裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻安裝技術(shù)

白占林， 何 波， 任超平， 付效鐸

（中建八局第三建設(shè)有限公司 北京分公司,北京 100097）

為追求建筑外立面的新穎造型，近幾年對變曲面鋁板幕墻的應(yīng)用較為廣泛，但是對于超大型裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻的安裝存在短板［1］。北京民航營業(yè)大廈改造項目采用超長超厚變曲面鋁板作為部分外立面幕墻，形成了一套裝配式龍骨變曲面厚鋁板施工技術(shù)。

1 工程概況

北京民航營業(yè)大廈改造項目總建筑面積28 330 m2，其中A座建筑面積17 263.7 m2，地上7層，地下1層；B座建筑面積10 856.1 m2，地上6層，地下3層。

外立面設(shè)計為鋁板幕墻及玻璃幕墻。鋁板利用特殊加工工藝，A座建筑東西側(cè)立面幕墻采用局部的變曲面造型，鋁板厚度為5 mm，采用現(xiàn)場裝配式龍骨［2］。見圖1。

圖1 北京民航營業(yè)大廈變曲面造型

根據(jù)初始三維數(shù)據(jù)，采用BIM軟件進行變曲面板及龍骨支撐體系的深化設(shè)計。骨架采用小單元式構(gòu)件進行組裝，根據(jù)變曲面鋁板的彎曲造型，龍骨做相應(yīng)的冷彎處理，加工廠根據(jù)BIM軟件下料，車間焊接拼成小單元構(gòu)件，運達(dá)現(xiàn)場等待安裝。

2 重難點分析

1）作為整體改造工程，對原始結(jié)構(gòu)軸線、標(biāo)高、邊線進行測量校核為工程重點。

2）幕墻的連接方式是工程的難點。采用預(yù)制裝配式骨架支撐系統(tǒng)，主骨架采用鋁合金主龍骨，通過三維調(diào)節(jié)件與主體結(jié)構(gòu)連接。曲型鋼龍骨根據(jù)變曲面鋁板造型，采用BIM軟件進行下料加工，車間整體預(yù)制加工完成，與鋁合金主龍骨連接采用螺栓連接，減少了現(xiàn)場焊接作業(yè)。

3）變曲面鋁板深化設(shè)計及安裝是本工程的難點。東西側(cè)層間遮陽造型為變曲面鋁板，板面大、造型復(fù)雜，變曲面鋁板采用密拼結(jié)構(gòu)，不打膠，鋁板拼縫施工的質(zhì)量要求高。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

深化設(shè)計→加工制作→測量放線→埋件安裝→主龍骨安裝→鋁制連接件安裝→小單元龍骨構(gòu)件→防水襯板→雙曲鋁板安裝。

3.2 操作要點

3.2.1 深化設(shè)計

根據(jù)初始三維數(shù)據(jù)，采用BIM軟件建立雙曲鋁板造型初步模型，進一步的采用精度較高的BIM軟件進行雙曲面板及龍骨支撐體系建模及深化設(shè)計。根據(jù)立面效果圖及風(fēng)格圖，結(jié)合鋁板加工技術(shù)最終確定雙曲鋁板板塊尺寸并進行多曲面板排版編號，為車間加工提供數(shù)據(jù)。見圖2。

圖2 鋁板初步模型

主骨架采用200系列鋁合金主次龍骨，通過三維調(diào)節(jié)件與主體結(jié)構(gòu)連接，曲形鋼龍骨根據(jù)雙曲鋁板面造型采用BIM軟件進行下料加工。曲形鋼龍骨采用小單元形式在加工廠焊接成型，小單元構(gòu)件與主龍骨采用專用T形件進行連接。施工現(xiàn)場主次龍骨安裝完畢，用電葫蘆將到場的單榀雙曲面鋁板骨架按照排版順序依次安裝，與主次龍骨連接成一個骨架整體。見圖3。

圖3 裝配式龍骨支撐系統(tǒng)

3.2.2 變曲鋁板的加工制作

雙曲面鋁板加工采用蒙皮拉伸技術(shù)［3］，與數(shù)字雕刻的高精度胎膜整體拉伸一次性成型，鋁板拉伸到一定程度，與胎模表面完全吻合，待內(nèi)應(yīng)力消除后，即可得到所需的變曲面板后續(xù)打磨拋光，噴涂處理。為保證變曲鋁板現(xiàn)場的安裝質(zhì)量，出廠前采用預(yù)拼裝校驗，經(jīng)檢驗合格方可出廠。

3.2.3 測量放線

1）根據(jù)基準(zhǔn)線及施工圖紙放出外立面的控制線，進一步放出龍骨定位線，由于工程質(zhì)量要求高，測量放線是施工質(zhì)量的前提基礎(chǔ)。采用多次放線進行復(fù)核，校核無誤后方可進行下一道工序的施工。

2）根據(jù)設(shè)計圖紙要求，建立每層的建筑平面控制網(wǎng)。見圖4。

圖4 平面控制網(wǎng)

3.2.4 埋件安裝

原結(jié)構(gòu)檢查完畢之后，埋件依據(jù)分隔線安裝；然后進行鋼轉(zhuǎn)接件的安裝，鋼轉(zhuǎn)接件在車間通過焊接的方式與埋板連接在一起，埋板采用化學(xué)錨栓的固定方式。見圖5和圖6。

圖5 埋件布置

圖6 鋼轉(zhuǎn)接件安裝

3.2.5 主龍骨安裝

1）主龍骨與埋件連接采用鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件，利用T形螺栓一端與槽式埋板進行連接，避免現(xiàn)場大量焊接，大大提高了安裝效率與準(zhǔn)確度。見圖7。

圖7 轉(zhuǎn)接件安裝

2）鋼轉(zhuǎn)接件另一端采用M12不銹鋼螺栓與豎向龍骨連接，轉(zhuǎn)接件及鋁型材的螺栓孔在加工廠用機器批量成孔，見圖8。

圖8 豎向龍骨安裝

3）龍骨用吊掛形式從下往上安裝，先安裝最下層豎框，安裝完成后需檢查各面框的位置是否與設(shè)計相符。

4）豎框與豎框連接。安裝基準(zhǔn)層豎框以上的豎框時，先把豎框抬至相應(yīng)的安裝位置，下端插入固定好的鋁合金套心中，兩豎框間墊入20 mm厚的墊片，將豎框放直，上端放入套心，將不銹鋼螺栓穿過轉(zhuǎn)接件、豎框、套心，將三者連接在一起，調(diào)整滿足要求后進行固定，同時將20 mm厚的墊片撤出，由此可以保證豎框上端固定，下端可伸縮，在溫度發(fā)生變化時，豎框有一定的伸縮范圍。見圖9。

圖9 豎向龍骨整體安裝

3.2.6 鋁制連接件安裝

1）豎向龍骨安裝之前，將與龍骨槽口配套的鋁制連接件穿入其中，待龍骨整體安裝完畢后進行下一步工序。

2）根據(jù)設(shè)計圖紙標(biāo)高要求，將已穿入的鋁連接件進行標(biāo)高調(diào)整及固定，與豎龍骨連接成一體。見圖10。

圖10 鋁連接件安裝

3.2.7 小單元龍骨構(gòu)件安裝

根據(jù)設(shè)計標(biāo)高要求，將上側(cè)鋁連接件定位固定，待單元構(gòu)件就位后進行安裝。單元構(gòu)件與上側(cè)鋁連接件通過螺栓進行連接，待下側(cè)單元構(gòu)件支腿與下側(cè)鋁連接件吻合后進行螺栓擰緊固定，采用防松動螺栓。待一層小單元構(gòu)件安裝完畢，采用加工好的L50 mm×4 mm角鋼進行縱向螺栓連接［4］。待骨架安裝驗收完畢，進行下一道工序。

3.2.8 防水襯板安裝

為保證幕墻整體防水性能，采用4 mm厚鋁塑復(fù)合板作防水面。防水襯板之間以及與凸出連接件的密封采用中性耐候膠。刮膠應(yīng)沿同一方面將膠縫括平，同時應(yīng)注意密封膠的固化時間。

3.2.9 變曲面鋁板安裝

本工序為最后一道工序，進行之前，加工廠已按照板塊安裝順序進行加工編號，板塊到達(dá)現(xiàn)場進行觀感質(zhì)量等二次檢查，檢查無誤后準(zhǔn)備進行安裝。見圖11。

圖11 鋁板安裝節(jié)點

變曲面鋁板系統(tǒng)采用插接式，保證了開放式外觀效果。為了在美觀和防水上達(dá)到雙效果，在施工過程中要嚴(yán)格要求作業(yè)人員，關(guān)鍵板塊部位每個施工作業(yè)人員必須進行樣板操作訓(xùn)練，達(dá)到要求后方可讓其進行作業(yè)。

4 質(zhì)量控制措施

1）由于鋁板開縫，兩側(cè)的圓弧角在光照情況下會出現(xiàn)反光，造成視覺上一條白線。樣板施工發(fā)現(xiàn)此問題后，通過研究試驗，對開縫位置兩側(cè)倒角磨砂處理，解決了此問題。

2）由于鋁板超厚超大，加工過程中，容易出現(xiàn)圓弧不順直、局部輕微坑洼等問題。需要注意模具加工尺寸更加精確，拉伸鍛造打磨精細(xì)化處理。

3）采用開縫處理，為了保證安裝，縫隙為2 mm，實際安裝過程中縫隙控制不均勻，存在局部鋁板安裝不進去的情況。后續(xù)施工采取定位放線，鋁板尺寸及縫隙都劃線定位，嚴(yán)格按照尺寸安裝。

4）由于鋁板超厚超大，運輸過程中，存在變形現(xiàn)象。采用雙層氣泡保護膜進行包裝，變曲面鋁板角碼一側(cè)向上放置，采用順曲方式進行運輸，鋁板必須采用綁帶固定，綁帶與鋁板接觸位置采取保護措施，防止相互摩擦對鋁板造成磨損。

5）由于鋁板較大，安裝后糾偏比較困難，在施工過程中，每層平面鋁板以兩個軸線間三個分格設(shè)為一個批次，安裝完成驗收合格后繼續(xù)安裝。采用掛線控制水平質(zhì)量，施工過程中在樓座可視遠(yuǎn)距離范圍采用高清望遠(yuǎn)鏡觀察安裝質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時通知施工人員進行糾偏。

6）變曲鋁板不合格整改措施?，F(xiàn)場微調(diào)曲率，對變曲龍骨復(fù)核，保證與變曲面鋁板匹配。因鋁板存在平整度問題，采用吸盤向外拉拽，直至合格。曲率與設(shè)計偏差較大的返廠，更換滿足要求的新鋁板。

5 結(jié)語

鋁板在幕墻中的應(yīng)用比較廣泛，但是采用超過5 mm厚的鋁板并且是變曲的形式是極為罕見的，本工程在施工過程中，對裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻的加工及安裝的原理、工藝流程以及技術(shù)要點進行了系統(tǒng)的闡述,所提出的成套施工技術(shù)具有較大的應(yīng)用價值,施工中遇到的施工難點及處理方法，對建筑工程中遇到類似的幕墻工程提供了有益參考。