天橋頂駁接式雙曲面玻璃幕墻施工方法探討

岳蕓

0 引言

某項(xiàng)目人行天橋位于城市主干道十字路口，平面面積為898m，主橋平面布置形式為圓形（如圖1 所示），內(nèi)、外徑分別為19.25m、24.75m，斷面形式為單箱三室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁中心圓周總長(zhǎng)164.4m，總高度為6.2m，總寬度5m，通行凈寬為4.9m，地面行車(chē)面至鋼箱梁底凈高為5.92m。整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施期間交通不中斷，保持正常運(yùn)行。

圖1 玻璃幕墻龍骨與主鋼梁平面布置圖

主橋上部裝飾主結(jié)構(gòu)為空間異形雙螺旋方管結(jié)構(gòu)，螺旋正斷面中半徑為3.375m，螺旋空間夾角38.1°～39.7°，主螺旋方管邊長(zhǎng)為200mm，次螺旋方管邊長(zhǎng)為120mm。全橋玻璃相同跨共32 跨，每跨14 片玻璃（門(mén)頭處13 片），共計(jì)444 片雙曲面玻璃。

1 駁接式玻璃幕墻工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

由于建筑物的龍骨施工時(shí)其精度很難控制到每跨都一樣，導(dǎo)致基本每塊玻璃尺寸都有細(xì)微差別。需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)每塊玻璃后建模，進(jìn)行工廠加工制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝。這個(gè)實(shí)施過(guò)程中放線、加工和安裝龍骨、板面安裝等都需控制精準(zhǔn)，保證其偏差在規(guī)范允許范圍。這些控制要點(diǎn)，是保證幕墻外觀效果的重難點(diǎn)。

駁接式玻璃幕墻通過(guò)玻璃上的孔將玻璃與駁接頭連接。駁接頭(主要是位于上部?jī)山翘幍?支撐玻璃的重量，玻璃靠駁接頭吊掛著，其他部位的駁接頭在出現(xiàn)變位、風(fēng)壓的荷載變化時(shí)還具有一定的補(bǔ)償功能，因此對(duì)玻璃的質(zhì)量要求很高。該項(xiàng)目玻璃為雙曲面玻璃，因?yàn)榉焦馨惭b時(shí)的精度及沉降等影響，造成每塊玻璃尺寸基本不一樣，雙曲面玻璃加工難度大，周期長(zhǎng)。玻璃安裝精度要求較高，安裝難度大。主要材料為：玻璃采用6 超白+1.52pvb+6 超白雙曲彎鋼化夾膠玻璃，基片玻璃采用6 厘超白玻璃原片；底座采用6mm 厚鋼板；連接件為單爪駁接件；膠使用中性硅酮耐候密封膠；裝飾線條采用3cm寬，2.5mm厚鋁板，位于主龍骨側(cè)面用于調(diào)整縫寬，裝飾。

2 模墻系統(tǒng)相關(guān)性能考慮

基于該項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件進(jìn)行受力分析：

（1）風(fēng)壓變形性能。該工程模墻最大標(biāo)高40m，基本風(fēng)壓W0=0.65KN/m，模墻大面積風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=1.2KN/m，按2 級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)值1 000Pa。

（2）空氣滲透性能。該工程模墻固定部分設(shè)置密封膠條，使空氣滲透量減少到最低程度，空氣滲透性能達(dá)到三級(jí)。

（3）雨水滲透性能。利用雨模原理逐級(jí)減壓多道密封，使氣密性、水密性更可靠。采用優(yōu)質(zhì)膠條和耐候密封膠，固定部分達(dá)Ⅱ級(jí)。

（4）平面內(nèi)變形性能達(dá)到Ⅱ級(jí)。

（5）防火措施。本工程為人流密集場(chǎng)所，對(duì)防火措施要求非常嚴(yán)密，幕墻與層間樓板、橫向隔墻間的縫隙采用不燃材料加以隔斷。

（6）防雷性能。主體結(jié)構(gòu)與金屬框架可靠連接，再與接地體連接，形成有效的防雷體系。

（7）防腐性能。鋁型材、鋼連接件、鋼零部件須進(jìn)行與其功能和位置相宜的防腐處理，密封件為耐腐蝕的非金屬材料，鋁單板涂氟碳漆，加設(shè)絕緣墊片防止電化腐蝕。

3 施工流程及方法

主要施工流程：測(cè)量放線→主龍骨邊項(xiàng)壓條→鋼板底座安裝、滿焊連接→玻璃加工→鋼爪安裝定位及玻璃安裝→玻璃之間用密封膠鏈接→清洗交驗(yàn)。

3.1 測(cè)量放線

對(duì)已加工完成的鋼骨架進(jìn)行軸線、標(biāo)高、弧度等全方位的測(cè)量記錄，每件玻璃單獨(dú)建模對(duì)號(hào)畫(huà)線裁片，玻璃模具根據(jù)圓環(huán)主次龍骨雙螺旋結(jié)構(gòu)加工與施工要求按鋼結(jié)構(gòu)留空位置下模。同時(shí)實(shí)測(cè)尺寸反饋廠家，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及模具進(jìn)行加工。

3.2 鋁條安裝

在主龍骨側(cè)面安裝3cm 寬、2.5mm 厚鋁條，鋁條用自鎖螺釘連接固定，和主龍骨間縫隙用硅酮結(jié)構(gòu)耐候膠（中性）滿打。

3.3 鋼板底座安裝

玻璃和主龍骨連接處內(nèi)側(cè)兩邊焊接三角鋼板底座連接。先進(jìn)行點(diǎn)焊，再按測(cè)量放線的位置進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后滿焊，進(jìn)行表面防腐處理。

3.4 雙螺旋結(jié)構(gòu)式雙曲面玻璃制作

該工程的主體結(jié)構(gòu)為圓環(huán)主次龍骨雙螺旋結(jié)構(gòu)體系，雙曲面鋼化玻璃形成。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)圓和圓球，曲率的計(jì)算、結(jié)合三維立體坐標(biāo)放樣，設(shè)定特定參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)安裝的主結(jié)構(gòu)，多次調(diào)試，對(duì)雙螺旋圓環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次修正，反饋給生產(chǎn)車(chē)間。由于該天橋鋼結(jié)構(gòu)菱形造型，尖角處面積偏小，在進(jìn)行鉆孔、挖槽的微小裁料工序時(shí)，如果邊緣有微小棱角（倒棱、倒角、磨邊不光），都會(huì)形成應(yīng)力集中而造成玻璃破裂。因此要求操作水平與氣壓調(diào)整要均勻，盡量減少玻璃崩角、破裂、次品等現(xiàn)象出現(xiàn)。進(jìn)入人工異形和機(jī)器安全修邊修角處理時(shí)，須按玻璃大小，水平角度進(jìn)行不斷調(diào)試，保證質(zhì)量。在每單件彎段時(shí)，要保持玻璃平衡垂直角度，需要進(jìn)行多次單套調(diào)試對(duì)位。

玻璃的精加工，包括邊、角、孔均要進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、精磨等工序，對(duì)開(kāi)孔（該工程主要為圓孔）后的尺寸公差、孔邊磨光的要求較高。所有邊角全部磨成圓角，成型玻璃完全吻合，才最終得出滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝的雙曲面鋼化夾膠玻璃。

3.5 鋼爪安裝定位及玻璃安裝主要步驟

（1）龍骨周邊留縫及次龍骨上玻璃之間留縫均按1.5cm 控制，玻璃安裝距主龍骨頂面下2cm 控制，允許偏差為±5mm。橋面上1.8m 裝飾腰梁位置玻璃比腰梁下口高1cm。對(duì)于玻璃幅面較大，大于2.4m 的玻璃分三塊玻璃安裝（兩邊玻璃對(duì)稱(chēng)在三角區(qū)）。

（2）安裝前，根據(jù)基礎(chǔ)驗(yàn)收資料復(fù)核各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并標(biāo)注在檢測(cè)資料上。鋼板底座和原鋼結(jié)構(gòu)焊接的點(diǎn)位，應(yīng)經(jīng)復(fù)測(cè)校對(duì)，其尺寸的偏差要滿足驗(yàn)收規(guī)范，鋼板底座應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

（3）實(shí)施過(guò)程中，施工用到的腳手架（可拆卸式活動(dòng)架）的承載能力是否達(dá)到所需堆載的要求至關(guān)重要，同時(shí)考慮其合理科學(xué)的位置，即幕墻面與軸線之間距離、控制點(diǎn)的間距與位置、垂直度間距、水平度間距等，綜合對(duì)照參考面找出安裝角的間距。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的定位要求精準(zhǔn)，復(fù)核時(shí)的控制點(diǎn)采用軸線控制和標(biāo)高基準(zhǔn)控制，以確保幕墻縱、橫向構(gòu)件的定位滿足設(shè)計(jì)要求，符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

（5）構(gòu)件安裝前，需匯總各種情況進(jìn)行綜合分析，對(duì)可能發(fā)生變形的構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性的測(cè)算，提前做出預(yù)判。根據(jù)預(yù)判有針對(duì)性地采取必要的措施進(jìn)行加固，保證劃分成若干獨(dú)立單元的結(jié)構(gòu)，安裝完成后具有設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

（6）確定吊裝構(gòu)件的位置。當(dāng)構(gòu)件吊裝到設(shè)計(jì)位置時(shí)，經(jīng)比對(duì)糾偏后松開(kāi)。

（7）并打磨焊縫消除棱角，噴涂防銹漆。

（8）駁接結(jié)構(gòu)施工時(shí)，駁接件的位置要確保準(zhǔn)確，通常偏差要控制在±1mm 范圍。固定駁接件位置的順序，先左后右，由上至下逐步緊固拉桿同時(shí)調(diào)整位置偏差。為避免積累誤差，調(diào)整校核時(shí)以單元控制，消除尺寸偏差。

（9）駁接爪安裝：由于在玻璃自重的影響下，駁接系統(tǒng)會(huì)發(fā)生位移，需要保證安裝位置公差控制在±1mm 內(nèi)，考慮駁接系統(tǒng)有一定的適應(yīng)能力，如果位移量較小，可通過(guò)系統(tǒng)自行適應(yīng)；但位移量較大時(shí)，考慮預(yù)加載，即在鋼結(jié)構(gòu)上預(yù)先增加與玻璃重量相同的荷載，待其位移穩(wěn)定后，位置公差滿足要求，再逐步進(jìn)行玻璃的安裝。因?qū)嵤┻^(guò)程是動(dòng)態(tài)變化的，要防止受玻璃重量的影響，位置（駁接爪安裝點(diǎn)）發(fā)生位移，因此駁接爪固定的螺栓、銷(xiāo)釘、楔銷(xiāo)必須是高抗張力的，駁接件固定孔，點(diǎn)和駁接爪的連接要對(duì)兩板件之間的自由移動(dòng)留有余地。

（10）拼裝構(gòu)件：對(duì)照?qǐng)D紙，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，考慮方便吊裝，確保安全的前提下，按單元構(gòu)件分別進(jìn)行拼裝，保證拼裝完成后偏差控制在允許范圍內(nèi)。

（11）安裝焊接：安裝到位經(jīng)檢驗(yàn)滿足要求可點(diǎn)焊定位連接件，也可用不銹鋼螺栓連接。按圖紙及規(guī)范全面調(diào)整校核，確認(rèn)無(wú)誤后對(duì)構(gòu)件加焊，螺絲擰緊。

（12）鋼結(jié)構(gòu)整體完善：對(duì)構(gòu)件進(jìn)行定位、焊縫、承載等全面檢驗(yàn)、完善，形成一個(gè)受力整體后進(jìn)行構(gòu)件防腐處理。

（13）具體的雙曲面玻璃安裝。

安裝前：再次對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的主支撐、橫梁進(jìn)行角度、標(biāo)高等定位復(fù)核，其中安裝孔的定位須精準(zhǔn)，駁接爪的安裝位置檢查符合設(shè)計(jì)要求，確保無(wú)誤后，進(jìn)行玻璃安裝。

安裝時(shí)：在操作平臺(tái)上將玻璃和駁接爪裝配好，調(diào)試好后再進(jìn)行駁接爪安裝。由于駁接爪處的貼合程度和氣密性異常重要，須按照系統(tǒng)的規(guī)格確定扭矩大小，使用扭矩扳手。玻璃初步定位后，對(duì)玻璃的各個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整，既考慮局部偏差也要對(duì)整體的表面延順度進(jìn)行復(fù)核調(diào)整，確保實(shí)測(cè)偏差控制在規(guī)范要求內(nèi)，同時(shí)外觀檢測(cè)也滿足要求。

安裝后：防水處理采用結(jié)構(gòu)耐候膠，鋼化夾膠玻璃縫寬必須嚴(yán)格控制，減少玻璃在正常使用年限里破損率和維護(hù)費(fèi)用。使用工業(yè)乙醇和毛巾清潔打膠處玻璃及鋼槽，為避免涂污構(gòu)件玻璃需粘貼膠紙保護(hù)，其方向要與膠縫平直，縫寬一致、美觀。打膠操作先橫后豎，自上而下，保持均勻。注膠后，如有空心、氣泡、斷縫、雜質(zhì)等現(xiàn)象要立刻處理。打膠如中斷，連接處的膠縫應(yīng)清理，切除已完成的膠尾部分，使前后兩次膠緊密連接，及時(shí)清除膠紙，膠固化后，玻璃內(nèi)外進(jìn)行清潔，并做好成品保護(hù)。

3.6 安裝完清洗

對(duì)整個(gè)裝飾面進(jìn)行全面的清洗。

4 針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源采取的措施

4.1 用電與防火措施

該工程需焊接大量三角鋼板，現(xiàn)場(chǎng)施工用電量較大，用電與防火是本工程安全重點(diǎn)危險(xiǎn)源，漏電保護(hù)裝置、一機(jī)一閘用電是必備措施。電氣設(shè)備和總用電功率約為10 臺(tái)和150KW。采用電網(wǎng)供電施工，電源線路全部采用5 芯電纜，并統(tǒng)一架高2.5m 以上，不能架高的位置采用穿管并用混凝土保護(hù)。線路架設(shè)做到三級(jí)配電二級(jí)漏電保護(hù)，總配電箱設(shè)在電源接口位置，分配電箱設(shè)在用電負(fù)荷較集中的位置，開(kāi)關(guān)箱設(shè)在距用電設(shè)備不超3m 的位置，且距分配電箱不超過(guò)30m。電源接線必須分設(shè)PE 線和N 線，PE 線和電氣設(shè)備的PE 線端子板做電氣連接，N 線端子板與電氣設(shè)備安裝板絕緣。線路必須配短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)采用熔斷器時(shí)，其熔體額定電流不小于絕緣電線長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載流量的1.5 倍；過(guò)載保護(hù)不小于額定電流的1.25 倍。一個(gè)電氣開(kāi)關(guān)只允許接一臺(tái)電氣設(shè)備，一機(jī)一閘。

電氣設(shè)備操作人員必須佩戴絕緣手套、絕緣鞋。電氣設(shè)備按要求做保護(hù)接零或接地，但不得兼做，即部分保護(hù)接零，部分保護(hù)接地。

現(xiàn)場(chǎng)施工用電的架空線距地面≥2.5m，架設(shè)于專(zhuān)用電桿上，嚴(yán)禁架空線掛在樹(shù)干、腳手架、墻面等物體上，電纜線用絕緣銅線或鋁線。當(dāng)電纜線沿地面敷設(shè)時(shí)，絕緣性能要完整，電纜接頭牢固可靠，避免電纜受到拉扯等外力，在可能發(fā)生碾壓、碰撞處要穿管進(jìn)行保護(hù)。

定期檢查臨時(shí)用電、防雷保護(hù)、接電保護(hù)及絕緣強(qiáng)度。每周檢查固定用電場(chǎng)所，每天檢查移動(dòng)電動(dòng)設(shè)備、潮濕環(huán)境電氣設(shè)備。對(duì)有隱患的線路、設(shè)備等立即采取措施消除安全隱患?，F(xiàn)場(chǎng)支架平臺(tái)配備足夠滅火器，安全交底及教育到位。

4.2 機(jī)械傷害

該工程使用的機(jī)械較多，使用中容易出現(xiàn)機(jī)械傷害。所有特種機(jī)械作業(yè)人員必須持證上崗，并設(shè)專(zhuān)職安全員巡查；所有機(jī)械設(shè)備定時(shí)檢修、維護(hù)。老舊設(shè)備、存在安全隱患的設(shè)備嚴(yán)禁使用。

4.3 高空墜落

玻璃安裝時(shí)都是在高空作業(yè)，且道路保持暢通，交通流量較大。作業(yè)人員必須佩戴安全帶及安全繩梯，并固定穩(wěn)固在結(jié)實(shí)可靠的構(gòu)件上。安排專(zhuān)人巡視。在低處作業(yè)的人員必須佩戴安全帽。高處作業(yè)人員施工前必須進(jìn)行安全交底，施工時(shí)必須注意下方施工人員。安排專(zhuān)人看守，盡量避免玻璃安裝時(shí)下方有作業(yè)人員，盡量避免空間上有重疊作業(yè)。同時(shí)，建立操作平臺(tái)管理制度，作業(yè)時(shí)的工具、材料須放置在箱內(nèi)或臨時(shí)固定，禁止空中拋擲工具、材料等一切物體。

4.4 防毒措施

該項(xiàng)目焊接量較大，焊接作業(yè)人員進(jìn)行焊接作業(yè)可能會(huì)存在中毒安全隱患。焊接過(guò)程中，作業(yè)人員必須佩戴相關(guān)防護(hù)措施。在發(fā)生頭暈等可能中毒現(xiàn)象時(shí)第一時(shí)間必須撤離現(xiàn)場(chǎng)，并及時(shí)送醫(yī)。所有焊接作業(yè)人員必須持證上崗。

5 結(jié)語(yǔ)

雙曲面玻璃幕墻施工具有高度多樣性、多元多面體的特點(diǎn)，在制作、安裝過(guò)程中對(duì)工藝、設(shè)備及資料等方面的要求很高，尤其是板塊分格大、造型多樣、定位要求高的工程項(xiàng)目，需要施工、規(guī)劃、建設(shè)、加工、監(jiān)理等多方在幕墻深化設(shè)計(jì)的前期階段，包括幕墻圖紙深化、三維激光掃描儀丈量放線、模型定位、加工圖等環(huán)節(jié)對(duì)需求進(jìn)行充分的交流溝通論證達(dá)成共識(shí)；在實(shí)施階段，包括構(gòu)件工廠化制作加工、運(yùn)輸，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝、交通組織等環(huán)節(jié)各司其職、通力配合，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件和建筑整體情況，各工序及時(shí)檢查，及時(shí)糾偏，按施工組織方案及規(guī)范要求嚴(yán)格控制，確保雙曲面板塊幕墻的精確放線和定位，最終安全、高質(zhì)量完成項(xiàng)目，達(dá)到整個(gè)建筑幕墻造型的完美一致。