開(kāi)縫式石材幕墻+LED線條燈亮化施工工藝研究
——以數(shù)字中國(guó)會(huì)展中心工程為例

于慶鵬 吳 鴿 何振俠

(中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司 福建福州 350014)

1 工程概況

福州數(shù)字中國(guó)會(huì)展中心項(xiàng)目位于福州濱海新城大東湖(湖面10km2)中段位置，選址用地約4.44hm2，該中心未來(lái)將承擔(dān)國(guó)際大型峰會(huì)、“數(shù)字中國(guó)”峰會(huì)等大型會(huì)議活動(dòng)，需要體現(xiàn)出數(shù)字化的科技理念。因此，建筑整體設(shè)計(jì)形象代表航行在海面上的福船，外墻體首層為玻璃幕墻代表海面；二層及以上為開(kāi)縫式石材外幕墻，代表福船船體，開(kāi)縫式石材幕墻最高點(diǎn)為41.9m(圖1)。

圖1 福州數(shù)字中國(guó)會(huì)展中心項(xiàng)目外立面圖

該工程開(kāi)縫式石材幕墻面積約為17 308m2，位于主體結(jié)構(gòu)外圍，由于開(kāi)縫式石材幕墻分格縫無(wú)需填充密封膠，避免了因密封膠填注不均勻引起線條模糊以及填充過(guò)程操作不慎及密封膠沿多孔材質(zhì)滲暈引起板面污染，使得線條外觀更加挺拔、清晰，但同時(shí)也可能因石材板塊加工誤差，導(dǎo)致安裝時(shí)位置偏差不能通過(guò)膠縫來(lái)遮掩。所以，開(kāi)縫式石材對(duì)板塊的加工及安裝精度需求更高[1]。

在現(xiàn)今的建筑文化中，燈光是一種必不可少的元素，建筑除了自身的物理維度存在外，燈光可以賦予建筑一個(gè)新的維度，變化的燈光可以給予建筑外表面新的自由度，其虛實(shí)的轉(zhuǎn)換、明暗的對(duì)比，讓建筑有了別于一翻情趣的生命力。因此，該工程運(yùn)用了若干LED條形燈，以凸顯建筑的輪廓，讓造型更加靈活多樣。

2 施工重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

開(kāi)縫式石材幕墻由于不填縫原因，對(duì)石材板塊的尺寸加工誤差以及安裝時(shí)位置的偏差要求必然更高，同時(shí)還需考慮防水、保溫等一系列功能要求。尤其是該工程石材幕墻要在石材縫隙中不規(guī)則地布置LED條形燈，這就要求水平縫不能統(tǒng)一按10mm厚度進(jìn)行留縫，需要設(shè)置25mm水平縫才能布置LED條形燈帶。為了燈光能更好地放射出來(lái)，需在有燈光帶的25mm縫隙處增加45°斜切角度，以致該工程需要10mm、25mm、25mm斜切角3種水平縫隙，加上該工程施工工期緊，增加了施工難度和壓力，如圖2～圖3所示。

圖2 立面照明條形燈配合石材剖面圖

注：1-定制卡簧支架；2-防水接頭；3-大理石面；4-燈具；5-燈具固定彈片；6-填充物；7-固定螺釘

2.1 技術(shù)措施與方法

(1)在骨架安裝定位之前，認(rèn)真貫徹落實(shí)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行燈光點(diǎn)位的最后核實(shí)，策劃出一套方便可靠的測(cè)量定位方案，對(duì)施工班組進(jìn)行交底。

(2)石材的安裝精度控制是該工程最重要的一點(diǎn)。通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)可以調(diào)節(jié)的背栓系統(tǒng)，由基座和連接件組成，兩者通過(guò)螺栓連接(圖4)，使之具有一定的調(diào)整偏差能力，保證工程質(zhì)量[3]。

注:1- C型掛件；2-T形掛件；3-L形掛件；4-花崗石；5-1mm粉末噴涂防水鋁板；6-50mm保溫巖棉150kg/m2；7-燈具；8-1.5mm鋼板帶(固定巖棉板)@200；9-高度調(diào)節(jié)螺栓

(3)石材幕墻與鋼骨架之間采用防水鋁板，且必須確保上片鋁板疊在下片鋁板之上，保證水流可以順流而下，不會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象；用硅酮耐候密封膠對(duì)兩片交疊的防水鋁板縫隙進(jìn)行封堵，這樣可以在石材掛裝之前就形成完整的防水線，避免了針?shù)N式、蝴蝶片式、上下開(kāi)槽式等傳統(tǒng)干掛石材幕墻做法不可避免的石材材質(zhì)透水、膠縫打膠不夠嚴(yán)實(shí)等可能引起的水密性惡化，使得水密性能有了較大改善。施工時(shí)，在防水鋁板背后設(shè)置50mm厚的保溫巖棉，加上建筑墻體的有效阻隔，使得傳導(dǎo)熱交換也被徹底隔絕，這比傳統(tǒng)框架式石材幕墻需依靠石材本身及密封膠阻隔一部分熱量的保溫措施，無(wú)疑具有更高的可靠性。

(4)該工程的LED條形燈控制系統(tǒng)，采用智能無(wú)線控制方式和時(shí)空相結(jié)合控制模式，控制設(shè)備由信息港公司統(tǒng)一規(guī)劃控制安裝?；谝蕴W(wǎng)絡(luò)的“一個(gè)中央總控機(jī)+多個(gè)區(qū)域主控+多個(gè)分控系統(tǒng)”的架構(gòu)，燈光控制設(shè)備將負(fù)責(zé)控制強(qiáng)電的開(kāi)關(guān)，并按要求在離線狀態(tài)下自動(dòng)控制強(qiáng)電。在控制中心的配套軟件上將預(yù)配置不同的工作模式，按特定的模式來(lái)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管控，配套預(yù)留出接口，可供其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。因?yàn)檫@種條形燈的后期維修是個(gè)難點(diǎn)，所以前期外墻燈光設(shè)計(jì)中，要從各個(gè)方面考慮周全(圖5)。

圖5 局部立面照明外墻配電平面圖

2.2 燈光安裝的重點(diǎn)與難點(diǎn)

石材幕墻作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)水密和氣密要求很高，燈光在后期安裝容易造成幕墻漏氣、漏水，尤其項(xiàng)目前期想要減少燈帶的專(zhuān)門(mén)布線環(huán)節(jié)而造成的石材幕墻部分位置重復(fù)拆裝工作，則需要在前期準(zhǔn)備中充分考慮燈帶的安裝順序和步驟。對(duì)于該工程來(lái)說(shuō)，LED條形燈是該工程的一個(gè)亮點(diǎn)，而所有LED條形燈所處的位置均在石材幕墻縫隙內(nèi)，加之工程和工藝特殊性，前期需要在防水鋁板完成時(shí)同步完成燈帶管線布置， LED條形燈均需在石材板面安裝完成后，整體落架時(shí)進(jìn)行安裝。在穿線以后，對(duì)于燈光管線要進(jìn)行檢查和保護(hù)，以防后期石材面板施工造成線路損壞等問(wèn)題。后期無(wú)論是用蜘蛛人或者升降車(chē)進(jìn)行儀器和燈帶的維修，都是一個(gè)高耗費(fèi)的工作。因此，為保證燈帶順利安裝也就成為該工程一個(gè)重點(diǎn)。

2.3 燈帶安裝技術(shù)措施要領(lǐng)

(1)LED條形燈進(jìn)場(chǎng)前，嚴(yán)格要求石材幕墻縫隙的水平平整度，確保燈帶能夠放進(jìn)25mm的空隙中；現(xiàn)場(chǎng)管理人員如若發(fā)現(xiàn)不合格的縫隙，則及時(shí)抽取雙倍數(shù)量的空隙進(jìn)行檢查。在經(jīng)過(guò)一次整改后，縫隙要求還是不合格的，強(qiáng)制要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)整個(gè)面進(jìn)行整改。高要求帶來(lái)高質(zhì)量，嚴(yán)格的要求使返工可能性減少。

(2)提前研究LED條形燈的安裝位置。確保石材45°斜切角處位置能與燈帶位置一一對(duì)應(yīng)，保證燈帶的放射效果，如圖6～圖7所示。

圖7 燈光效果圖二

圖6 燈光效果圖一

(3)建立各種燈帶安裝的計(jì)劃保證體系。該體系主要是督促燈光安裝進(jìn)度計(jì)劃、材料進(jìn)場(chǎng)計(jì)劃、燈帶安裝技術(shù)保障計(jì)劃、燈帶線路質(zhì)量檢測(cè)計(jì)劃、安全防護(hù)計(jì)劃等一系列計(jì)劃的落實(shí)，做到未雨綢繆，使燈帶安裝的進(jìn)度層次分明。針對(duì)數(shù)字中國(guó)這個(gè)工程的特點(diǎn)和難點(diǎn)，采用先進(jìn)的施工技術(shù)和材料，提高了施工速度，縮短了施工工期，保證了里程碑工期目標(biāo)。

(4)燈帶安裝和石材幕墻施工幾乎是同步進(jìn)行，在管線完成以后，石材面板施工期間，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員反復(fù)檢查線路的安裝情況，以防止后期燈光聯(lián)動(dòng)調(diào)試階段出現(xiàn)燈帶不亮而產(chǎn)生返工問(wèn)題。

2.4 石材面板計(jì)算及安裝要點(diǎn)

2.4.1石材基本情況

石材板塊相對(duì)較大于常規(guī)石材工程板塊。

面板短邊邊長(zhǎng)a=800mm；

面板長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)b=1700mm；

面板從屬面積A=a×b=1.36m2；

面板厚度tston=30mm。

石材面板為背栓式六點(diǎn)支撐(圖8)，承受垂直于石材面板的風(fēng)荷載和地震荷載，采用幾何非線性的有限元方法計(jì)算。

圖8 石材受力模式圖

重力密度γston=γ(Mal)=28kN/m3;

彈性模量Eston=E(Mal)=8×104MPa;

泊松比νston=ν(Mal)= 0.13;

石材強(qiáng)度Gra=“花崗巖”；

抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck=fck_ston(Gra)=8MPa；

抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=fc_ston(Gra)=3.72MPa；

抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv=fv_ston(Gra)=1.86MPa；

最大應(yīng)力設(shè)計(jì)值σ=2.6MPa抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=3.7MPa；

比較σ/fc=0.7″≤1,滿(mǎn)足要求。

2.4.2石材板塊的施工要點(diǎn)

(1)要求供應(yīng)商派人進(jìn)駐加工廠，確保入廠的荒料顏色一致，同時(shí)也可以更好地控制趕工項(xiàng)目的工期控制?；牧线M(jìn)廠后進(jìn)行復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)不合格荒料混入時(shí)，立即剔除。所選荒料按開(kāi)采順序編號(hào)，分批量運(yùn)抵工廠。上鋸前，要求供應(yīng)商技術(shù)人員對(duì)色差再一次控制，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決；上鋸時(shí)，嚴(yán)格按技術(shù)人員所確認(rèn)的編號(hào)順序鋸板。同一批量荒料鋸解的毛板放置同一區(qū)域，用于加工同一區(qū)域的成品，并且同一塊荒料生產(chǎn)的板材放在一起包裝，在加工廠內(nèi)將色差控制在最小。

(2)石材在安裝前，需表面刷涂防護(hù)劑進(jìn)行六面防護(hù)，避免石材上墻后經(jīng)雨水沖刷出現(xiàn)吸水變色現(xiàn)象(后期防護(hù)再進(jìn)行更換，成本較高)。

2.4.3深化設(shè)計(jì)石材鋁合金背栓件

該工程石材鋁合金背栓系統(tǒng)，考慮到整個(gè)幕墻系統(tǒng)的防水效果，在設(shè)計(jì)時(shí)按照三段組合型材考慮(圖9)[2]。

注：1-花崗巖；2-M8不銹鋼背栓；3-鋼絲纏繞(螺栓防脫)；4-M6不銹鋼螺栓；5-M8不銹鋼螺栓；6-熱鍍鋅角鋼轉(zhuǎn)接件；7-1mm粉末噴涂防水鋁板 ；8-1.5mm鋼板帶(固定巖棉板)@200；9-50mm保溫巖棉150kg/m2。

(1)在防水鋁板位置留下螺栓可以穿過(guò)的孔位，再由硅酮耐候密封膠對(duì)孔位進(jìn)行封堵；L型掛件通過(guò)螺栓與鋁板背后的鋼骨架進(jìn)行有效連接，再和T形掛件進(jìn)行連接。注意的是，T型件需開(kāi)豎向長(zhǎng)圓孔，這樣石材就可以有前后位移的能力(圖10～圖11)。

圖10 T形掛件加工圖

圖11 L形掛件加工圖

(2)緊接著將C型掛件掛在T型掛件的上端，C型掛件(圖12)的長(zhǎng)度按60mm設(shè)計(jì)，而T型掛件的長(zhǎng)度按80mm設(shè)計(jì)，這樣石材就有一部分左右位移的能力。

圖12 C型掛件加工圖

(3)施工時(shí)，C型掛件再通過(guò)上端螺栓調(diào)節(jié)，使石材具有一定的高低調(diào)節(jié)能力，在高低誤差非常大情況下，T型掛件上下不一樣高的邊再進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)節(jié)，把T型件反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，把長(zhǎng)短方向替換。這樣，石材就具備了上下、左右、前后所有方向調(diào)節(jié)的功能，可以使開(kāi)縫式石材做得更加平整，安裝更容易做到高精度。

3 結(jié)語(yǔ)

LED燈光亮化與開(kāi)縫式石材幕墻結(jié)合的施工，在保證外觀和不影響幕墻整體氣密和水密功能的情況下，對(duì)石材和燈光施工進(jìn)度做好統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、規(guī)劃，保證了工程的工期按要求時(shí)間完成。

該工程的成功經(jīng)驗(yàn)在于：

(1)科學(xué)安排施工程序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→骨架安裝→背栓安裝→防水鋁板安裝→LED管線安裝→石材安裝→LED燈光安裝→夜景測(cè)試→清理衛(wèi)生、竣工驗(yàn)收。

(2)骨架的安裝在監(jiān)理驗(yàn)收合格后進(jìn)行防水鋁板以及保溫巖棉的安裝。

(3)深化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：在AUTOCAD中對(duì)石材進(jìn)行重新排版區(qū)分10mm、25mm、25mm斜切角3種水平縫隙的石材。

(4)現(xiàn)場(chǎng)放樣：采用紅外線水平儀進(jìn)行放樣，確保同水平縫隙誤差控制在2mm以?xún)?nèi)，否則LED條形燈無(wú)法安裝，同時(shí)需準(zhǔn)確標(biāo)注出LED條形燈中所在的散亂位置，確保石材安裝時(shí)可以有序區(qū)分出對(duì)應(yīng)石材。