鋁型材切口施工質量控制

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200135

1 工程概況

杭州國際博覽中心建設面積8.50×105m2，設計國際標準展位7 500個，綜合性會議室28個。西側設有會議中心，含2 500人的多功能廳、1 000人的報告廳以及若干個大中小會議室和貴賓廳，能同時舉辦國際、國內會議。本項目幕墻面積約3.20×105m2，物業塔樓南北立面包含明框玻璃幕墻（含穿孔鋁板、鋁單板）、陶板幕墻，玻璃幕墻立柱、橫梁均為鋁型材，陶板幕墻立柱為鋼方管，現場多個幕墻系統交叉施工，施工工序復雜（圖1）。

圖1 建筑立面效果圖

2 質量風險分析

1）為方便陶板現場施工，不干涉掛件，鋁立柱需要讓出掛件安裝位置，因此設計要求鋁型材切口，切口后的型材整體性較差，強度降低，導致型材安裝后切口變形（圖2、圖3）。

圖2 鋁立柱細部節點示意

2）橫梁與立柱交界部位設計要求切口處理，切口后的型材整體性較差，現場安裝及工廠加工精度誤差大，會出現橫梁安裝后不牢固現象（圖4）。

圖3 現場切口型材

圖4 鋁橫梁安裝后現場

3）由于項目地處東部沿海城市——杭州，歷年最大風速為20 m/s。臺風過境頻繁，即時風壓大，對幕墻系統性能要求高。其次設計對型材交界處進行了切口加工，施工方法新穎。鋁合金型材為幕墻主要受力構件，所占比例大，存在結構安全及滲漏風險[1-3]。

3 原因分析

針對“型材安裝后切口變形” “橫梁安裝后不牢固”兩大質量癥結進行原因分析。

3.1 現場材料亂堆放

所有倉庫均存在材料堆疊的情況，由于鋁立柱切口后本身強度降低，因此材料的不規范堆放極易導致鋁型材端頭變形。

3.2 立柱施工工序顛倒

現場存在2種施工順序：一是鋁立柱組裝時即扭緊螺栓，安裝后焊接連接件；二是鋁立柱組裝時螺栓采取臨時固定，安裝時先焊接連接件、后扭緊螺栓。隨后，對按該2種施工順序完成的成品進行檢查，發現按第2種順序施工的鋁型材的變形值明顯要小，因此施工工序得當對鋁型材成型質量有著至關重要的作用。

3.3 螺栓安裝扭力過大

通過對工人鋁立柱安裝過程進行監控，發現螺栓安裝這道工序存在問題。由于型材設計需要切口，導致材料強度降低、易變形，施工過程中，工人難以把控扭力值（力度），普遍都會造成扭力過大、型材變形的情況。

3.4 橫梁固定措施不當

通過現場調查分析及對施工方案進行檢查，發現各家未考慮到切口后的型材整體性較差，現場安裝及工廠加工精度誤差大，易出現橫梁安裝不牢固的問題，故都未采取相應的加固方案及措施。現場僅用單個鋁角碼螺釘固定顯然不滿足相關質量要求，安裝后極易產生橫梁晃動現象。因此，必須完善施工方案，并提出可行的糾正措施[4-6]。

4 方案選擇

4.1 材料堆放

1）方案一：材料擺放整齊、不堆疊，安排現場工人對材料進行整理，保證不堆疊，大大減少因材料堆放引起的變形。

2）方案二：制作成品保護措施，制作鋁型材專用保護框，防止現場堆疊引起的變形，增加成本。

通過對以上2種方案進行比較分析后，發現2種對策都能解決問題，但方案一執行成本較低，且實施時間較短，更合理，故最終確定方案一。

4.2 立柱施工工序

1）方案一：鋁立柱組裝時對螺栓進行臨時固定，先焊接連接件，后扭緊螺栓，合理優化施工順序，連接件先焊接可抵抗后擰過大的螺桿扭力，減小立柱變形效果明顯。

2）方案二：螺栓與立柱分離安裝，先點焊連接件，后安裝立柱螺栓，可避免由于扭力過大導致的安裝前型材變形，但施工工序復雜，周期過長。

比較分析后，發現2種對策都能解決問題，但方案一簡單、易操作，周期較短，更合理，故最終確定方案一。

4.3 螺栓安裝扭力

1）方案一：在鋁立柱內部加鋁扣蓋，已變形型材不需全部拆除即可整改，但施工成本提高，且鋁扣蓋現場切割不標準，容易脫落。

2）方案二：采用2組短螺栓對擰，獨立安裝，可預防因扭力過大產生的立柱切口變形，但螺栓組裝繁瑣，成本增加，受力不均勻。

3）方案三：采取中長絲牙螺桿，增加固定螺母，可徹底根治并預防由于扭力過大、施工順序不正確等因素而產生的變形，效果顯著。

比較分析后，發現方案一、二施工成本增加過多，且用工量大，效果不理想，并易產生其他隱患；方案三易操作，成本增加少，最為合理，故最終確定方案三。

4.4 橫梁固定措施

1）方案一：在玻璃安裝一側增加補強鋁角碼，可對橫梁進行補強加固，有效防止鋁橫梁晃動。

2）方案二：提高橫梁卡槽及鋁型材加工精度，保證橫梁立柱安裝緊密，可有效防止型材晃動，但材料加工及現場安裝均存在允許的人為誤差，不可能保證合格率達到理想值。

比較分析后，發現方案二要求加工精度過高，現實施工過程中客觀因素較多，達不到預期效果；方案一雖然成本增加，但簡單、易操作，可保證安裝牢固，故最終確定方案一。

5 方案實施

5.1 現場材料亂堆放

通過現場教育，材料管理責任落實到人；安排專人對現場材料進行整理；要求現場采用木方對成品鋁型材進行間隔排列，逐層隔離，確保型材不會由于擠壓而產生變形現象。

5.2 立柱施工工序顛倒

完善技術方案及現場交底；在鋁立柱組裝時對螺栓進行臨時固定，鋁立柱上墻安裝時，優先焊接連接件，使得連接件的間距與鋁型材寬度相同，后扭緊螺栓，焊接完成后可抵抗一部分因扭力過大而產生的變形[7,8]。

5.3 螺栓安裝扭力過大

優化施工方案，補充細部做法，并對工人進行技術交底及教育。要求鋁立柱在與螺栓組裝時，即在切口型材內側加入1個固定螺母，然后安裝外側螺母，同時與內側固定螺母對擰，從而抵消由于固定鋁型材產生的扭力，并能起到更好的穩固作用（圖5、圖6）。

5.4 橫梁固定措施不當

優化施工方案，補充細部做法，并對工人進行技術交底；對施工方案進行優化完善，補充橫梁細部做法，確定加固措施。切口后的型材整體性較差，現場安裝及工廠加工精度誤差大，因此橫梁易產生晃動，按要求安裝橫梁后，采用不銹鋼機制螺絲將補強鋁角碼固定于玻璃安裝一側，從而起到加固橫梁的作用，保證橫梁安裝后牢固、不晃動（圖7）。

圖5 螺栓組裝示意

圖6 螺栓組裝現場

圖7 橫梁固定現場

5.5 施工監測

對本工程A～E共5棟塔樓的南北立面切口鋁型材安裝情況進行檢查，每棟塔樓檢查300個點，本工程南北立面鋁型材安裝后切口無變形合格率及橫梁安裝后牢固合格率提高到96.10%，另將方案實施后1個月作為鞏固期，并對期間施工的A樓6 ～13層、D樓6～9層、E樓6～12層、B樓6～16層、C樓7～20層的鋁合金立柱切口變形情況及橫梁安裝牢固情況做了統計，合格率均達到97%以上。

5.6 施工注意事項

1）項目體量大，因此對大面積的型材施工質量控制務必配備滿足現場需要的專職質量員，并建立健全的自檢、復檢制度。

2）現場施工焊接工作量大，雖未涉及到一級焊縫，但焊接不當極易導致型材變形，因此現場操作工人對該分項工程施工方法必須掌握熟練，并持證上崗，對各標段焊工的焊接工藝水平進行考試評定。

3）需對施工班組的電動工具進行檢查，要求各班組機具維修保養記錄完整，對打入鋁料的螺釘進行檢查，確保現場所使用的螺釘電槍在工作時不會出現螺釘松動的情況，可以保證鋁橫梁固定牢固。

4）對施工過程中涉及的主要型材及輔材進行檢查，包括鋁立柱及鋁橫梁、不銹鋼機制螺絲、不銹鋼螺栓及鍍鋅角鋼。材料進場前，通過了分包、總包及監理審核3道檢測，全部合格后方可進場用于施工。另外，各標段嚴格按照規范要求的材料組數進行送檢復試，并由具有相關資質的檢測單位進行檢測，檢測結果均評定為合格[9-11]。

6 經濟效益

經過以上方案實施，實現了工程目標，通過現場檢查，本次活動后不合格率分別由原來的53%和36.30%均降低到3.90%，大大降低了返工率，減少了后期整改費用，項目共計節約資金16 136元人民幣。

7 結語

本次課題的開展，圓滿地完成了幕墻施工任務，培養了一批質量意識強、經驗豐富的管理人員，鍛煉了一支操作技巧嫻熟的班組，為確保“錢江杯”、爭創“魯班獎”打下堅實的基礎；同時保證了切口鋁型材的施工質量和工期進度，完善了切口鋁型材施工方案的優化，對于幕墻系統繁雜的項目具有可參考價值，對于未施工部分的幕墻安裝工作具有可執行、可復制的指導作用。