單元式玻璃幕墻在曲面外墻中的施工技術研究

徐洪斌 張 雨 張曉晨

(山東省建設建工(集團)有限責任公司 山東濟南 250000)

0 引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，人們對建筑的需求不再停留在使用功能上，外觀設計的獨特性要求日益突顯，出現了各種外立面造型獨特的建筑設計。為追求建筑物立面的整體美觀性，多采用玻璃幕墻來作為建筑物的外圍護結構。結合現階段超高層建筑實際施工的需求，單元式玻璃幕墻因其安裝周期短，可有效縮短工程工期，密封性能良好等優(yōu)點，被廣泛應用于建筑施工中。外立面為變角度傾斜的建筑物，給單元式玻璃幕墻的安裝帶來難度。通過前期精確策劃及重難點分析，靈活把控安裝過程，后期嚴格檢查把控，可使其最終呈現出設計美觀的外立面造型。

1 項目概況

濟南中央商務區(qū)4-14地塊項目位于濟南市中央商務區(qū)內，北臨橫九路，南臨坤順路，西臨縱五路，東臨茂嶺三號路，基底西側臨綢帶公園，東側臨城摯大廈(控制中心地塊)，區(qū)位優(yōu)越，交通便利，景觀資源豐富，工程區(qū)位圖如圖1所示。該項目包括有高端商務辦公樓，商業(yè)、公寓、配套地下車庫、設備用房等設施建設，總建筑面積為129 534.06 m2。其中1#主樓功能定位為高端商務辦公樓，建筑高度達166.6 m，共34層。建筑物外造型美觀，設計獨特，建筑物東西立面整體呈變角度傾斜曲面造型，外立面裝飾采用單元式玻璃幕墻，使室內景觀與室外景觀融為一體。工程效果圖如圖2所示。

圖1 工程區(qū)位圖

圖2 工程效果圖

2 施工難點

根據地質勘察報告及設計資料分析，本工程存在以下難點：

(1)層間偏差較大

該工程1#主樓，主體結構東西立面從下而上呈變角度逐層向內收縮傾斜，一層～二十六層傾斜差值最大達到15.2 m，每層約有600 mm的偏差值，給后續(xù)單元式幕墻的安裝帶來一定的困難。

(2) 吊裝難度大

本工程1#主樓外立面為變角度傾斜曲面造型，其東西立面幕墻內傾的最大水平距離可達7.5 m，給單元體的吊裝帶來較大難度。

(3) 角度不易控制

本工程1#主樓東西向設計為有弧度的豎明橫隱單元式幕墻，主體結構采用層層遞進的方式往上展示。因而，對于單元式幕墻的弧度控制，如何展示出圖3的弧度效果，成了該項目的重點與難點問題。

圖3 東西立面弧度效果圖

(4) 收口處理難度大

本工程1#主樓設有垂直運輸設備，在3軸至5軸之間設有2部施工電梯。在5軸至6軸之間設有1臺塔吊，東側4#塔吊在主體結構施工至8層時已拆除，現場平面布置圖如圖4所示。

圖4 現場平面布置圖

因此，單元式幕墻安裝需要預留收口位，最后如何順利完成單元式幕墻收口方案，是本項目的重點。

3 施工方案

3.1 施工順序

該工程1#主樓主體結構施工與幕墻工程交叉進行，在主體結構施工時，進行測量放線，安裝預埋件，主體結構澆筑后進行結構偏差檢查、測量放線及轉接件安裝工作。當主體結構工程施工至計劃樓層時，插入幕墻安裝施工。整體施工遵循先大面、后局部，先簡單、后復雜，自下而上的順序進行[1]。

當主體結構驗收至十二層時，1#主樓一～十二層幕墻開始安裝。在二十層搭設安全防護棚，在十八層設置環(huán)形軌道，直接從地面起吊進行單元體的吊裝，如圖5所示。

圖5 十八層環(huán)軌布置分格圖

當主體結構驗收至架構層時，1#主樓十八～三十四層幕墻開始安裝。

隨著幕墻施工進行防雷、防火、LED系統安裝。

3.2 劃分施工段

結合現場施工的實際情況，共劃分為3個施工段，即一層～十二層劃分為第一施工段，十三層～三十四層劃分為第二施工段，架構層為第三施工段。

3.3 放線及弧度控制

(1)放線控制

測量放線通過成立專門的測量小組進行實施。選用精確度較高的全自動全站儀和掃描儀，由三維模型測出斜面、變截面位置的坐標，將數據導入全站儀，然后可用全站儀定位現場實際坐標，盡可能降低施工偏差。

因為每層遞減的形式是弧度產生的原因，故應在前期放線階段，把控好層與層之間單元體的連接位置，保證單元體掛接后達成每塊弧度的一部分，確保大弧度的形成。

(2)弧度控制

轉角的鋁板單元式幕墻，是弧度側面效果的具體展現形式之一。需對每塊鋁板幕墻在工廠進行三維式對接，對接效果達到后，再進行生產和發(fā)貨。為更好地呈現立面效果，單元體幕墻相較常規(guī)狀態(tài)的單元體幕墻，每塊單元板塊都進行特殊的角度加工。每塊單元為非傳統的平行四邊形結構，為內傾四點不共面的單元體，每層翹曲值基本一致，隨層數逐漸減小，首層最大，約55 mm，三十四層最小，約6 mm。為達到“翹曲”的形式，對形體變化較大的單元板塊進行“冷彎”工藝安裝，以呈現出完美的形體變化。具體吊裝方案依照1#主樓整體吊裝方案進行。

為更好打造建筑物東西立面的弧度效果，經項目計算溝通后，決定采用通常做法，現場搭設吊籃進行裝飾條安裝。此方法便于通過對照測量放線進行調試工作，對照效果圖一一排查不對稱的部位，達成最佳線形效果。

3.4 單元體吊裝

單元體進場后，直接運輸至主體結構首層內進行臨時存放，吊裝時，從地面起吊點起吊。

在第一施工段，東西立面幕墻內傾的最大水平距離約7.5 m，已經遠遠超出軌道吊裝的覆蓋范圍。但由于結構的特殊性，東立面的水平距離由北向南遞減，西立面的水平距離由南向北遞減，到達最低的東南角及西北角位置，水平距離已經小于0.5 m，充分達到垂直運輸的條件。故項目部決定，制定吊裝方案如下：

選取1#主樓西北角及東南角地面處作為單元體幕墻的起吊點，通過在地面處設置卷揚機，利用纜風繩配合，將單元體拉離建筑物外邊緣，防止單元體幕墻與建筑物發(fā)生碰撞。通過設置在相應樓層內的卷揚機拉動鋼絲繩，控制垂直方向的單元體幕墻吊裝，使構件沿平行于外立面的方向上升至指定安裝樓層后，通過環(huán)軌電動葫蘆的移動性能，控制水平方向的吊裝，往南側、北側進行水平運輸，避開斜面運輸的難題。

吊裝期間安排兩組安裝工，每組6人，其中兩人在地面處控制單元體幕墻的起吊，剩余4人在樓層內穩(wěn)定單元體，上下協同作業(yè)，吊裝過程如圖6所示。

3.5 單元體收口

前期根據現場垂直運輸設備的具體位置，因1#主樓南北兩側為垂直結構，無傾斜角度變化，故提前在1#主樓的南側進行單元式幕墻收口位置的預留。待設備拆除后，再通過采用小吊車的方式，進行垂直方向收口位置的安裝。通過詳細地設計計算，出具小吊車計算書，經專家論證后通過，保證小吊車在正常吊裝單元體時的整體穩(wěn)定。

利用圖7活動小吊車安裝單元板塊，在具體應用前，通過閱讀《高層建筑外檐幕墻施工垂直運輸》與《淺析環(huán)形軌道配合小吊車運輸安裝單元體幕墻施工技術》，得知小吊車具有制作簡單，便于拆卸，靈活轉運、可操作性強，安全可靠等優(yōu)點。故將小吊車主要使用于單元體板塊的預留口安裝，即南面施工電梯位置及塔吊位置，綜合考慮后將布置于主樓六層、十二層、十八層、二十四層、三十層、三十四層。安裝一個分段后，移至下一層進行安裝作業(yè)。

圖7 小吊車構造圖

活動小吊車由車身、吊裝系統和配重塊組成，車身采用80×60×6的方鋼管焊接而成。焊接完畢后，下部安裝活動定滑輪，便于移動，并在前端設置固定支撐臂，在吊裝時放下，穩(wěn)定吊車[2]。小吊車組裝示意圖如圖8所示。

圖8 小吊車組裝示意圖

活動小吊車骨架采用80×60×6方鋼管滿焊拼接制作而成。卷揚機上面有螺栓孔位，采用螺栓將卷揚機與底座連接固定。支臂和底座采用M16螺栓固定連接；鋼絲繩通過定滑輪轉向在支臂前端垂下，用于起吊單元板塊。

日常，應對活動小吊車的卷揚機、鋼絲繩、滑輪、電氣系統及小吊車結構進行全面檢查和保養(yǎng)。待安裝完畢后，進行空載試驗、額定荷載試驗和超載10%的動載試驗，以及超載25%的靜載試驗。

安裝檢驗合格后，經安裝單位、使用單位及監(jiān)理單位聯合驗收合格，各方簽字認可后交付使用[3]。

4 結語

本文分析工程難點，通過對控制單元體吊裝順序，改變吊裝機具的構造及收口處理方法等方面詳細分析單元式玻璃幕墻在曲面墻中的施工方法。施工效果良好，可為類似工程提供參考。