輕裝配式幕墻施工探討

吳雙旋 上海市建筑裝飾工程集團有限公司 幕墻分公司項目經理 中級工程師

1 建筑幕墻構造分析

近年來，國務院辦公廳、住建部對于裝配式建筑相繼提出發展和指導意見，并就短期目標提出了具體要求，即至2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上。

作為建筑外圍護結構的建筑幕墻，自80年代引入中國以后，也越來越多地出現在各類建筑體上。究其原因，除了更具現代感、更多豐富的建筑立面體現能力之外，也和建筑幕墻在過去的30年間，不斷尋求集約化工廠制作和系統化現場裝配的施工形式有著密切的關系。這種施工形式契合政府所提倡的裝配式建筑形式。尤其是單元式幕墻，依托幕墻企業完善的設計、生產、施工和使用維護全過程標準規范體系，使得現場施工工序簡單化、安裝進度高效化，安裝精度可控性和施工搭接靈活性大大提高。

建筑幕墻是由面板與支承結構體系（支承裝置與支承結構）組成、可相對于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墻。而其中的單元式幕墻是由各種墻面板與支承框架在工廠制成完整的幕墻結構基本單位，直接安裝在主體結構上的建筑幕墻。現在的新建高層、超高層基本采用的都是單元式幕墻的圍護形式。然而，建筑成本高、幕墻形式相對單一、安裝條件有限等也制約了單元式幕墻在其它類型建筑中的廣泛運用，在這些類型建筑中更多的還是采用構件式（或稱框架式)建筑幕墻。該種形式是現場在主體結構上安裝立柱、橫梁和各種面板的建筑幕墻。比較上述兩種幕墻形式，毫無疑問單元式代表了裝配式現代建筑施工發展的方向。建筑幕墻常規施工工藝是：

（單元式幕墻則是把后三個工序2、3、4集合為一次性板塊安裝）

按照幕墻結構特點，豎向龍骨為按照層高整根通長布置，橫向龍骨依據幕墻分格要求分段安裝于豎向龍骨間。單元式幕墻單元板塊橫向尺寸與構件式相同，而豎向尺寸為樓層層高，故板塊尺寸體量大，除了造成建筑工程經濟指標約束因素以外，在施工場地堆放及二次運輸、吊籃施工布置條件，室內空間板塊堆放等等方面也受到限制，所以并非全部幕墻建筑都適合采用單元式幕墻施工，轉而采用構件式幕墻方案。雖然構件式幕墻整體裝配化程度較之單元式幕墻不足，但構件式幕墻還將是幕墻形式中的重要組成部分。

2 輕裝配式幕墻施工方法

在構件式幕墻中，有時會碰到一些諸如鋁方管格柵飾面、條窗層間小鋁板飾面等較為輕型、密分格的幕墻結構—外幕墻密柵裝飾結構。在合理考慮經濟指標的同時，改進、提高該類構件式幕墻構造的整體裝配施工比重（類單元式）就是本文討論的方向和重點。本文中將這類情況，稱之為輕裝配式幕墻結構。下面以是開放式鋁方管格柵飾面的例子。

某大廈裙房外立面改建工程，原立面為小瓷磚飾面，每層高4.9 m，共5層。方案采用250mm（寬)*40mm (深）*3mm（厚）鋁方管制作開放式格柵幕墻。橫向方管布置依次為平面(綠色)、逆時針20度（紅色）、順時針20度（黃色）間隔布置，格柵幕墻面積約5500m2。腳手架配合施工，施工期90天，施工期間大廈正常營運。（圖1）

2.1 項目特點、難點分析

經與設計院的溝通以及現場實地勘探得知，如果按照傳統幕墻工藝，先安裝后置埋件、豎向鋼龍骨，再焊接橫向鋼龍骨，然后逐根安裝格柵方管，該項目存在以下難點：

(1)該項目處于市中心，施工時大廈還要正常營運，造成施工場地狹小，施工臨建布置困難，材料運輸只能依托腳手架；傳統工藝施工噪音大、投入勞動力多、現場電焊工作量大，安全隱患明顯；

(2) 原墻面總包方尚需新做防水、外墻保溫等處理，施工搭接多，工期緊；

(3) 立面由于是鋁方管按不同角度排列組成，對于安裝角度的精度要求嚴格，否則在面光時，極易產生光反射偏差，從而無法達到設計效果。

2.2 輕裝配式施工方案

圖1 立面設計圖

圖2 小單元板塊橫向剖面圖 （示意圖）

針對前述上述難點，項目組會同設計部進行方案探討和論證。從施工工藝方面提出輕裝配式幕墻施工的解決思路。將施工工藝中的3、4兩道工序（安裝橫向龍骨、安裝面板）合并,整個施工工序如下圖：

工序1、2保持不變。工序3程序如下：

在加工廠按加工圖紙切割、斷料、打孔，加工鋁方管、鋁合金橫梁、不同角度的鋁合金轉接角碼。然后將數根鋁方管，通過轉接鋁角碼用不銹鋼螺栓固定在上下2根子母鋁合金橫梁上，制作成小單元板塊。鋁合金橫梁兩頭開掛裝孔。（圖2）（圖3）

小單元板塊運到現場后，按排版布置圖，將相應板塊用不銹鋼螺栓掛裝到相應豎向龍骨掛碼上，調整好三維，鎖緊固定螺栓，一個單元板塊安裝完畢。

本施工方案優點在于：

(1)工期縮短

圖3 小單元板塊豎向剖面圖

原橫向鋼龍骨現場安裝、焊接預計工期25天。首先現在改為小單元板快的鋁合金橫梁，與豎向龍骨直接螺栓連接。取消了現場橫向鋼龍骨，節省了該工序所需要的工期。其次在施工現場進行后置埋件布置和安裝豎向龍骨階段的同時，公司加工工廠完成小單元板塊成品批量生產，數根裝飾方管組合成的小單元板塊，在成品面層安裝階段較之于原工藝逐根安裝的方式，工效提高更是顯而易見的。

(2)質量保證

工廠化制作，數控機床切割、斷料、打孔，提高了產品系統的精度，產品質量更便于管理、控制，從而確保裝飾方管斜面角度充分滿足圖紙要求。

(3) 與總包施工搭接更充裕、靈活

在局部豎向龍骨制作完成的區域，由于現場橫向龍骨制作的取消，總包方能更早進入保溫、防水施工，而且操作面順暢。工廠化小單元板塊的高效制作，使得該區域總包方施工完成后，幕墻面板能第一時間進行安裝。從而使整個外墻工程參建各方施工流水搭接更為合理、緊密。同時也使得總工期較之使用傳統幕墻施工工藝大為縮減。

(4)確定輕裝配式幕墻施工方案后，后續就是確定小單元板的具體尺寸體量。按建筑設計要求，考慮層間窗的裝飾高度，將每層橫向分為三個分格，故板塊高度為1.6m左右，寬度確定主要考慮幾方面：豎向龍骨橫向間距、窗間板塊分格、面層完成面進深等，同時兼顧板塊大小要適合腳手架間人工垂直、橫向搬運、安裝、綜合工程經濟指標。經過綜合計算、考量，寬度定為5條鋁方管合并為一個單元格柵板塊，常規尺寸為1600*1290mm，板塊總量約為45KG/塊，豎向鋼龍骨間距1310mm。

初步方案確定后，設計部按國家相關工程技術規范對其進行了結構計算和復核，工程部最終確定了施工方案。

3 輕裝配式構件幕墻的前景、發展

工程按前文所述輕裝配式施工工藝順利完工，工期80天。作為工程的參與者，以下一些方面和大家探討：

(1)隨著勞動力成本、年齡結構的變化，現場勞動力配備精化、勞動強度降低、施工工藝優化、簡化迫在眉睫；

(2)工業化、集約化半成品生產對于原工程現場，勞動密集型工藝流程的替代比率，代表了施工企業的設計、施工水平的高度；

(3) 工廠標準化生產，承接了關鍵質量控制點的合格率保證，疏解了對于一線技術工種的依賴程度，降低了整個工程的不可控因素；

(4)工程現場施工工序的簡化，也直接有利于提高工程安全文明施工水平。

終上所述，建筑工程發展方向必然是以裝配式為主。建筑行業參與者都會在其中共同發展、不斷進步。就本文所述的輕裝配式幕墻施工中的案例，其實在埋件布置和豎向龍骨工序中，也必然有可改進的方向，希望有機會在今后的文章中和同行們探討，共同推動建筑行業的工業化、現代化發展。