工程中鋼結構立體魔方施工工藝控制的研究應用

周桃香

摘 要：文章從技術角度出發并結合實際案例工程實踐，通過對“三館”工程鋼結構鋁板“魔方”造型的工藝控制的介紹，主要闡述了施工中鋼結構的連接及穿孔鋁板的施工工藝流程及技術要求。希望對建筑同行在同類施工上有借鑒作用。

關鍵詞：鋼結構 工藝控制 安裝控制

中圖分類號：TU974 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（a）-0029-02

幕墻是建筑的外墻圍護，是現代大型和高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質墻體。由面板和支承結構體系組成的，可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護結構或裝飾性結構。簡言之，是將建筑穿上一件漂亮的外衣。幕墻的材質主要有玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻，施工工藝和施工方法已為廣大施工人員掌握，國家也有相應的質量驗收規范。幕墻范圍主要包括建筑的外墻、采光頂和雨篷。

中國建筑幕墻經過了20多年的發展，主要以金屬幕墻、玻璃幕墻和石材幕墻為主。鋁板幕墻以其質量輕，強度高，易加工成型，質感獨特，色澤豐富、持久，而且外觀形狀多樣化，可回收利用，節能環保，工廠成型，安裝施工方便快捷，對如今復雜造型的外墻裝飾具有極強的適應性，同時拓寬建筑師的設計空間，得到了人們的廣泛認同。不過目前鋁板通過幕墻形式裝飾雕塑藝術還是鮮兒少見的。

馬鞍山市“三館”工程，為馬鞍山市科技館、青少年宮、婦女兒童服務中心建設工程的簡稱，位于馬鞍山市太白大道與印山路交匯的東南角。占地面積65 842 m2，總建筑面積50 976 m2，與馬鞍山市文化廣場和博物館、圖書館、大劇院相鄰。三館工程總投資5.41億元，其中，建設資金3.49億元，展教工程投資1.92億元。整個建筑設計為6層單體建筑，其中地上5層，地下1層，分為展示展覽區、兒童活動區、文體活動區、教育培訓區、咨詢辦公服務區及地下空間。

大門入口處仿魔方雕塑采用鋼結構骨架，鋁板外飾面裝飾效果。首先，通過對穿孔異型鋁板幕墻精確測量放線和深化設計，采用合理的構造型式，實現鋁板拼縫的完美結合，達到了外觀精致的效果。其次，通過對骨架系統每個重要部位科學的力學計算，考慮風壓、自重、地震、等作用對幕墻系統的影響，對埋件、連接系統、鋼骨架、面板及焊接進行仔細校核，保證雕塑幕墻的穩定性。第三，采用合理的連接方式，保證幕墻變形后的恢復能力，確保幕墻的整體性，避免鋁板因外力引起變形，防止幕墻表面出現鼓凸或凹陷。同時采用合理的固定形式來保證幕墻表面的平整度，杜絕因板塊間固定點受力不一致引起面板變形而影響外飾效果。現就門廳處仿魔方雕塑在施工過程中的工藝及質量控制進行介紹。

1 工藝原理介紹

（1）首先利用計算機軟件建立軸線及鋼結構點位坐標圖，采用經緯儀對倒椎體點位進行精確測量，測出鋼結構立體各面分格點位。

（2）運用CAD制圖軟件繪制軸線圖，繪制幕墻各構造層位置曲線，對每段平面曲線按幕墻分格數進行分段，提取各分段點的坐標，即幕墻分格縫的中心線坐標。建立幕墻分格圖，根據平面分格尺寸繪制鋁板飾面板立面分格圖，繪制分格縫線，然后標注鋁板塊尺寸，作為飾面板定尺下料的依據。

2 魔方的工藝骨架組成

施工工藝：安裝骨架基座埋件→多角度測量放線→縱向主龍骨的安裝→橫向龍骨連接件的焊接→異形鋁板的安裝→注密封膠→清潔→工程驗收。

魔方主要采用鋼結構為骨架，構件Q235B鋼。骨架總高度為10.35 m，矩形8.5 m×4.1 m鋼框架，上口寬度為8.43 m，下口寬度為0.8 m。與地面傾斜30°角。通過理論模型圖在電腦AutoACD圖形分格精確尺寸。實際操作中保證基準軸線精度要求在2～3 mm以內，又采用鋼尺測量出不同點位間距離與理論尺寸進行比較復核，全部吻合要求后，用經緯儀將軸線投影到地面上，布置好軸線控制點。為后序的鋼架安裝提供基準。魔方靠墻體一側依附于一層、二層和三層結構梁處均采鋼梁與混凝土結構鋼板焊接，鋼架底座通過用12厚鋼板與化學螺栓和地面連接，再用工字鋼與鋼板焊接固定最低標點。縱向四根鋼桁架采用16#槽鋼，橫向采用四道18#工字鋼，組成基本骨架。考慮鋼件的抗彎扭性性能，及風荷載、雪載都將加到鋁板飾面上，中間采用雙角鋼（L110×8，填板〥=10 mm）交叉連接增加兩段的固定鏈接，以增強整體結構的穩定性。連接件與主體鋼結構預設錨板滿焊，焊縫采用三級焊縫，防腐處理采用一道磷酸鋅底漆，二道環氧云鐵中間漆。

3 施工中的工藝控制

（1）焊接前應把鋼柱表面清理干凈，根據對接后的長度尺寸，在準備對接的角鋼上劃線，劃線前應滿足兩個要求：①保證對接槽鋼的最小長度要大于200 mm。②長度方向上應留有2～3 mm的余量。切割線應垂直于腹板，腹板上切割線應成45°夾角。用半自動火焰切割機沿劃線下料，下料后用半自動火焰切割機或砂輪機在槽鋼內側面開45°單V形坡口。切割面應光滑平整，無缺口。拼裝前把兩根準備拼裝的鋼材倒扣于平臺上，然后調整兩鋼材的直線度及間隙，點焊固定。最后采用熔透對焊，并要求所有鋼材焊接做無損檢測，確保焊縫質量要求。

（2）異型鋁板造型安裝控制。因為是仿魔方造型的雕塑，要求有一種立體感和空間感。采用穿孔鋁板做成的凹凸造型美觀，立體感很強，特別是四邊對角，彩色的選用讓整個的鋁板造型空間感特別強烈。穿孔鋁板采用3 mm厚，表面氟碳噴涂，飾面鋁板、邊框、焊接栓釘、加強肋和膠條等由工廠組裝成型，運至現場后人工安裝。穿孔鋁板它板鋼性好、重量輕、強度高。同時耐腐蝕性能好，氟碳漆可達25年不腿色。首先，施工中穿孔鋁板骨架要按彈線位置準確無誤地將經過防銹處理的焊接在鋼柱上。安裝時應隨時檢標高和中心線位置對面積較大、以保證骨架豎桿鉛直和平整。帶有凹凸造型的骨架按圖控制立柱的安裝，立柱安裝標高偏差不應大于3 mm，軸線前后偏差不應大于2 mm，左右偏差不應大于3 mm；相鄰兩根立柱標高偏差不應大于3 mm，同層立柱的最大標高偏差不應大于5 mm，相鄰兩根立挺距離偏差不應大于2 mm。掛鉤間距不大于300 mm，厚度4 mm，鋁合金龍骨上設M8固定螺桿，外套2 mm厚的抗震防噪聲尼龍套，鋁板組件通過鋁掛件掛接在掛接螺桿上。穿孔鋁板上設U形鋁作為加強筋，間距不大于400 mm，保證鋁板的平面剛度。安裝鋁板通過測量放線，按施工圖用鉚釘或螺栓將鋁板飾面逐塊固定在鋼方管骨架上。

4 結語

“三館”工程已于2012年5月竣工，并投入使用。該雕塑造型通過鋼骨架與穿孔彩色鋁板的結合施工，解決了基座斜撐受力的技術問題，同時在質量控制中也得到了很好的保證。此方案隨小，但在實施過程中精度很難控制，通過各方努力也獲得了良好的效果。

參考文獻

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