超高室內(nèi)中庭墻面背栓石材施工技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

李燦燦

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的高端寫字樓內(nèi)設(shè)計了超高室內(nèi)中庭。室內(nèi)中庭墻面選用石材更能提升裝修的檔次，但很多設(shè)計師考慮到石材有可能對中庭下方行人安全造成威脅，而選用其他裝飾材料，使建筑的裝飾效果大打折扣。

李力[1]等研究認(rèn)為背栓式干掛石材幕墻對于石材幕墻整體受力形態(tài)的優(yōu)化和提升有著積極作用，是提升石材幕墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、減少結(jié)構(gòu)病害的重要路徑。采用背栓式石材墻面可以解決設(shè)計師的石材墻面安全顧慮。

超高室內(nèi)中庭石材墻面高度較高，施工時有別于普通室內(nèi)墻面的施工方法。王麗筠[2]等研究認(rèn)為，室內(nèi)干掛石材的鋼龍骨基本采用焊接式的整體結(jié)構(gòu)，該種工藝為現(xiàn)場加工、現(xiàn)場安裝，施工現(xiàn)場管理混亂，效率較低，很難保證現(xiàn)場文明施工及環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。李國文[3]等的研究也認(rèn)為采用傳統(tǒng)焊接式鋼龍骨結(jié)構(gòu)安裝，存在鋼材重復(fù)利用率低、工人勞動環(huán)境差等不足，應(yīng)采用裝配式安裝。孫國兵[4]等研究還認(rèn)為傳統(tǒng)干掛石材幕墻工鋼骨架現(xiàn)場焊接容易引起火災(zāi)事故。任本武[5]研究認(rèn)為采用裝配式的龍骨架系統(tǒng)，具有尺寸精準(zhǔn)、外觀平整、強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)和耐火等級高等優(yōu)點(diǎn)。李強(qiáng)國研究認(rèn)為單元式幕墻更改為分體裝配式安裝，采用工廠焊接、現(xiàn)場裝配式安裝設(shè)計，安裝大幅節(jié)約人工費(fèi)，加快施工速度，提高施工質(zhì)量。

但以上研究沒有針對室內(nèi)超高石材墻面進(jìn)行具體研究，所以亟待研究出一種新型的室內(nèi)墻面施工方法，來解決超高室內(nèi)中庭石材墻面施工的難題。

1 石材安裝工藝研究

1.1 常規(guī)室內(nèi)石材墻面安裝工藝

一般室內(nèi)石材墻面采用濕貼或不銹鋼掛件干掛工藝，這2 種施工工藝安全性較差，在地震荷載作用下極易脫落傷人。同時采用這兩種安裝工藝施工的石材墻面在后期維修更換時難度較大。

1.2 室內(nèi)石材墻面先進(jìn)施工工藝

目前，在諸多石材干掛工藝中，安全性較高的是用于室外幕墻的背栓式石材安裝工藝。該工藝目前是世界上較先進(jìn)的工藝，它可以實(shí)現(xiàn)石材的無內(nèi)應(yīng)力加工，受力更合理、抗震性能更好。同時，采用的掛件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)空間三維調(diào)節(jié)。而且，采用該工藝施工的石材墻面便于后期維修、更換。

2 新型施工方法

2.1 常規(guī)墻面施工方法

室內(nèi)墻面施工時，往往通過搭設(shè)雙排腳手架進(jìn)行安裝。超高中庭采用腳手架施工成本較高，而且搭設(shè)腳手架時必須在結(jié)構(gòu)上設(shè)置很多拉結(jié)點(diǎn)，在拉結(jié)點(diǎn)位置的石材必須隨著腳手架的拆除順序進(jìn)行自上而下的安裝。邊拆腳手架邊安裝石材，既不能保證石材安裝質(zhì)量，又留下了安全隱患，同時工期較長。

另外，腳手架上安裝石材墻面鋼龍骨，龍骨的垂直運(yùn)輸和安裝速度是個大問題，石材的垂直運(yùn)輸也將耗費(fèi)大量時間，且在腳手架上運(yùn)輸難免會造成石材的損耗量增大。

同時，工程完工后中庭外圍空間將封閉，蜘蛛車、搖臂車等維修機(jī)械設(shè)備很難再進(jìn)入中庭內(nèi)。沒有此類機(jī)械輔助，室內(nèi)超高中庭墻面后續(xù)的清洗和維修更換也是一大行業(yè)難題。

2.2 一種新型室內(nèi)墻面施工方法

針對超高室內(nèi)中庭墻面施工，現(xiàn)研究出一種吊籃加頂部安裝移動跑車的施工方法（圖1）。為了最大限度地減少現(xiàn)場龍骨焊接量，同時防止龍骨因焊接為發(fā)生變形而影響龍骨安裝質(zhì)量，將石材墻面的龍鋼龍骨采用BIM 技術(shù)進(jìn)行單元板塊劃分，每個單元板塊鋼龍骨在加工廠加工完成。

施工時，在墻面頂部安裝工字鋼跑車，可以輕松實(shí)現(xiàn)龍骨單元板塊的水平和垂直運(yùn)輸。同時，在室內(nèi)中庭墻面頂部樓板上方安裝吊籃，吊籃繩通過樓板預(yù)先打好的孔位，將鋼絲繩與下方吊籃籃筐連接，施工的時候工人在吊籃內(nèi)上下移動。

在吊籃內(nèi)工人可以通過電動跑車手柄操作提升單元龍骨，龍骨就位后進(jìn)行調(diào)平與緊固。全部單元龍骨安裝完成并驗(yàn)收合格后進(jìn)行石材安裝。

該方法既提高了龍骨安裝效率，又降低了施工成本，同時大大縮短施工工期。安裝的軌道在以后的墻面維修和清理時也可以發(fā)揮作用。

3 工程實(shí)施案例

3.1 背景介紹

豐臺科技園9 號樓精裝修工程位于花鄉(xiāng)四合莊，項(xiàng)目為地下3層、地上13層，總建筑面積3.8萬m2，建筑高度57.45 m，中庭石材墻面高度為50.25 m（圖2）。

圖2 超高室內(nèi)中庭石材墻面效果圖

3.2 現(xiàn)場施工方法

施工工藝流程：確定吊籃位置并安裝吊籃→安裝跑車軌道及跑車→測量放線→龍骨單元工廠組裝→使用跑車與吊籃吊裝龍骨→龍骨驗(yàn)收→石材面板安裝→驗(yàn)收。

3.2.1 確定吊籃位置并安裝吊籃

根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙與幕墻圖紙確定布置吊籃位置，并繪制吊籃安裝定位圖。根據(jù)定位圖紙現(xiàn)場進(jìn)行測量放線，并在樓板上鉆直徑50 mm 的孔，用于下吊籃鋼絲繩和安全繩，同時對鋼絲繩和安全繩采用PVC 管進(jìn)行保護(hù)，防止吊籃使用過程中磨損。最后，搭設(shè)吊籃并驗(yàn)收。

3.2.2 安裝跑車軌道及跑車

（1）根據(jù)工字鋼定位圖將18#工字鋼固定在墻面上方頂板的底部，再將跑車的驅(qū)動裝置安裝在工字鋼上。

（2）跑車電動葫蘆安裝時用調(diào)整墊圈進(jìn)行調(diào)整，保證跑車車輪內(nèi)側(cè)與18#工字鋼翼緣間的縫隙為3～5 mm（圖3）。

圖3 移動跑車安裝示意圖

（3）檢查所有零件連接是否牢固，是否符合要求。電源、電路安裝是否符合相關(guān)規(guī)定。操作部件是否靈活，試運(yùn)行是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時糾正。

3.2.3 測量放線

（1）施工放線時，首先將基準(zhǔn)軸線和標(biāo)高控制點(diǎn)，通過測量儀器引至安裝位置。

（2）對基準(zhǔn)中心線和水平線進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)核，確定準(zhǔn)確無誤后安裝鋼線，確定石材墻面的施工基準(zhǔn)線。為了防止現(xiàn)場環(huán)境對放線的影響，在各樓層設(shè)置垂直鋼線固定點(diǎn)，間隔7 m 固定一個水平鋼線固定點(diǎn)。測量完畢后，再進(jìn)行最后的核準(zhǔn)。

3.2.4 龍骨單元工廠組裝

利用BIM 技術(shù)將墻面龍骨進(jìn)行單元拆分（圖4），拆分后再將每個龍骨單元板塊單獨(dú)出圖編號（圖5）。加工廠按照龍骨板塊加工圖進(jìn)行加工，龍骨焊接在胎架上完成，防止龍骨焊接變形。焊接完成，驗(yàn)收合格后進(jìn)行防腐處理，并編號發(fā)往現(xiàn)場。具體操作如下。

圖4 龍骨單元拆分局部圖

圖5 龍骨單元加工圖

（1）豎向龍骨加工。第一，將鋼材按照單元板塊龍骨圖將豎向鋼龍骨進(jìn)行切割、下料加工。第二，按圖紙尺寸加工的豎向鋼龍骨的毛刺需要清理干凈。第三，根據(jù)龍骨鋼套芯插入豎向鋼龍骨，再根據(jù)定位尺寸用臺鉆鉆出螺栓孔；按照鋼插芯的插入深度將鋼插芯套入豎向鋼龍骨，然后根據(jù)不銹鋼螺栓的尺寸用臺鉆鉆孔。第四，將加工好的龍骨編號碼放整齊。

（2）橫向龍骨加工。第一，將角鋼按圖紙加工尺寸進(jìn)行切割加工。第二，加工好的橫向龍骨編號碼放整齊，再由打孔班組負(fù)責(zé)打孔加工。

（3）單元龍骨組裝。第一，豎向龍骨完成加工后，由焊工統(tǒng)一加工。第二，進(jìn)行焊接作業(yè)時，先點(diǎn)焊，后滿焊，防止焊接應(yīng)力引起的鋼龍骨變形。每個尺寸的單元龍骨焊接時實(shí)行首件制，確保首件焊接完成尺寸與圖示尺寸相同后再進(jìn)行批量加工。

（4）防腐處理。單元鋼龍骨在焊接位置極易銹蝕，所以組裝焊接完成后要清理焊渣，驗(yàn)收合格后，均勻涂刷防銹漆。

3.2.5 使用跑車吊裝龍骨

（1）為了提高吊裝效率，節(jié)省現(xiàn)場場地，安全前將龍骨單元運(yùn)至安裝區(qū)域正下方，擺放整齊，將連接件與主龍骨采用螺接，再利用跑車進(jìn)行鋼龍骨吊裝。

（2）在單元式鋼龍骨吊裝就位后，施工人員在吊籃內(nèi)把單元式鋼龍骨提升就位。

（3）定位調(diào)整及安裝緊固。單元式鋼龍骨吊裝后，使用電子經(jīng)緯儀對單元式鋼龍骨的垂直度進(jìn)行檢測。檢測無誤后對標(biāo)高進(jìn)行定位，確保安裝質(zhì)量。

3.2.6 石材面板安裝

（1）為了確保背栓石材安裝質(zhì)量，石材加工時應(yīng)注意以下事項(xiàng)。第一，石材背栓孔全部在工廠加工，嚴(yán)格按照現(xiàn)場單元龍骨所對應(yīng)的孔位進(jìn)行開孔，誤差不能超過1 mm。第二，個別特殊位置的石材開孔需復(fù)核現(xiàn)場實(shí)際尺寸進(jìn)行現(xiàn)場開孔，在現(xiàn)場開孔的石材需在專用設(shè)備上用與專用石材鉆頭拓孔。在石板背面鉆出不穿透板面的孔洞，孔深設(shè)計直徑及深度為15 mm，孔深正偏差不得超過+3 mm，負(fù)偏差不得超過—1 mm，開孔位置距石板邊緣不得最小距離不宜小于100 mm。

（2）石材背栓植入注意事項(xiàng)如下。第一，采用背栓專用工具將間隔套筒進(jìn)行推進(jìn)，直到擴(kuò)張片完全擴(kuò)張并填滿錐形孔，并使得應(yīng)力分布均勻，確保錨固無應(yīng)力。第二，對背栓件進(jìn)行驗(yàn)收時，相關(guān)偏差尺寸應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。錨固深度應(yīng)大于石材厚度尺寸的1/2，同時也不應(yīng)大于2/3。

（3）在石材面板安裝前對石材板材需進(jìn)行再次檢查，確保石材無崩邊、掉角等質(zhì)量問題，并核對石材編號，核對無誤再進(jìn)行如下操作。第一，將石材掛件與石材通過背栓連接緊固。第二，石材安裝就位。第三，石材調(diào)整。確保所安裝石材平整度、垂直度、分格尺寸、縫寬和高低差控制在允許誤差的范圍內(nèi)。第四，螺絲調(diào)節(jié)、緊固。

4 結(jié)語

新型室內(nèi)墻面的施工方法是通過吊籃和移動跑車安裝龍骨，在整個使用過程中，龍骨構(gòu)件均由跑車提升，工人在吊籃內(nèi)與構(gòu)件同時上升至預(yù)定位置進(jìn)行安裝。安裝效率高，且沒有構(gòu)件脫手墜落傷人的危險。再結(jié)合工廠加工的單元龍骨，現(xiàn)場進(jìn)行裝配式安裝。該方法在施工中大大減少了焊接量，保證了施工安全，提高了施工速度，提升了工程質(zhì)量，減少了施工成本，為中庭室內(nèi)墻面施工提供了很好的借鑒。