高速鐵路站房造型開放式鋁板幕墻施工技術(shù)探討

包 晗（中鐵二十四局集團(tuán)上海建設(shè)投資有限公司，上海 200000）

1 高速鐵路站房造型開放式鋁板幕墻應(yīng)用趨勢

隨著高速鐵路時(shí)代的發(fā)展，高速鐵路站房越來越成為城市的地標(biāo)性建筑與名片，站房在外立面造型上更追求“一站一景”的設(shè)計(jì)理念，造型愈加生動(dòng)、活潑、有特性，外立面逐步突破石材幕墻的裝飾材質(zhì)局限，更多地采用了造型鋁板幕墻。傳統(tǒng)鋁板幕墻隨著使用時(shí)間的推移，普遍存在膠縫老化、發(fā)黃、變黑，幕墻的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性能及層間變形性能不滿足要求，造成整體立面效果變差等問題[1]。

等壓原理的應(yīng)用是開放式鋁板幕墻的核心，通過開縫讓鋁板板塊接縫，采用不打膠工藝，使得鋁板背后空氣層能暢通流動(dòng)，冷凝水在空氣流通過程中揮發(fā)掉，使板與背板之間的空氣腔與室外相通，外界壓力和空氣層內(nèi)壓力大體平衡，從而形成等壓腔，氣壓差因高度變化而有效縮減[2]。經(jīng)過工程實(shí)踐，開放式鋁板幕墻是一項(xiàng)符合綠色、節(jié)能環(huán)保要求的建筑施工技術(shù)，具有較大的應(yīng)用前景。

江西省信豐縣有著“世界橙鄉(xiāng)”的文化環(huán)境，高速鐵路車站是信豐縣臍橙文化走向全國的一張名片，更是信豐縣臍橙文化的展示窗口。信豐西站整體建筑造型是一朵橙花的造型（如圖1所示），整體顏色為白色，中部橙色線條體現(xiàn)花蕊的元素，寓意春暖花開，四季豐收。站房外立面采用開放式鋁板幕墻創(chuàng)新工藝，牢固美觀、對縫整齊、細(xì)節(jié)精致，相比傳統(tǒng)幕墻大幅提高了耐久、耐污和防腐性能。

2 造型開放式鋁板幕墻工藝特點(diǎn)分析

2.1 開放式鋁板幕墻與傳統(tǒng)幕墻施工工藝對比

開放式鋁板幕墻施工工藝與傳統(tǒng)鋁板幕墻施工工藝流程，具體如圖2、圖3所示。

圖2 傳統(tǒng)鋁板幕墻施工工藝

圖3 開放式鋁板幕墻施工工藝

開放式幕墻鋼龍骨系統(tǒng)與常規(guī)鋁單板相同，區(qū)別在于開放式鋁板幕墻龍骨上用自攻釘釘0.8 mm厚的鍍鋁鋅平鋼板，鋼板上粘鋪1.5 mm厚TPO防水卷材，并在龍骨處加強(qiáng)一層鍍鋁鋅平鋼板封板。鋁板折邊加高到30 mm并配用異型角碼，三元乙丙密封條可在鋁板固定后由端部插入并卡住，轉(zhuǎn)角及十字縫處用配套膠粘牢。安徽省明光市明光西站站房開放式幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造，如圖4所示。

圖4 開放式鋁板幕墻剖面構(gòu)造圖

通過對比分析，在測量放線、預(yù)埋件校核與糾正、鋼碼及龍骨安裝、層間保溫施工方面，開放式鋁板幕墻與傳統(tǒng)鋁板幕墻存在相同點(diǎn)，工藝不同主要體現(xiàn)在0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板、1.5 mm TPO防水卷材、3 mm氟碳噴涂鋁單板及三元乙丙皮條安裝方面。

2.2 造型開放式鋁板幕墻工藝特點(diǎn)

通過對比，得出開放式鋁板幕墻工藝特點(diǎn)具有如下特點(diǎn)。

（1）采用分區(qū)設(shè)計(jì)，構(gòu)成獨(dú)立受力體系，優(yōu)化受力狀態(tài)，有效避免鋁板變形。

（2）完善防排水系統(tǒng)。幕墻外的空氣與鋁板背面氣體有效交換是通過鋁板及排水板連接交換，鋁板兩側(cè)的壓力平衡形成了等壓腔體系，因空氣壓力造成的水逆流通現(xiàn)象得到解決，防水板將產(chǎn)生的少量冷凝水排到室外，從而構(gòu)建成一個(gè)完整的防排水系統(tǒng)。

（3）提升建筑體系的保溫隔熱性能。在防水板的作用下，建筑墻體和鋁板幕墻間的接縫處形成2個(gè)墻體，建筑熱傳換體系的完善讓建筑具有冬暖夏涼的特征，擁有更好的隔熱性與保溫性以及良好的吸聲效果[3]。

（4）信豐西站流線型設(shè)計(jì)使得立面效果更強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)牢固、美觀、對縫整齊，細(xì)節(jié)精致，不易變形，維修成本低，且經(jīng)久耐用[4]。傳統(tǒng)鋁板膠縫脫落以及老化和發(fā)黃現(xiàn)象因開放式鋁板幕墻工藝得到解決。

3 開放式鋁板幕墻施工重難點(diǎn)及質(zhì)量控制

3.1 開放式鋁板幕墻施工重難點(diǎn)

結(jié)合開放式鋁板幕墻特點(diǎn)及傳統(tǒng)鋁板幕墻施工經(jīng)驗(yàn)，開放式鋁板幕墻在施工中應(yīng)重點(diǎn)對前期骨架施工平整度、提高開放式鋁板骨架安裝精度進(jìn)行控制并采用分區(qū)設(shè)計(jì)降低角碼及龍骨安裝累計(jì)誤差。施工難點(diǎn)在于鍍鋁鋅平鋼板安裝的致密性、防水卷材鋪貼的施工質(zhì)量及三元乙丙皮條安裝質(zhì)量控制。

3.2 開放式鋁板幕墻質(zhì)量控制要點(diǎn)

以下重點(diǎn)圍繞0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板安裝、1.5 mmTPO防水卷材安裝、3 mm氟碳噴涂鋁單板安裝、三元乙丙皮條安裝工序展開論述開放式鋁板幕墻的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

3.2.1 0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板安裝

為便于0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板固定與安裝，在施工中增加了豎向骨架。骨架采用50 mm×50 mm×3 mm熱浸鍍鋁鋅鋼方管，用自攻螺絲將立柱橫梁與平鋼板進(jìn)行連接，平鋼板安裝完畢后接縫均用耐候密封膠嵌縫。采用聚乙烯發(fā)泡材料填塞平鋼板與立柱、橫梁間的縫隙。安裝示意圖如圖5所示。

圖5 0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板安裝

3.2.2 1.5 mmTPO防水卷材安裝

1.5 mm厚TPO防水卷材采用自粘式工藝施工。選用配套的相容性材料使得防水卷材與基層黏結(jié)牢固，卷材順?biāo)罱?，防水卷材用自粘式橡膠帶進(jìn)行拼縫處理，TPO層安裝連續(xù)完整。

3.2.3 3 mm氟碳噴涂鋁單板安裝

面板安裝按照從下到上、由左及右的順序進(jìn)行安裝，安裝過程中用經(jīng)緯儀拉線測量相鄰板塊的平整度和板縫的水平度及平整度，安裝期間隨時(shí)與模型比照校對調(diào)整，避免累計(jì)誤差。

3.2.4 三元乙丙皮條安裝

三元乙丙密封皮條在鋁板固定后由端部插入并卡住，利用木楔子將異型密封條與鋁板貼合緊密填充縫隙；選用確保兩者材料相容性符合要求的材料，轉(zhuǎn)角及十字縫處用配套膠粘牢，保護(hù)常規(guī)鋼龍骨不受南方濕熱環(huán)境侵蝕。三元乙丙皮條安裝，如圖6所示。

圖6 三元乙丙皮條安裝

4 造型開放式鋁板幕墻施工質(zhì)量控制措施

4.1 氣密性處理

鋁板幕墻外立面接縫與0.8 mm鍍鋁鋅平鋼板接縫錯(cuò)位鋪設(shè)，用粘式橡膠帶進(jìn)行拼縫處理。因高度變化造成的氣壓差通過分隔空氣形成等壓空氣腔進(jìn)行降低。鋁板幕墻與玻璃幕墻的收口用密封膠密封，幕墻轉(zhuǎn)角與折點(diǎn)處的收口處理采用定制的L50×5 mm厚熱浸鍍鋁鋅異型鋼角碼，使得固定方式更加牢固，鍍鋁鋅平鋼板安裝致密性得到保證，幕墻氣密性能等級不低于4級，即建筑幕墻在風(fēng)壓作用下，幕墻整體QA分級指標(biāo)≤0.5 m3/h。

4.2 水密性處理

傳統(tǒng)鋁板的防水主要通過在鋁板面接口打膠密封來實(shí)現(xiàn)。硅酮密封膠與空氣接觸容易老化，膠縫因鋁板的溫差變形造成拉伸與擠壓，形成裂痕，易滲水，橫豎縫拼縫施工過程也容易處理不當(dāng)引起滲水現(xiàn)象。為了有效地達(dá)到防水效果，0.8 mm厚鍍鋁鋅平鋼板的接縫與外墻鋁板的接縫錯(cuò)位，在骨架面層增加一層鍍鋁鋅鋼板封板，用5.5 mm×20 mm自攻螺絲固定鍍鋁鋅平鋼板，施工完畢后進(jìn)行淋水試驗(yàn)，對存在漏水的部位進(jìn)行修補(bǔ)。通過增設(shè)龍骨和增大截面積，在封板面層采用熱風(fēng)焊接法增設(shè)TPO防水卷材，防水卷材用自粘式橡膠帶進(jìn)行拼縫處理，再在防水卷材外側(cè)安裝鋁板。鋁板間用三元乙丙皮條嵌入，鋁板底部最下端的翻邊采用蜂窩沖孔鋁板，及時(shí)將內(nèi)層的雨水排出，在原有防水的基礎(chǔ)上，內(nèi)層的防水體系更有效地防止幕墻滲漏，達(dá)到雙重排水效果。水密性達(dá)到不少于4級的設(shè)計(jì)要求，即建筑幕墻在風(fēng)壓作用下，幕墻整體QA分級指標(biāo)≤0.5 m3/h。

4.3 抗風(fēng)壓性能處理

當(dāng)風(fēng)吹向鋁板外表面，通過板縫傳遞到內(nèi)表面鍍鋁鋅鋼板，再傳至幕墻龍骨上時(shí)，相比傳統(tǒng)幕墻體系，風(fēng)壓得到有效減弱。另外，車站造型采用流線設(shè)計(jì)，兩側(cè)前后層疊花型輪廓和中部橙色花蕊的造型，流線型外觀造型緩沖了風(fēng)壓作用，整體抗風(fēng)壓變形能力增強(qiáng)?？癸L(fēng)壓變形性能達(dá)到4級。

4.4 層間變形性能控制

傳統(tǒng)鋁板幕墻通過自攻螺釘將鋁板四周掛耳鎖定在幕墻骨架上，螺絲緊固釘因壓緊力不均勻而使得鋁板出現(xiàn)起鼓和產(chǎn)生變形。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，傳統(tǒng)鋁板幕墻不能消除熱脹冷縮影響，造成幕墻表面觀感不平整的現(xiàn)象。南方地區(qū)的晝夜溫差一般在40 ℃以內(nèi)，一塊寬度為1.5 m的鋁板在40 ℃溫差下引起的伸縮量將會(huì)使鋁板的表面起拱，起拱高度大約為14.2 mm，鋁板表面在陽光照射下顯得凹凸不平[5]。信豐西站開放式鋁板控制前期骨架施工平整度，提高開放式鋁板骨架安裝精度；通過對鋁板進(jìn)行切割分塊，采用分區(qū)設(shè)計(jì)降低角碼及龍骨安裝累計(jì)誤差?？紤]開放式鋁板幕墻橫向分割不宜過大，主要靠背面加強(qiáng)筋來分解水平力，否則無法滿足強(qiáng)度、剛度和擾度要求。綜合考慮，板面分割成1 664 mm×800 mm的平行四邊形鋁板，受力體系因鋁板獨(dú)立受力而得到優(yōu)化；凈寬15 mm的三元乙丙皮條填充縫隙，通過無阻力自由伸縮來調(diào)節(jié)因熱脹冷縮帶來的變形。鋁板幕墻表面的變形從根源上得到控制，層間變形性能控制達(dá)到3級，做到“內(nèi)實(shí)外美”。

4.5 保溫性能控制

幕墻工程作為站房工程的圍護(hù)體系，涉及站房的立面形象，與保溫節(jié)能息息相關(guān)，更與使用安全密不可分。傳統(tǒng)幕墻系統(tǒng)的保溫通過打膠及填充巖棉板實(shí)現(xiàn)；開放式鋁板幕墻的保溫性能主要通過2個(gè)等壓腔墻體間的熱轉(zhuǎn)換體系來實(shí)現(xiàn)，鍍鋁鋅平鋼板使保溫多一道屏障，達(dá)到冬暖夏涼的效果，保溫性能達(dá)到5級，且傳熱系數(shù)K≤2.2 w/（m2?k）。

5 開放式鋁板幕墻施工細(xì)部做法

鐵路站房項(xiàng)目必須要在“精”上做文章、在“細(xì)”上下功夫，做到“精心、精細(xì)、精致、精品”的站房建設(shè)理念。根據(jù)調(diào)查分析，開放式鋁板細(xì)部處理是當(dāng)前幕墻工程觀感質(zhì)量得到保證的最重要環(huán)節(jié)，只有將各個(gè)細(xì)部處理到位，才能形成一個(gè)完善的幕墻體系。開放式鋁板幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)主要在正立面內(nèi)凹雙曲鋁板的處理、鋁板細(xì)部收口以及立面觀感控制方面。

5.1 正立面內(nèi)凹雙曲鋁板的處理

為順利確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，現(xiàn)場放樣并結(jié)合Rhino軟件按照1:1實(shí)體建模，然后再按照工藝質(zhì)量要求進(jìn)行分割，單獨(dú)將分割好的鋁板進(jìn)行編輯、展開，將編輯、展開好的單獨(dú)模型導(dǎo)入CAD軟件，在CAD軟件中對展開好的二維圖進(jìn)行標(biāo)注、說明，制作加工圖，來滿足整體施工效果及質(zhì)量要求。在保證自由伸縮且不變形的前提下，正立面兩側(cè)采用大塊鋁板彰顯外形的美觀，內(nèi)凹雙曲鋁板通過細(xì)分成最小單元，使得內(nèi)凹曲面線條平緩過渡，還原立面橢圓度，使得造型具有曲線美，達(dá)到以橙花為原型、整體效果呈現(xiàn)為橙子花瓣層疊盛開的效果。正立面內(nèi)凹雙面鋁板局部大樣圖，如圖7所示。

圖7 正立面內(nèi)凹雙曲鋁板局部大樣圖

5.2 鋁板幕墻收口處理

5.2.1 鋁板幕墻與玻璃幕墻的收口處理

開放式鋁板幕墻通過角碼固定在鍍鋅鋼管上，收口位置填充泡沫膠條，用耐候密封膠封邊，打膠順直美觀，避免滲水隱患。鋁板幕墻與玻璃幕墻收口處理，如圖8所示。

圖8 鋁板幕墻與玻璃幕墻收口處理

5.2.2 鋁板幕墻間的收口處理

為信豐西站雙曲面鋁板內(nèi)凹曲面線條平緩過渡，還原立面橢圓度，使造型具有曲線美，鋁板與鋁板通過間距≤300 mm的鋁合金角碼穿過鍍鋁鋅鋼板固定在幕墻龍骨上，再用三元乙丙皮條進(jìn)行填充覆蓋。

5.3 開放式鋁板幕墻立面觀感效果控制

5.3.1 立面裝飾方案優(yōu)化

立面裝飾通過三維建模、材料卡控到現(xiàn)場實(shí)施不斷優(yōu)化，力求全方位打造亮點(diǎn)?，F(xiàn)場尺寸控制精準(zhǔn)后，還需要通過廠家進(jìn)行材料把控，對曲面鋁板幕墻采用計(jì)算機(jī)三維空間技術(shù)排版、下料和加工，根據(jù)立面造型，進(jìn)行平面劃分，合理規(guī)劃縫的留設(shè)，以設(shè)備控制工藝，以工藝控制質(zhì)量，有效提高鋁板安裝精度及平整度。

5.3.2 立面觀感施工質(zhì)量控制

開放式鋁板幕墻鋁板拼縫處采用不打膠方式，通過三元乙丙橡膠條嵌入進(jìn)鋁板縫內(nèi)部。當(dāng)雨水沖淋時(shí)，灰塵被帶入內(nèi)層隨雨水從泄水孔流出，有效避免了大面積污垢產(chǎn)生。不打膠工藝從根源上解決了膠縫霉影現(xiàn)象，也避免膠縫因熱脹冷縮開裂而產(chǎn)生變形，還避免了膠縫老化開裂，影響美觀。整體立面外觀整潔美觀，凹凸有致，使得鋁板立面保持長期的清潔干爽，耐久性得到保證。開放式鋁板幕墻牢固美觀、對縫整齊、細(xì)節(jié)精致，相比傳統(tǒng)幕墻大幅提高了耐久、耐污和防腐性能。

6 結(jié) 語

信豐西站站房造型開放式鋁板幕墻通過質(zhì)量預(yù)控及細(xì)部做法把控，有效提升了全系統(tǒng)的防腐性能，幕墻的氣密性、水密性、抗風(fēng)壓性能，層間變形性能控制、保溫性能得到有效保證，有效解決了曲面鋁板間的弧形縫問題。信豐西站開通運(yùn)營至今近2年，未進(jìn)行任何質(zhì)量保修，節(jié)約了運(yùn)營維護(hù)成本，總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)對今后類似造型開放式鋁板幕墻施工工程具有借鑒或推廣作用。