大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾工程施工技術(shù)研究

劉 平 敖顯平 金 錚

近年來，伴隨建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑幕墻裝飾及施工處理等相關(guān)技術(shù)得到了極大的創(chuàng)新，施工效果也明顯提升[1-2]。傳統(tǒng)的雙曲面鋁板幕墻裝飾結(jié)構(gòu)一般為單層級的，雖然可以實現(xiàn)預期的處理目標，但是施工的環(huán)節(jié)十分復雜，且自身缺乏針對性與穩(wěn)定性，一旦遭遇復雜的施工環(huán)境，極容易出現(xiàn)搭接錯位、裝飾不穩(wěn)定等情況，形成不可控制的建筑問題[3]。不僅如此，大懸挑屋面對于后期幕墻建設的穩(wěn)定性有一定的要求，但幕墻裝飾工程常常受到外部環(huán)境及特定因素的影響，施工處理的效率及質(zhì)量也會直線下降[4]。為此本文提出對大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾工程施工技術(shù)的設計與驗證研究。

大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾工程是一項具有挑戰(zhàn)性的建筑裝飾工程，其特點是在高空環(huán)境中應用大型雙曲面鋁板幕墻，營造出獨特而現(xiàn)代化的建筑外觀與氛圍。該工程不僅要求精湛的施工技術(shù)，還需要高水平的設計能力和嚴格的項目管理。

1 工程概況

對該項目大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾情況進行研究，該工程的屋面采用混凝土+鋼筋+預埋件+鋼架+鋁板的組合型形式，屋面整體呈回字型，且內(nèi)置的雙曲面異形結(jié)構(gòu)可以對屋面起到較強的支撐作用。屋面東西68.45 m，南北35.3 m，曲面最大高差0.85 m，最大懸挑長度4.35 m，施工高度15.15 m；鋼架用鋼量60 t，表面共計2981 塊鋁合金板，鋁板表面面積1538 m2。除此之外，在內(nèi)置的范圍內(nèi)，還設置了一定的剪力墻，懸挑結(jié)構(gòu)設置為復合型的承接形式，為確保建筑后期建設的穩(wěn)定性，采用200 mm×550/300 mm 變截面梁，梁面的外側(cè)還需要設定500 mm 長100 mm厚的鋁板幕墻承壓懸挑板，具體如圖1 所示。

圖1 鋁板幕墻承壓懸挑板設置圖示（來源：作者自繪）

2 設計大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾技術(shù)

2.1 彈線定位

懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻的建設與裝飾環(huán)節(jié)均是較為繁瑣且復雜的，在實際處理的過程中需要較強的針對性和穩(wěn)定性。所以，在工程建設初期，要先進行彈線定位處理，奠定基礎(chǔ)的施工建設環(huán)境。在建筑物的中心位置設置定位的軸線，按照施工規(guī)則從上往下對該建設的區(qū)域作出定位。這部分主要利用水準儀尋找該位置的平衡向節(jié)點，過程中需要加強對定位偏差的控制，一般為0.32 ～0.35 mm 之間為合理標準。

完成軸線的設置與定位后，接下來，還需要在外側(cè)設置防護結(jié)構(gòu)，與內(nèi)置結(jié)構(gòu)形成等效的支撐狀態(tài)，施工位置下方搭設的單排安全防護欄桿，為進一步確保當前施工的安全程度，設置立桿的規(guī)格為Φ52 mm×3.6 mm 鋼管，每個圍欄樁的間距設置為1300 mm，高度1.6 m，設置完成之后進行等距離焊接，增加其牢固性。至此，完成對該工程彈線定位的處理，實現(xiàn)基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)及信息的采集匯總，接下來，進行下一階段的施工處理。

2.2 主干骨架多點位安裝

主干骨架多點位安裝是指在大懸挑屋面雙曲面鋁板幕墻裝飾工程中，將主干骨架分成若干個較小的段落，并通過多個連接點將其固定到建筑結(jié)構(gòu)上，這種安裝方式能夠提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、適應復雜曲面、分散荷載以及簡化施工工序，為幕墻系統(tǒng)的安全、可靠和優(yōu)美提供了保障。

主干骨架是鋁板幕墻的主要支撐，設定其高度為3.5 m，縱向的延伸距離為1.2 m，寬度為0.35 m，厚度為0.25 m。

此時結(jié)合當前采集匯總的數(shù)據(jù)和信息，進行預埋標高數(shù)值的計算，具體如式（1）所示：

式中：G為預埋標高數(shù)值；α為縱向標注距離；u表為轉(zhuǎn)換比；d為鋁板高度；γ為重疊范圍；γ為單向距離；m為限制范圍。

接下來，進行垂直豎向預埋角度的計算：

地區(qū)交通運輸和公路密切關(guān)聯(lián)，在各地區(qū)經(jīng)濟中公路是其發(fā)展基礎(chǔ)，所以說區(qū)域中經(jīng)濟的發(fā)展會受到公路質(zhì)量的直接影響。因此需全面控制好道路施工，選擇相應的施工技術(shù)，嚴格做好材料的配比工作并掌握好壓實程度，選擇恰當?shù)臏囟忍幚聿牧?，在完成施工后防護及控制好路面外觀，做好防水工作，更好地為地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展服務。

式中：K為垂直豎向預埋角度；n為縱向高度；η為覆蓋范圍；π為承壓位置；d為主骨架起點和重點之間的水平間隔。

接下來，基于上述基礎(chǔ)數(shù)值及信息的測算，進行主觀骨架結(jié)構(gòu)的設計，具體如下圖2 所示。

圖2 鋁板幕墻主干骨架設計圖示（來源：作者自繪）

根據(jù)圖2 完成對鋁板幕墻主干骨架的設計與實踐分析。為了進一步保障后期鋁板幕墻搭接的穩(wěn)定與安全，還需要在多點位主干骨架外側(cè)設置等距離的防護圍欄，使用鋼錨板加膨脹螺栓進行搭接與關(guān)聯(lián)，以此來增強當前的主觀骨架內(nèi)置承載力，完成對鋁板幕墻主干骨架的構(gòu)建與設計。

2.3 單元鋼桁架與單元鋁板搭接

結(jié)合當前幕墻裝飾工程的需求及標準，進行單元鋼桁架與單元鋁板的定向搭接與關(guān)聯(lián)。采用塔吊將鋼材運至屋面的指定位置，按照要求逐一設定在對應的位置上，針對大懸挑屋面的幕墻建設調(diào)整與要求，調(diào)整單元單片鋼桁架的接入位置，依照設定的施工順序，進行拼裝組接處理，形成基礎(chǔ)的搭接結(jié)構(gòu)，具體拼裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)圖3，完成對單元鋼桁架拼裝結(jié)構(gòu)的設計與分析。

圖3 單元鋼桁架拼裝結(jié)構(gòu)圖示（來源：作者自繪）

將組裝拼接好的單元鋼桁架進行位置調(diào)整，并單元鋁板作關(guān)聯(lián)搭接，單元鋁單板搭接延伸距離的計算見式（3）：

式中：P為單元鋁單板搭接延伸距離；υ為檐口單元范圍；β為安裝位置延伸距離；i為鋁板數(shù)量；ω為檐口單元構(gòu)件長度；y為重疊范圍。

根據(jù)上述設定，實現(xiàn)對單元鋁單板搭接延伸距離的計算與分析。接下來，綜合當前的延伸方向，進行單元桁架梁上的搭接，此時，單元鋁板與梁上結(jié)構(gòu)呈垂直狀態(tài)，垂直的高度為2.5 m，設置15 榀，每榀為3521 kg，反復核定檐口的單元軸線，以此來標定出具體的延伸區(qū)域，最終實現(xiàn)對單元鋼桁架與單元鋁板的搭接處理。

2.4 鋁板幕墻裝飾支撐支座設置及雙曲面鋁板安裝

標定出幕墻裝飾支撐的具體位置，并對支撐的點位誤差進行控制，這樣做的目的是最大程度避免幕墻裝飾工程的施工難度，消除連接件搭接偏差的同時，提升整體的建筑施工質(zhì)量及效率。設置建筑鋁板幕墻支座的水平高度。并對基礎(chǔ)性的裝飾施工指標及參數(shù)進行設定，如表1 所示。根據(jù)表1 可，完成對鋁板幕墻裝飾支撐支座指標參數(shù)的設置與實踐應用。以此為基礎(chǔ)，對鋁板幕墻裝飾支撐支座的水平高度及設置位置進行合理地調(diào)度和調(diào)整，適度拉扯，將幕墻安裝誤差降至最低。然后需要進行雙曲面鋁板的安裝。先對鋁板板塊進行合理性地檢查驗收，確保其處于穩(wěn)定狀態(tài)之后，將單元性的鋁板板塊按照順序逐一安裝在幕墻的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)之中，使用螺栓壓塊或者鉆頭進行幕墻結(jié)構(gòu)的加固處理，避免在施工的過程中出現(xiàn)鋁板下沉、斷裂、錯位等問題，提高鋁板安裝的安全性。

表1 鋁板幕墻裝飾支撐支座指標參數(shù)設置表

2.5 焊縫注膠固定及驗收，實現(xiàn)雙曲面鋁板幕墻裝飾

綜合當前的施工要求及幕墻裝飾工程的建設進度，對安裝好的鋁板進行焊縫注膠固定并同時驗收，實現(xiàn)雙曲面鋁板幕墻裝飾。

鋁板在安裝完成后，需要采用焊接的方式進行二次加固，同時利用注膠的手段增加板塊的穩(wěn)定性與關(guān)聯(lián)度。對板塊進行調(diào)整，確保其在橫向、豎向以及垂直狀態(tài)下保持穩(wěn)定，膠封水平處理后，檢查整體的結(jié)構(gòu)是否保持平整，將鋁板的4 個角鋁作焊接固定，使其間距保持在220 ～240 mm 之間為最佳，并以此為基礎(chǔ)對工程進行驗收核查。采用穿插的形式對每一個環(huán)節(jié)驗收，并得出最終的測試數(shù)據(jù)及信息。對過程中得出的數(shù)值進行匯總整合，形成完整的施工信息，以待后續(xù)的使用和解析。

3 實例分析結(jié)果分析

結(jié)合上述的測定，利用獲取的數(shù)據(jù)以及信息，可以對最終的測試結(jié)果比照研究。

在該幕墻中隨即選定5 個單元鋁板板塊作為測試的目標，綜合當前的施工裝飾情況計算出鋁板板塊的高低差，即：

式中：F為鋁板板塊的高低差；、分別為預設搭接范圍和實測搭接范圍；z為重復范圍；o為鋁板間距；ι為支撐區(qū)域。

根據(jù)上述測定，完成對測試結(jié)果的分析如表2 所示。根據(jù)表2 數(shù)據(jù)，完成對測試結(jié)果的分析，即針對選定的5 個鋁板板塊位置，測定估算出當前幕墻內(nèi)置結(jié)構(gòu)中的鋁板板塊的高低差均被較好地控制在0.2 mm 以下，說明此種幕墻裝飾工程施工技術(shù)的處理效果更佳，施工的關(guān)聯(lián)度較為緊密，穩(wěn)定性和堅固性較高，幕墻中鋁板板塊的搭接誤差可控，具有實際的應用價值。

表2 測試結(jié)果對比分析表

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的雙曲面鋁板幕墻裝飾施工形式相比，此次所設計的施工結(jié)構(gòu)相對更穩(wěn)定與更安全，在不同的施工建設背景下，可以進一步強化當前的施工建設體系，在可控的區(qū)域之內(nèi)，擴大當前的施工處理范圍，不斷優(yōu)化整體的設計與形式，以此來確保最終的施工建設水平，延長工程使用壽命，降低損壞率，更好地保證施工環(huán)境的安全。