。

鄭州美術(shù)館南立面采用倒錐形雙曲面，最大傾角處在南立面西南角，傾角為 50°，水平距離達(dá)到 27 m。扭曲面的每塊板材大小、尺寸及扭曲程度均不同，同時，為達(dá)到采光及設(shè)計師選用的主題效果，扭曲面上設(shè)計大小不同但水平順直的蜂窩狀洞口，項(xiàng)目實(shí)施前首先采用電腦進(jìn)行排版設(shè)計。由于扭曲面紋理要求剔鑿部分不得中斷，在前期設(shè)計階段采用電腦放樣，在保證肌理水平的前提下確定每塊板材的空間位置，保證每塊板材規(guī)格尺寸準(zhǔn)確無誤。

科學(xué)合理的生產(chǎn)組織順序如下：生產(chǎn)廠家的合理選用→設(shè)計院提出外立面 GRC 樣板要求→生產(chǎn)廠家制作小樣板→廠家根據(jù)設(shè)計院要求制作 1:1 大樣板→設(shè)計院對大樣板進(jìn)行確認(rèn)→ GRC 廠家選定→現(xiàn)場制作施工樣板。只有在現(xiàn)場施工大樣板經(jīng)設(shè)計師確認(rèn)無誤后，方可進(jìn)行 GRC 構(gòu)件的批量制作加工。有些人以為，大樣板已經(jīng)確認(rèn)，就可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，其實(shí)這是存在風(fēng)險的。只有施工樣板上墻后，結(jié)合建筑線條的組合、窗洞口的處理、與玻璃等其他材質(zhì)的搭配顏色進(jìn)行確認(rèn)后，才能進(jìn)行構(gòu)件的批量制作加工。

2 制作安裝廠家的選擇

美術(shù)館項(xiàng)目 GRC 面積總計 5.9 萬 m2，工期要求為 3 個月，以此計算出每天的加工制作產(chǎn)量。同時，還需要考慮廠家所在地的揚(yáng)塵管控等一系列影響因素，嚴(yán)格控制對制作廠家的選擇。首先，入圍廠家必須是業(yè)界知名廠家，甚至參與相關(guān)規(guī)范的制定。其次，對廠家的合作項(xiàng)目業(yè)績進(jìn)行考察落實(shí)，包括實(shí)地考察廠家的生產(chǎn)規(guī)模。最后，結(jié)合工作量、工期落實(shí)情況，判定廠家能否滿足項(xiàng)目要求。

目前，制作安裝廠家門檻較低，能力參差不齊。特別對于大型公共建筑項(xiàng)目，選擇不能夠滿足項(xiàng)目構(gòu)件加工能力的廠家參與項(xiàng)目建設(shè)，不僅會浪費(fèi)大量的時間，造成進(jìn)度的嚴(yán)重滯后，而且還可能對后期質(zhì)量和安全的控制埋下重大隱患。

大型的公共建筑項(xiàng)目，首先需要對生產(chǎn)及安裝廠家進(jìn)行篩選。考察期間，應(yīng)重點(diǎn)查看加工安裝廠家的規(guī)模及業(yè)績，這兩點(diǎn)至關(guān)重要。大型公共建筑項(xiàng)目的外墻一旦設(shè)計GRC 構(gòu)件，其加工體量往往較大，且經(jīng)常出現(xiàn)開模不具備可重復(fù)利用的情況，生產(chǎn)運(yùn)輸費(fèi)用較高，對廠家的生產(chǎn)規(guī)模和能力都有較高的要求，生產(chǎn)廠家的供貨能力和研發(fā)水準(zhǔn)，都將對施工的順利開展造成很大影響。

考察生產(chǎn)廠家，主要從以下幾個方面入手。

首先，考察制作廠家的規(guī)模。特別是體量較大的公共建筑項(xiàng)目，前期資金需求較多，若廠家資金實(shí)力達(dá)不到相應(yīng)的抗風(fēng)險能力，則很可能造成拖延構(gòu)件加工制作進(jìn)度、私自代換材料等弊端。對于具備相應(yīng)體量的項(xiàng)目，入圍廠家首先必須在規(guī)模上予以保證。

其次，考察廠家的工藝流程。考察生產(chǎn)現(xiàn)場的每個環(huán)節(jié)以確保加工制作的質(zhì)量?？疾靸?nèi)容主要包括：方案是否完善，操作是否可行，開模是否精確，材料選用及配比是否嚴(yán)格按照方案進(jìn)行，質(zhì)量控制手段或預(yù)防措施是否到位，養(yǎng)護(hù)是否及時，工人剔鑿時間控制是否合理，有無技術(shù)交底，等等。

最后，還要考察廠家的生產(chǎn)線，如日生產(chǎn)能力、當(dāng)前承接的任務(wù)量等，確定廠家能否滿足工程進(jìn)度要求。對廠家生產(chǎn)的工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行考察，一方面盡可能通過建設(shè)單位落實(shí)配合情況、加工制作進(jìn)度情況及后期維修情況，另一方面通過工程實(shí)體更直觀地了解到構(gòu)架加工的制作效果，以此盡可能地對廠家作出全面的評價。外墻飾面材料采用 GRC 構(gòu)件較大體量的項(xiàng)目有長沙梅溪湖國際文化藝術(shù)中心項(xiàng)目大劇院、孝感市文化藝術(shù)中心、北京谷泉會議中心、鄂爾多斯東勝體育場、鄂爾多斯大劇院、南京青奧中心、東莞華為松山湖基地、海南國際會展中心項(xiàng)目、武漢漢秀劇院等。

3 生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)

鄭州美術(shù)館項(xiàng)目設(shè)計 GRC 構(gòu)件設(shè)計最小有效厚度為20 mm，條紋深度為 15 mm～20 mm，條紋寬度 30 mm～40 mm。由于扭曲面的緣故，肌理紋路采用三維 BIM 建模進(jìn)行控制。

首先，加強(qiáng)對施工樣板的控制。構(gòu)件的小樣板經(jīng)建筑師確認(rèn)完成后，廠家應(yīng)根據(jù)小樣板及設(shè)計師的意圖制作大樣板及實(shí)體施工樣板。一方面進(jìn)一步檢驗(yàn)樣板的顏色、肌理是否與設(shè)計相一致；另一方面在這一過程中，同樣需要對有窗洞口的玻璃做樣板，對搭配效果再次進(jìn)行確認(rèn)，確保批量生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，避免大面積的返工。

其次，加強(qiáng)對材料的控制。大樣板及實(shí)體施工樣板一經(jīng)確認(rèn)，批量生產(chǎn)構(gòu)件的材料、配比等工藝隨即確定。批量生產(chǎn)過程中，隨機(jī)檢驗(yàn)所用材料是否嚴(yán)格按照大樣板的材料進(jìn)行施工。例如，水泥的采用不僅應(yīng)嚴(yán)格按照大樣板及施工樣板配方進(jìn)行采購，而且還應(yīng)盡可能地選擇同批次水泥；各種材料的配比及顏料的調(diào)制是否正確，將直接影響構(gòu)件后期的顏色、強(qiáng)度、肌理仿制效果等指標(biāo)。

其三，嚴(yán)格控制剔鑿時間。設(shè)計師通常選擇多為仿制石材效果的面層肌理，一般采用人工自然剔鑿。因此，合理選擇剔鑿時間至關(guān)重要。對剔鑿時間的控制主要根據(jù)構(gòu)件強(qiáng)度的提升情況而定。剔鑿過晚，不僅增大操作難度，而且還容易對構(gòu)建造成一定的破壞；剔鑿過早，雖然易于操作，但容易出現(xiàn)槽齒一致，不能有效地達(dá)到設(shè)計師追求的仿效天然石材的效果。只有合理把握剔鑿時機(jī)，才能恰到好處地展現(xiàn)出建筑設(shè)計所要追求的整體效果。

其四，要求剔鑿工人接受培訓(xùn)。在樣板確認(rèn)期間，一般已對構(gòu)件的有效厚度、開槽深度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了確認(rèn)。在剔鑿前，針對剔鑿要求對剔鑿工人進(jìn)行培訓(xùn)，以達(dá)到應(yīng)有的剔鑿效果；并做樣板演示，確保呈現(xiàn)仿天然石材肌理。

4 構(gòu)件的安裝

（1）嚴(yán)格按照審批的方案進(jìn)行施工作業(yè)。美術(shù)館項(xiàng)目大部分所用的都是寬 1.4 m、高 3.0 m 的構(gòu)件，體量及重量都較大，施工過程中必須嚴(yán)格把控各類受力桿件制作安裝的質(zhì)量，包括及時檢查鋼龍骨的焊接質(zhì)量。構(gòu)件安裝過程中必須做好安全防范措施，嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工。

在構(gòu)件安裝過程中，主要采用專業(yè)提升設(shè)備拉動 GRC構(gòu)件上升，然后再使用水平卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引；人員則在單獨(dú)的吊籃提升設(shè)備內(nèi)進(jìn)行安裝焊接作業(yè)。在項(xiàng)目的南立面施工過程中，由于該處傾角大，水平牽引力無法達(dá)到要求，后經(jīng)多方論證，采用吊車上端制作專用架體，將 GRC構(gòu)件靠近龍骨進(jìn)行操作。

（2）與泛光照明的配合。為保證夜間整體亮光效果，泛光照明單位、外幕墻總包單位和外幕墻 GRC 廠家共同論證，將窗臺板部分寬度進(jìn)行變動，確保放置的燈具與窗臺板平齊且不凸出于板面，不至于影響白天的觀感效果。燈光走線提前在龍骨完成后、掛板施工前完成，以實(shí)現(xiàn)總體建筑的晚間整體效果。

5 容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及預(yù)控措施

（1）裂縫的產(chǎn)生。構(gòu)件材料一般比較薄，主要原料是混凝土，如果不能嚴(yán)格把關(guān)加工工藝，就很容易出現(xiàn)裂縫。因此，在構(gòu)件制作前，必須充分考慮預(yù)防措施。例如，GRC 構(gòu)件在混凝土攪拌時摻入耐堿玻璃纖維進(jìn)行抗裂，但值得注意的是，摻入比例及摻加方式在不同程度上都會影響構(gòu)件的強(qiáng)度和后期開裂的風(fēng)險大小。在混凝土原料的選擇上，除了考慮成品水泥的顏色之外，還應(yīng)考慮其對后期抗裂的影響，若采用專用的硫酸鹽水泥，則選擇相應(yīng)的水泥品種。在構(gòu)件成品的受力布點(diǎn)上，嚴(yán)格通過計算設(shè)置背負(fù)框，充分考慮集中荷載的影響。構(gòu)件制作完成后，一方面要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，防止裂縫的發(fā)生；另一方面要嚴(yán)格按照成熟的工藝要求，控制好面層的人工剔鑿時間。此外，在構(gòu)件運(yùn)輸過程中，還要做好成品保護(hù)，避免運(yùn)輸過程中對構(gòu)件造成破壞。

（2）構(gòu)件在安裝一段時間后污染嚴(yán)重。首先在紋理設(shè)計時應(yīng)盡量避免上翻槽，以免雨水沖擊造成雜物沉積，影響觀感效果。本項(xiàng)目肌理處理期間，考慮鋸齒形向下，同時配以自清洗功能，為后期維護(hù)創(chuàng)造了條件。在加工制作現(xiàn)場，構(gòu)件剔鑿后應(yīng)及時對其表面雜物進(jìn)行清除，并按要求涂刷面層防護(hù)劑。構(gòu)件運(yùn)輸期間，嚴(yán)格按照方案對成品進(jìn)行保護(hù)，以免墊木等運(yùn)輸工具及安裝工具對構(gòu)件造成污染。

6 結(jié) 語

目前，大型公共建筑項(xiàng)目外墻飾面層采用 GRC 構(gòu)件的設(shè)計越來越多，但從總體上看，其生產(chǎn)工藝仍不是特別成熟，在獲得豐富色彩肌理的震撼感之余，不乏存在污染、裂縫等不盡如人意的缺陷。這就要求我們拿出真正做好精品工程的精神，從項(xiàng)目策劃、廠家選擇、生產(chǎn)監(jiān)管、運(yùn)輸安裝，到完美呈現(xiàn)的各個階段，科學(xué)認(rèn)真地組織施工，嚴(yán)格把控每道關(guān)口，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)計者最初的愿望。