異形建筑幕墻設(shè)計及施工技術(shù)探討

曹佃祥

摘 要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展及社會審美觀念的轉(zhuǎn)變，越來越多的標(biāo)志性異形建筑走進人們的視線。異形建筑幕墻的概念是相對于普通的平面建筑幕墻而言的。異形建筑幕墻在設(shè)計與施工中的難度自然比平面幕墻要大很多，因此，針對異形建筑幕墻需要展開更深入的探討。本文將主要圍繞異形建筑幕墻，從設(shè)計階段的BIM應(yīng)用到安裝施工的要點，著重探討技術(shù)的應(yīng)用和質(zhì)量控制，以期能夠?qū)ㄖ粔Ξ愋问┕び兴鶐椭?/p>

關(guān)鍵詞：異形建筑幕墻；設(shè)計；施工

1 異形建筑幕墻工程概述

隨著我國大型公共建筑規(guī)模的不斷擴大以及建筑外形的逐漸復(fù)雜，異型幕墻被廣泛的應(yīng)用在大型公共建筑施工中，給施工帶來了較大的難度。異形建筑幕墻有著幕墻的全部功能，是面板與結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑造型的要求產(chǎn)生了各種異形的變化，達到某種建筑藝術(shù)效果的幕墻。異形幕墻與普通幕墻對比，主要是對設(shè)計、施工的安全可靠性提出更高的要求外。本文將以某國際文化藝術(shù)中心工程項目為例進行探討，本工程總建筑面積13.5×108m2，地下1層（局部3層），地上3～8層，結(jié)構(gòu)為框剪混凝土及外圍彎扭鋼結(jié)構(gòu)，屋面和外立面主要為GRC幕墻，由1萬余塊無一相同的雙曲面GRC板塊組成。

2 基于BIM建模的異形建筑幕墻施工設(shè)計

由于幕墻造型極其復(fù)雜，針對自由曲線的建模特點，本工程使用DigitalProject軟件和Rhino軟件進行幕墻全系統(tǒng)參數(shù)化建模，模型精度可達到0.0001mm。在DigitalProject軟件建立的設(shè)計模型下進行深化設(shè)計，經(jīng)碰撞檢測無誤后，從施工模型中直接導(dǎo)出CAD文件，完成出施工圖。

2.1 深化設(shè)計階段

設(shè)計階段幕墻BIM應(yīng)用主要為深化設(shè)計階段的全系統(tǒng)建模、碰撞檢測、云平臺協(xié)同、MR輔助深化、結(jié)構(gòu)計算、節(jié)點模擬、出施工圖?；谠破脚_協(xié)同的BIM應(yīng)用，將分散的設(shè)計人員以及業(yè)主、總包、分包集成在高效的網(wǎng)絡(luò)平臺中，保證溝通順暢，節(jié)約項目時間成本。通過遠程協(xié)同辦公，將設(shè)計和深化問題提前暴露并解決，減少現(xiàn)場返工，推動進度目標(biāo)實現(xiàn)。利用TrimbleConnect平臺可以分權(quán)限共享BIM文件、圖紙、會議紀(jì)要等；利用Trello平臺可以有效及時地跨地域溝通。將BIM模型通過Navisworks整合，完成碰撞檢測，生成碰撞報告；檢測出的碰撞問題，發(fā)布至Trello平臺，并邀請碰撞問題對應(yīng)方加入討論，問題方修改碰撞后，在Trello平臺中上傳修改后圖片并回復(fù)，各方確認(rèn)沒有問題后再將第二版模型上傳至TrimbleConnect平臺，再從實際施工模型中導(dǎo)出施工圖。

2.2 加工階段

加工階段幕墻BIM應(yīng)用主要為模具參數(shù)化設(shè)計、模具加工圖制作、模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、模具數(shù)字化加工、GRC幕墻預(yù)制加工。GRC加工的傳統(tǒng)模架是在木板上覆蓋白紙，沿白紙所繪曲線切割而成，精度難以保障。本工程GRC的數(shù)字化加工主要體現(xiàn)在模架的加工。將DigitalProject中設(shè)計模型通過插件導(dǎo)出CNC可用文件，然后導(dǎo)入CNC專用數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)代碼逐行運行，驅(qū)動CNC三軸雕刻機銑刀上下、左右、前后高速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)模架板毫米級加工精度。CNC加工后的模架經(jīng)線方向間隔500mm、緯線方向間隔1000mm排布，蒙皮過程隨形貼三層5mm厚板，刮三層膩子，刷一道漆，澆灌GRC砂漿，注漿有一定強度后與背負(fù)鋼架連接，再經(jīng)養(yǎng)護、脫模、表面修整后包裝。

3 異性幕墻的施工與控制

3.1 詳細(xì)組織施工方案

異形幕墻施工的最大缺點是車間化低，對現(xiàn)場安裝工人要求高，質(zhì)量不容易保證。特別是在置于特殊的地理位置，更要重點考慮其建筑外形及尺寸，同時還要考慮施工地處的環(huán)境、濕度等自然環(huán)境因素的影響。為確保項目安全施工、保質(zhì)量、保工期的情況下，需要組織一批幕墻專家，對項目的相關(guān)要求及特點編制周密詳細(xì)的施工進度計劃，確保嚴(yán)格控制各階段順利進行。

3.2 搭設(shè)腳手架

整個構(gòu)筑物的形體為雙曲殼體，工程施工最大難點就在腳手架的搭設(shè)，并且外腳手架必須采用特殊工藝，才能滿足正常的施工需要。根據(jù)工程的實際狀況，反復(fù)測算、研究，并經(jīng)多次專家論證及審核，同意立面采用外挑多排腳手架，采光頂采用滿堂腳手架塔設(shè)，腳手架管共租用約2600t。各個系統(tǒng)之間腳手架錯綜復(fù)雜，為確保搭設(shè)順序需合理，本項目采用全站儀對腳手架的變形進行檢測，實踐證明這項技術(shù)的應(yīng)用既方便施工又保證質(zhì)量。

3.3 測量放線

首先，需要制定出降低主體結(jié)構(gòu)沉降及變形對幕墻安裝影響的措施；對于主體結(jié)構(gòu)的復(fù)核，需要制定出測量放線的專項方案復(fù)核主體結(jié)構(gòu)；提前對幕墻進行“分區(qū)域、分面、分段”的控制方法，對幕墻骨架、制作面板等進行劃分；測量放線之前，首先必須要熟悉圖紙，了解施工順序，施工進度計劃等，同時要根據(jù)施工總平面的布置對劃分好的每個單位的幕墻分別進行合適的控制；）對安裝成形后的效果要有提前的預(yù)計，以確定關(guān)鍵的節(jié)點的設(shè)計、采購、加工、安裝和檢測的方案，對可能在過程中出現(xiàn)的問題，要提前制定相應(yīng)的辦法，才能順利的進行放樣施工。

3.4 幕墻材料吊運

軌道式吊裝運輸方案主要采用工字鋼，通過現(xiàn)場拉彎機拉彎使之工字鋼與采光頂形成一個弧面，并在軌道上架好4個預(yù)先加工好的滑輪嵌入軌道內(nèi)，這樣有效的預(yù)防整體往外傾斜。運輸動力主要采用60kw電動卷揚機，固定于軌道下方，并有效降低卷揚機的轉(zhuǎn)速和荷載。

索道固定式吊裝施工方案用鋼絲繩用卡扣固定在主鋼結(jié)構(gòu)上，索道鋼絲繩在60kw電動卷揚機受力拉緊后用卡扣扣緊，一條索道設(shè)置兩道鋼絲繩，鋼絲繩的間距為4.5～5m，貨架與索道用滑輪連接，保證貨架在上升下降的過程中通過滑輪與鋼絲繩的固定來有序升降，有效的預(yù)防吊裝物的無定向擺動。

4 異形建筑幕墻設(shè)計施工質(zhì)量的提升措施

4.1 嚴(yán)格遵循設(shè)計原則

①異形幕墻的大部分構(gòu)件都是懸掛在建筑物的主體結(jié)構(gòu)之上，不承受主體結(jié)構(gòu)所承受的作用力，并且需要按照保護結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；②在幕墻構(gòu)件設(shè)計時需要考慮的因素很多，例如，重力作用、環(huán)境影響、地震作用、位移等諸多因素；③在對抗震幕墻設(shè)計時，需要考慮設(shè)計部件的抗震能力，保證各連接部件的連接緊密，避免因為外力作用而損壞。

4.2 嚴(yán)把材料、半成品質(zhì)量關(guān)

幕墻材料是保證其施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，更是保證其成品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。例如幕墻施工中使用的龍骨、密封材料、粘結(jié)材料等對幕墻質(zhì)量的影響都很大，所以對這些材料在招標(biāo)階段就要嚴(yán)格控制，材料進場時要嚴(yán)格的檢測，測定其力學(xué)性能和相容性，對于不合格的材料堅決不能在工程上使用。

4.3 要嚴(yán)格進行圖紙會審

現(xiàn)場的技術(shù)人員要嚴(yán)格按照圖紙施工，所以設(shè)計人員在出圖時要仔細(xì)進行審核，組織相關(guān)單位進行圖紙審核，在會上對施工人員提出的問題要給于合理的解釋，并做好技術(shù)質(zhì)量的交底工作，盡可能在施工前就把有可能對幕墻質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素消除。

5 結(jié)語

綜上所述，異形幕墻主要應(yīng)用于大型的公共建筑中，使城市環(huán)境美化的因素之一。因此，在城市的建筑物外墻裝飾中得到了廣泛應(yīng)用。在實際工程建設(shè)中，管理人員與施工人員需要從多方面多角度出發(fā)，運用先進的技術(shù)以及完善的措施確保工程質(zhì)量，為提升整體建筑的穩(wěn)定性提供保障。

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