空間受限超大尺寸玻璃幕墻的施工

王雄旭

廣州市市政集團有限公司 廣東 廣州 510060

玻璃幕墻相較傳統(tǒng)的建筑材料，有質(zhì)量輕、利于建筑采光等諸多優(yōu)點，受到建筑師的喜愛。而大尺寸單元式玻璃幕墻滿足了人們對建筑更大分格的需求，經(jīng)常應(yīng)用于甲級寫字樓、高檔公寓、大型公共建筑的外裝飾中。單元式幕墻由于造型多變，單元板塊尺寸越來越大，質(zhì)量越來越大，形成了大尺寸單元式玻璃幕墻。目前，超高層玻璃幕墻往往采用環(huán)形軌道、單軌吊系統(tǒng)及吊籃輔助2種吊裝技術(shù)，現(xiàn)有的軌道吊裝技術(shù)由于需要設(shè)計和安裝軌道吊裝系統(tǒng)，難以縮短工期，施工費用較高，未有效利用主體施工期間的外腳手架，而采用吊籃，增加了高空作業(yè)的危險性。多層建筑大多數(shù)采用塔吊、汽車吊等吊裝技術(shù)，由于公共建筑造型多樣，導(dǎo)致幕墻玻璃板塊吊裝空間受到限制，無法使用常規(guī)起重設(shè)備進(jìn)行吊裝施工[1-3]。在廣東畫院新址超大尺寸玻璃幕墻施工中，由于建筑外形多變，垂直方向的吊裝空間受限，無法使用軌道吊裝系統(tǒng)或塔吊吊裝，采用小型卷揚機和滑輪組組成的小型設(shè)備吊裝系統(tǒng)，解決了空間受限下玻璃吊裝的難題。同時通過創(chuàng)新性采用剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)將外腳手架與幕墻主龍骨拉結(jié)，保證腳手架整體穩(wěn)定性；幕墻施工利用主體結(jié)構(gòu)施工期間的外腳手架作為操作平臺，降低了安裝作業(yè)的危險性，節(jié)約了成本。

1 工程概況

廣東畫院新址建設(shè)項目是廣東省文化事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點項目，由美術(shù)館展區(qū)、辦公區(qū)、畫家工作室區(qū)、地下車庫等功能分區(qū)組成，采取了嶺南庭院式的外觀設(shè)計和布局，是集園林、雕塑、建筑藝術(shù)于一體的現(xiàn)代化標(biāo)志性建筑。該項目位于廣州市白云區(qū)白云新城云城西路東側(cè)，為6層高單體建筑，總建筑面積44 692.7 m2，建筑高度46.544 m，幕墻裝飾分為玻璃幕墻、花崗巖幕墻、鋁合金門窗、鋼結(jié)構(gòu)鋁合金格柵4個部分，裝飾工程總面積約40 000 m2。其中，玻璃幕墻面積約10 300 m2，結(jié)構(gòu)形式為鋼鋁組合構(gòu)件式玻璃幕墻。玻璃采用的結(jié)構(gòu)包括：12Low-E＋12A＋10 mm鋼化中空玻璃、6Low-E＋9A＋6 mm鋼化中空玻璃、12Low-E＋2.28pvb＋10 mm鋼化夾膠玻璃、12 mm鋼化鍍膜玻璃等。

2 工程特點和難點分析

由于建筑外觀設(shè)計富有藝術(shù)性，造型較為復(fù)雜，玻璃尺寸大小不一，局部玻璃幕墻、花崗巖幕墻相互交叉點綴，部分位置玻璃安裝受限，玻璃幕墻安裝針對不同位置需采用不同安裝方法。通過分析，本項目空間受限的玻璃安裝需解決的技術(shù)重點和難點如下。

1）玻璃場內(nèi)運輸：玻璃長度較大，厚度達(dá)34 mm，質(zhì)量大，需用運輸工具將玻璃板塊運輸至幕墻安裝部位下方的建筑物首層處。由于地下室頂板標(biāo)高不一，主體結(jié)構(gòu)施工時外腳手架圍蔽，同時室內(nèi)通道空間狹窄、轉(zhuǎn)角位多，無法使用叉車等水平運輸設(shè)備。

2）玻璃吊裝過程中外腳手架連墻件處理，由于玻璃尺寸大，吊裝過程中需要對外腳手架連墻件進(jìn)行拆除加固，確保外腳手架安全。

3）玻璃的吊裝：周邊及上部石材幕墻凸出2.7 m，外腳手架沿主體結(jié)構(gòu)外圍搭設(shè)，連墻件呈梅花形布置，且腳手架跨距小于單塊玻璃，而且無法采用汽車吊進(jìn)行玻璃板塊安裝，只能通過簡便的小型施工機具進(jìn)行吊裝。

3 空間受限玻璃幕墻施工技術(shù)

3.1 超大尺寸玻璃板塊場內(nèi)運輸施工技術(shù)

針對廣東畫院新址玻璃幕墻安裝難點，為滿足空間受限情況下，利用小型機具吊裝系統(tǒng)施工的技術(shù)要求，需將玻璃板塊運輸至首層建筑物內(nèi)。由于地下室頂板標(biāo)高不一，室內(nèi)通道空間狹窄、轉(zhuǎn)角位多，難以使用叉車等水平運輸設(shè)備，同時玻璃板塊尺寸大、質(zhì)量大，無法進(jìn)行人工長距離搬運。

在玻璃板塊吊裝前，需把工廠加工好板塊二次運輸至室內(nèi)臨時堆放，由于建筑物室內(nèi)分隔空間有限，玻璃板塊尺寸大，必須采取切實可行的堆放方式減少待安裝玻璃板塊的占地面積，堆放方式應(yīng)同時考慮玻璃板塊的成品保護問題。

為解決玻璃板塊的成品保護問題，采用自制三角架將大尺寸單元式玻璃板塊側(cè)立式傾斜裝載，減少了大尺寸單元式玻璃板塊的占地面積，克服了場內(nèi)空間受限的困難，且成品保護效果好。

為解決超大尺寸玻璃板塊運輸問題，項目采取充氣式輪胎移板小車，小車由2個車輪、軸承及支承架組成，支承架由方形鋼管和槽鋼焊接而成，支承架上安裝橡膠墊片，運輸時，將大尺寸玻璃板塊平躺式裝載于支承架上。通過室內(nèi)運輸通道運輸至幕墻安裝部位下方的建筑物首層處。由于施工現(xiàn)場場地不平整，采用充氣式輪胎自制移板小車，可減緩玻璃板塊與支承架之間的撞擊，有利于保護成品玻璃板塊，且減少了人工推動小車前進(jìn)時所受的阻力，使小車移動更便捷。小車采用人工推動的形式移動有利于在空間受限情況下，人工控制或調(diào)整小車的前進(jìn)方向和前進(jìn)速度，特別是轉(zhuǎn)角拐彎處。

通過采用上述措施，成品玻璃板塊得到了有效的保護，降低了玻璃板塊的破損率。同時無需使用大型搬運設(shè)備，降低了場內(nèi)二次運輸?shù)氖┕こ杀尽?/p>

3.2 剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)施工技術(shù)

廣東畫院新址項目的外墻裝飾為大尺寸玻璃幕墻，原有的剛性連墻件將外腳手架與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)，大尺寸玻璃板塊垂直運輸路徑受到阻礙，無法順利進(jìn)行安裝施工。在主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，進(jìn)行了玻璃幕墻鋼骨架的施工。為保證玻璃幕墻順利安裝，需對原有剛性連接的連墻件進(jìn)行改造，采用剛?cè)峤M合式連墻件將外腳手架與玻璃幕墻的鋼骨架連接，保證外腳手架的整體穩(wěn)定性。

3.2.1 剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)的構(gòu)造組成

剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)由連墻桿件、光圓鋼筋、鋼管、鋼板以及必要的扣件組成。利用玻璃幕墻鋼骨架的豎向龍骨作為連墻桿件，腳手架與鋼骨架之間采用φ6 mm光圓鋼筋拉結(jié)，鋼管為φ48 mm×3.5 mm腳手架鋼管，鋼板為150 mm×80 mm×10 mm平直鋼板，鋼板與鋼管壁雙面焊接，形成“鋼管＋鋼板”頂撐小工具（圖1）。

圖1 自制軟拉硬撐式連墻件構(gòu)造組成示意

用光圓鋼筋將外腳手架的內(nèi)立桿或大橫桿與幕墻鋼骨架豎向龍骨拉結(jié)，作為連墻件的軟拉結(jié)，防止外腳手架向外傾斜。“鋼管＋鋼板”頂撐小工具與雙排外腳手架內(nèi)外立桿或大橫桿采用扣件連接，“鋼管＋鋼板”頂撐小工具鋼板端部頂緊幕墻鋼骨架，作為連墻件的硬撐設(shè)置，防止外腳手架向內(nèi)傾斜。自制軟拉硬撐式連墻件系統(tǒng)的構(gòu)造組成都是小型構(gòu)件，拉結(jié)與頂撐部位都位于幕墻鋼骨架上的鋁合金壓座中部，不影響玻璃板塊的起吊路徑和玻璃板塊的安裝（圖2）。

圖2 連墻件改造實物

3.2.2 剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)的施工

由于利用主體結(jié)構(gòu)施工期間的外腳手架作為幕墻吊裝、安裝的操作平臺，采用自制連墻件改造原腳手架的剛性連墻件。需根據(jù)單元式玻璃幕墻的分格情況和現(xiàn)場單元式玻璃板塊起吊、安裝路徑，對外腳手架原有連墻件重新布置，以免阻礙單元式玻璃板塊的吊裝。

連墻件拉結(jié)點結(jié)合玻璃幕墻分格情況按兩步三跨靈活調(diào)整布置，保證垂直起吊路徑的通暢，連墻件采用矩陣式布置。連墻件改造必須遵循“拆一補一”“先加固，后拆除”的原則進(jìn)行，不得整片拆除后再進(jìn)行改造。

剛?cè)峤M合式連墻件的安裝步驟如下：拆除原有剛性連墻件→幕墻鋼骨架豎向主龍骨鉆孔→安裝光圓鋼筋將腳手架立桿與主龍骨軟拉結(jié)→“鋼管＋鋼板”頂撐小工具頂緊鋁合金壓座→安裝扣件，將頂撐小工具與立桿鎖緊。

通過采用剛?cè)峤M合式連墻件系統(tǒng)對原有剛性連墻件進(jìn)行改造，確保原有外腳手架作為幕墻安裝的操作平臺，保證作業(yè)人員的安全，無需另外安裝吊籃，節(jié)省了吊籃制作、安裝的費用及安裝時間。同時剛?cè)峤M合式連墻件拆卸后可循環(huán)利用，減少了建筑廢料，體現(xiàn)了“節(jié)材”的綠色施工理念。

3.3 基于BIM技術(shù)的空間受限超大尺寸玻璃設(shè)計深化與施工

由于建筑外觀設(shè)計富有藝術(shù)性，造型較為復(fù)雜，局部玻璃幕墻、花崗巖幕墻相互交叉點綴，需要對幕墻工程進(jìn)行深化設(shè)計，項目采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化設(shè)計，提前發(fā)現(xiàn)實際施工中可能出現(xiàn)的各種問題。

利用CAD、Revit等軟件進(jìn)行建模，逐一分析骨架和玻璃板材、石材的空間關(guān)系，結(jié)合玻璃幕墻、石材幕墻情況確定2種不同板材的施工順序，考慮要利用石材幕墻骨架進(jìn)行吊裝系統(tǒng)安裝和外墻后期維護及成品保護，先施工部分石材幕墻，吊裝系統(tǒng)處及玻璃幕墻周邊待玻璃幕墻施工完成后再進(jìn)行施工。

在確定石材幕墻、玻璃幕墻安裝順序后，利用BIM技術(shù)進(jìn)行玻璃幕墻各種施工工況的模擬安裝，結(jié)合實際情況對受限空間玻璃幕墻進(jìn)行順序安裝，按照幕墻單元板塊分格，同一豎列，從上而下安裝，并對相關(guān)人員進(jìn)行施工技術(shù)交底。

利用BIM模型提供的定位進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)埋件施工，保證預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確。利用模型中的信息對幕墻骨架中立柱、橫梁逐一進(jìn)行安裝，并調(diào)整固定。

3.4 空間受限超大尺寸玻璃安裝技術(shù)

3.4.1 吊裝系統(tǒng)安裝

為適應(yīng)空間受限條件，吊裝系統(tǒng)選用滿足吊裝能力的小型機具。小型設(shè)備吊裝系統(tǒng)由遙控式電動卷揚機、滑輪組、吊索、吊鉤組成。選用遙控式電動卷揚機，在吊裝過程中易于控制，操作方便；利用滑輪組，調(diào)整吊裝路徑，以適應(yīng)不同豎列玻璃板塊的吊裝。

遙控式電動卷揚機根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況安裝于幕墻安裝部位同一縱向附近的梁、柱等可靠結(jié)構(gòu)處，滑輪組根據(jù)吊裝部位固定于凸出部位的鋼桁架上。在安裝吊裝系統(tǒng)時，應(yīng)對受力鋼橫梁進(jìn)行復(fù)核，不滿足受力條件的，應(yīng)采取加固措施，確保吊裝過程中安全。

3.4.2 玻璃板塊吊裝

針對吊裝單元式玻璃幕墻，按照BIM三維建模提供的玻璃板塊編號及施工順序，用移動小車人工輔助運輸至首層玻璃幕墻安裝部位正下方附近，施工操作人員將裝載于三角架上的玻璃板塊卸下，并用吸盤將其移至安裝部位正下方，平躺式放置，玻璃板塊下方放置枕木，將吊帶套在玻璃板塊上。

檢查吊帶的綁扎情況和玻璃四周的保護妥當(dāng)后，啟動電動卷揚機起吊，同時人工輔助玻璃板塊立起。待玻璃板塊在安裝部位正下方豎立穩(wěn)定后，用起重搬運夾夾住玻璃板塊上邊，試起吊，確認(rèn)起重搬運夾夾緊后，松開吊帶（搬運夾替換吊帶）。搬運夾替換吊帶后，沿建筑物與外腳手架間空隙緩慢起吊。起吊過程中，指定人員在每步外腳手架上負(fù)責(zé)牽引，以免玻璃板塊觸碰外腳手架或建筑結(jié)構(gòu)，直至將玻璃板塊起吊至安裝部位。

將玻璃板塊起吊至安裝部位附近，鋁合金框上下加墊片。安裝工人利用玻璃吸盤對玻璃進(jìn)行位置調(diào)整，直至玻璃板塊底邊支撐在正確的位置上，扶穩(wěn)玻璃板塊，降低吊索，卸下起重搬運夾。將玻璃板塊嵌入鋁合金框內(nèi)，上下框加寬70 mm橫向壓條（長度與鋁合金框一致），兩側(cè)豎框加3塊臨時壓塊進(jìn)行臨時固定。

同一豎列玻璃板塊安裝完畢，調(diào)整滑輪組至下一豎列，重復(fù)以上步驟，安裝其他豎列玻璃板塊。

采用BIM技術(shù)進(jìn)行深化和施工模擬，提高了現(xiàn)場的玻璃幕墻安裝效率，同時小型設(shè)備吊裝系統(tǒng)，經(jīng)濟實用，成本低。無需安裝軌道吊裝系統(tǒng)，無需使用汽車吊，有效降低了施工成本和縮短工期。

4 結(jié)語

通過在廣東畫院空間受限超大尺寸玻璃幕墻實踐，在造型復(fù)雜多變的公共建筑玻璃幕墻施工過程中，采用本文所述的施工方法，較好地解決周邊存在懸挑結(jié)構(gòu)及石材幕墻條件下，超大塊玻璃安裝空間受限、玻璃容易破損、安裝技術(shù)難度大及施工安全要求高的技術(shù)難題，同時在實施過程中達(dá)到節(jié)材綠色環(huán)保的要求，可供同類型空間受限玻璃幕墻工程參考。