舊有建筑幕墻提升改造工程設(shè)計方案

朱琦良

（1.福建省建筑設(shè)計研究院有限公司，福建 福州 350000；2.福建省閩設(shè)工程檢測有限公司，福建 福州 350000）

城市存量建筑改造是目前行業(yè)內(nèi)較為熱點(diǎn)的領(lǐng)域，幕墻工程是建筑外墻部分常用的工藝工法，具有裝飾效果好、建筑品質(zhì)優(yōu)的特點(diǎn)，但由于外部環(huán)境影響、早期設(shè)計與施工問題等，老舊幕墻工程存在各類裝飾效果問題和質(zhì)量安全風(fēng)險。基于工程品質(zhì)提升的目的，全面優(yōu)化和改造既有建筑中的幕墻是必要的。幕墻的改造提升工作需結(jié)合既有建筑情況、現(xiàn)有需求、政策需求等綜合開展，在保證工程需求的前提下，對節(jié)約工程成本、增強(qiáng)品質(zhì)具有重要意義。

1 舊有幕墻功能性改造設(shè)計方案

1.1 原有幕墻缺陷分析

隨著時間的推移和外部環(huán)境的影響，幕墻工程的功能可能存在以下幾方面問題：第一，建筑主體墻體出現(xiàn)各類問題，如建筑主體的強(qiáng)度下降、發(fā)生沉降情況等，導(dǎo)致龍骨、預(yù)埋件位移和形變，致使整個幕墻系統(tǒng)變形，發(fā)生應(yīng)用缺陷問題。第二，前期設(shè)計過程中未考慮系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，各個工程獨(dú)立設(shè)計和施工，導(dǎo)致系統(tǒng)的整體性不足，尤其在進(jìn)入使用環(huán)節(jié)后，出現(xiàn)局部滲水、震動、噪音等問題，影響建筑整體品質(zhì)。幕墻系統(tǒng)出現(xiàn)質(zhì)量問題后，會連帶影響保溫工程、主體工程，加速其老化、破壞。第三，材料的耐候性不足，尤其是密封膠材料，在外部環(huán)境和紫外線的影響下，出現(xiàn)老化、裂解等問題，從而發(fā)生滲漏情況。具體表現(xiàn)為幕墻內(nèi)部漏水、漏風(fēng)，大量的雨水積存，進(jìn)而引發(fā)金屬龍骨銹蝕問題。

1.2 外包鋁單板幕墻設(shè)計與應(yīng)用

1.2.1 技術(shù)介紹

鋁單板幕墻屬于金屬幕墻，與其他幕墻工程最大的不同在于幕墻板主體材料不同。鋁單板幕墻使用經(jīng)過處理的鋁板或者鋁合金作為幕墻主體材料，再使用龍骨、扣件等完成固定，連接縫隙處理后，即完成施工。

在老舊建筑改造過程中，鋁單板幕墻技術(shù)可在原有建筑上加裝幕墻，如原有建筑未采用幕墻形式，或幕墻位置未全面覆蓋，即可選擇鋁單板幕墻形式，其整體工序簡單、系統(tǒng)安全性高，施工過程中不會影響原主體建筑，有利于保證工程項目質(zhì)量，達(dá)到安全目標(biāo)。圖1 為鋁單板幕墻安裝示意圖。

圖1 鋁單板幕墻安裝示意圖

若既有幕墻工程出現(xiàn)功能缺陷問題，如原有建筑幕墻破損、缺失，可將面材材料更換為鋁單板幕墻。相比于石材幕墻、玻璃幕墻，鋁單板幕墻適用于局部更換和更新，其安裝難度小，僅需通過錨固件、連接件輔助安裝即可，無需采用開槽、鑲嵌等復(fù)雜工藝，同樣適用于老舊建筑幕墻工程改造。

1.2.2 優(yōu)點(diǎn)分析

結(jié)合外包鋁單板幕墻技術(shù)特征與筆者自身的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)外包鋁單板幕墻具有以下優(yōu)勢：

①從工程施工便捷性進(jìn)行分析，鋁單板幕墻主體材料輕質(zhì)、易安裝，在舊改項目施工中，更滿足幕墻施工需求。同時，結(jié)合鋁單板幕墻優(yōu)良的工藝性特征，可按照工程項目的實(shí)際需求加工成所需的形狀，避免在現(xiàn)場加工，發(fā)生質(zhì)量問題，尤其對于大型公共建筑而言，將鋁單板幕墻加工成多種尺寸和形狀，可直接滿足項目施工需求。

②從工程質(zhì)量保障和系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，相比于石材、一體板等材料，鋁單板幕墻使用的合金材料和耐腐蝕工藝，不會因環(huán)境變化，發(fā)生質(zhì)量問題，同時，整體系統(tǒng)穩(wěn)定性更高，滲漏、開裂問題更少。另外，鋁單板幕墻可在一定程度上緩解幕墻工程中常見的漏水等質(zhì)量問題；在幕墻表面涂刷氟涂料膜，可防范正常使用場景下的環(huán)境污染問題。

③結(jié)合建筑自身需求，固定、安裝鋁單板幕墻完全依賴于龍骨和各個固定件，因此，會影響建筑暖通空調(diào)設(shè)備、外墻保溫工程等。鋁單板幕墻不與建筑墻面接觸，無需對外墻工程進(jìn)行改造。基于此，其更適用于老舊建筑改造工程。

1.2.3 問題解決

改造既有建筑的過程中，通過應(yīng)用鋁單板幕墻技術(shù)，可基本解決如下問題：

①針對建筑節(jié)能效果而言，鋁單板幕墻的氣密性好，施工簡單，不會造成資源浪費(fèi)問題，符合當(dāng)下行業(yè)實(shí)際需求，是具有節(jié)能環(huán)保特質(zhì)的技術(shù)形式。老舊建筑改造的需求之一就是確保其節(jié)能效果滿足要求，通過合理管理幕墻工程、外保溫工程的內(nèi)部施工，可增強(qiáng)工程項目的節(jié)能效果。

②對于功能性的完善而言，鋁板幕墻安全性高、適用范圍廣，部分特殊尺寸、異形位置也可使用鋁板幕墻一次加工，以保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，避免因幕墻連接不緊密造成縫隙、起翹等而引發(fā)的滲漏問題。同時，鋁板幕墻自身性能優(yōu)異，不會因環(huán)境影響出現(xiàn)開裂等問題。

2 舊有幕墻外觀改造設(shè)計方案

2.1 原有幕墻外觀問題分析

幕墻工程的功能之一是起到裝飾效果，對于老舊建筑的改造需求，需要提高幕墻工程的裝飾性。原有幕墻工程的外觀問題可能導(dǎo)致以下幾方面問題：第一，幕墻材料老化。幕墻常用的材料包括玻璃、金屬、一體板等，而幕墻處于室外位置，且上述各種材料均可能在紫外線、環(huán)境溫度變化等影響下，出現(xiàn)老化問題，表現(xiàn)為變形、起鼓、開裂、褪色等，影響整體觀感。第二，表面臟污。由于外墻幕墻位于室外位置，因此，清潔難度大、成本高，且因作業(yè)條件的限制，很難進(jìn)行徹底清潔，時間長久，幕墻會出現(xiàn)明顯臟污。

2.2 外立面整體美觀提升設(shè)計與實(shí)施

2.2.1 方案設(shè)計

在提升外觀方面，需要遵循以下原則：

①盡可能減少原有工程的拆除。外觀問題一般不會影響內(nèi)部龍骨構(gòu)件的質(zhì)量和安全，盡可能保留原受力構(gòu)件，加強(qiáng)對原有資源的利用。

②分析形成的外觀影響問題，確保高效解決問題，避免類似問題復(fù)現(xiàn)。

具體實(shí)施流程為：分析工程項目整體情況，明確發(fā)生問題的位置及影響因素；檢查龍骨、連接件情況，保留仍符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件；拆除具有外觀缺陷的位置，同時按照業(yè)主方需求確定新的外觀設(shè)計方案；若個別位置的龍骨構(gòu)件存在問題，可進(jìn)行更換、修復(fù)處理；安裝新的幕墻材料，以滿足整體施工需求。

2.2.2 應(yīng)用實(shí)施

針對外觀問題，普遍是在滿足原有建筑通風(fēng)、采光的前提下，將原玻璃幕墻局部改造為金屬幕墻，或者在原有玻璃幕墻外側(cè)局部加裝穿孔鋁板等。部分玻璃幕墻因時間長、維護(hù)少等原因會出現(xiàn)一系列外觀問題，經(jīng)前期勘察和規(guī)范設(shè)計后，可拆除局部玻璃幕墻，再安裝金屬幕墻。改造全過程效率高，且僅更換幕墻面材即可，無需對建筑主體動工，能夠高效率地利用原有金屬構(gòu)件，全面提高工程的安全性和美觀性，節(jié)約工程成本，具有推廣價值。

3 安全性改造設(shè)計方案

3.1 原有幕墻的安全隱患分析

老舊建筑幕墻工程安全隱患問題可從以下3個層面進(jìn)行分析：一是幕墻材料自身，或者幕墻表面的飾面層，隨著時間的推移和環(huán)境影響，幕墻材料脫落、剝離的問題，也是安全方面最常見的問題，如一體板材料不緊密、金屬幕墻表面腐蝕等。二是龍骨材料問題，如金屬龍骨形變、腐蝕等問題，即會帶來風(fēng)險。常見的原因有：建筑不均勻沉降、風(fēng)力過大、酸雨等；龍骨材料不符合要求或原設(shè)計方案、施工方案存在應(yīng)用問題。三是建筑主體問題，幕墻通過龍骨固定在建筑主體中，若主體強(qiáng)度不足或者固定方式不合理就會產(chǎn)生建筑主體問題，表現(xiàn)為幕墻系統(tǒng)連帶龍骨與建筑脫節(jié)。

3.2 外墻裝飾面安全性改造設(shè)計與實(shí)施

針對工程項目幕墻安全問題，在改造提升前，需要全面探究其安全狀態(tài)，按照上文所述的3 個方面問題，明確安全風(fēng)險成因，并制定相應(yīng)的解決方案。若僅為飾面層問題，在修復(fù)提升的過程中，可僅更換飾面層材料，如更換損壞的幕墻主體、將玻璃幕墻換為金屬幕墻等。注重更換材料的耐候性，避免問題再次發(fā)生。

若為龍骨和裝飾構(gòu)件問題，則需進(jìn)行針對性的修復(fù)和加強(qiáng)，根據(jù)幕墻的具體狀態(tài)，對龍骨修復(fù)、拆除重裝等進(jìn)行統(tǒng)籌，修復(fù)損壞、松動的連接件。此外，可通過涂刷耐腐蝕涂料等方式，避免出現(xiàn)氧化損壞問題。針對建筑主體的問題，需要進(jìn)行全面評估。此種情況在實(shí)際操作中較為少見，必要時可全面拆除幕墻，更換為其他裝飾工程，避免風(fēng)險進(jìn)一步擴(kuò)大。

4 案例分析

4.1 案例概況

建甌市博物館新館占地面積約1.9 萬m2，其中，主體工程總建筑面積為1.38 萬m2，高24m，分為地上3 層、地下1 層，改造面積8 500m2，建筑高度23.74m。該工程項目原有屋面位置造型較為復(fù)雜，采用一體板的形式進(jìn)行施工。由于材料間的接縫位置多、材料的彎折能力差，導(dǎo)致滲漏、開裂問題，不僅影響建筑整體美觀，也出現(xiàn)了建筑室內(nèi)滲漏問題，部分位置因固定不牢靠等，出現(xiàn)板材脫落情況。基于此類問題，對該工程項目提出了整體改造要求。圖2 為案例設(shè)計方案（曲面屋頂幕墻）。

圖2 案例設(shè)計方案（曲面屋頂幕墻）

4.2 改造方案

經(jīng)全面分析和現(xiàn)場勘查，提出改造方案如下：

（1）全面拆除原有屋面裝飾部分，全面檢查建筑主體基層，使用防水材料和注漿材料修復(fù)基層滲漏、開裂等位置，直至基層滿足工程項目要求。

（2）考慮建筑的節(jié)能需要，在屋面位置實(shí)施必要的防水工程和保溫工程，驗(yàn)收合格后，進(jìn)行幕墻施工。

（3）幕墻施工工藝為鋁單板幕墻，按照工程項目設(shè)計需求先進(jìn)行前期測量，后安裝龍骨等結(jié)構(gòu)件，確保性能滿足要求。

（4）按照屋面位置的造型情況和美觀性需求，定制幕墻構(gòu)件。異形構(gòu)件鋁板幕墻也能滿足需求，構(gòu)件生產(chǎn)一次成型，板面無接茬，降低整體滲漏風(fēng)險。同時，金屬鋁板性能好、耐候性佳。

（5）經(jīng)改造后，原屋面一體板裝飾工程的開裂、滲漏問題得以解決，同時，裝飾工程整體性好、符合項目質(zhì)量要求。從裝飾效果上看，相比原有一體板品質(zhì)更高、耐候性好，可避免惡劣環(huán)境影響。

5 結(jié)語

綜上所述，老舊建筑幕墻工程需要進(jìn)行全面改造管理和品質(zhì)提升，在改造提升的過程中，需兼顧使用功能、質(zhì)量安全、應(yīng)用成本等指標(biāo)。本文主要從功能缺陷、外觀效果、應(yīng)用安全3 個角度，分析了老舊建筑幕墻工程可能存在的風(fēng)險，并提出必要的改造流程與切入點(diǎn)。對于工程項目實(shí)際改造提升需求，在設(shè)計和實(shí)施的過程中，需從多個角度綜合性考量，力求改造后的幕墻工程兼顧裝飾、安全與使用功能，同時，保證施工效率，控制工程成本。既有建筑改造幕墻仍處于發(fā)展初期，針對應(yīng)用技術(shù)的完善，會提出更加全面、科學(xué)的系統(tǒng)性解決方案，助力行業(yè)健康發(fā)展。