大跨度異形幕墻系統施工技術的研究

楊成

摘要：基于陜西省植物園溫棚管項目介紹了大跨度異型雙曲面幕墻施工技術的主要內容。本工程體量不大，造型典型。屬于大跨度異形曲面剛性桁架體系結構，外圍采用全玻璃幕墻，規范對這類體系的加工偏差、安裝允許偏差均不適用。基于該項目，開展大跨度非對稱空間鋼桁架結構體系與異形幕墻系統施工技術課題研究，不僅能提高本工程的安全和質量，也為我國日益發展的鋼結構、幕墻工程提供一個工程實踐依據和理論研究數據。

關鍵詞：大跨度幕墻;異型幕墻;幕墻系統

一、幕墻系統構造說明：

（一）南立面圓弧玻璃幕墻系統：2538.00m2

位置描述：南立面圓弧部位±0.000～25.068

結構描述：半隱框幕墻（橫隱豎明）玻璃幕墻

施工方式：按鋼結構橫梁間距（3M）定制籃筐，龍骨安裝操作使用籃筐，玻璃采用真空組合吸盤加吊車吊裝

（二）北立面平面玻璃幕墻系統：2680.88m2

位置描述：北立面平面部位±0.000～24.112

結構描述：半隱框幕墻（橫隱豎明）玻璃幕墻

施工方式：按鋼結構橫梁間距（3M）定制籃筐，龍骨安裝操作使用籃筐，玻璃采用真空組合吸盤加吊車吊裝

（三）北立面入口圓弧幕墻系統：98.32m2

位置描述：北立面入口部位6軸～7軸向外3500mm圓弧頂，±0.000～6.000

結構描述：隱框玻璃幕墻

施工方式：龍骨安裝操作使用門式腳手架，玻璃采用真空組合吸盤加吊車吊裝

（四）入口幕墻門系統：60.90m2

位置描述：北立面入口部位6軸～7軸向外3500mm立面，±0.000～6.000

結構描述：隱框玻璃幕墻

施工方式：龍骨安裝操作使用門式腳手架，玻璃采用真空組合吸盤加吊車吊裝

（五）屋脊鋁單板幕墻系統：1489.88m2

位置描述：半月形玻璃幕墻體頂部造型

結構描述：隱框鋁單板幕墻

施工方式：鋼桁架頂滿鋪鋼板進行鋼龍骨安裝，鋼龍骨搭平臺安裝鋁單板

（六）電動遮陽簾系統：5218.88m2

位置描述：玻璃幕墻內側

結構描述：電動遮陽簾

施工方式：維修馬道或籃筐安裝

（七）幕墻電動排煙窗系統：72樘? 144套

位置描述：玻璃幕墻開啟扇

結構描述：雙電機系統帶同步器及智能控制系統，并接入消防聯動

施工方式：維修馬道安裝

（八）屋脊鋁單板電動百葉系統：7.04m2? ?11樘

位置描述：屋脊鋁單板北側下部，每跨居中800*800一樘

結構描述：成品防水防潮電機電機系統帶智能控制系統，并接入消防聯動

施工方式：維修馬道安裝

二、施工重難點技術管理措施

本項目為異形體結構，而且是非對稱（南北向），施工過程應充分考慮非對稱體系的受力平衡。我們根據原有建筑及結構圖紙設計了整個建筑的BIM模型，外形定位進行全信息化管理確保外輪廓尺寸，力系平衡施工將貫穿整個項目施工。

（一）測量放樣施工：

桁架系統的基礎混凝土推力支座為三維六自由度空間約束體系，常規放線方法及測具無法準確把握基準位置及基準方向，根據設計文件采用BIM技術建立桁架系統模型，通過模型向指定基準面投影確定理論放線模型，制定三套投影方案進行比較，根據現場實際情況選擇最優方案。

（二）主體結構為整體焊接桁架體系

東西跨度105M，南北跨度39M，考慮現實運輸便利及吊具承載極限要求，主承力桁架應按榀進行吊裝，水平桁架現場吊裝，空中對焊。本項目南、北坡桁架為非對稱系統，推力不平衡，整個桁架系統在未閉合前會發生向南傾斜變形，如發生此情況水平桁架將無法合龍。平衡吊裝工藝和吊裝過程的位移變形監測及矯正進行控制，①采用BIM技術建立空間模型，測量桁架頂點坐標位置，吊裝過程采用全站儀監控坐標數據與計算數據的吻合;②采用有限元（SAP2000）計算方法對每榀桁架吊裝過程可能產生的變形及位移進行分析，提前預知變形量及變形方向，在影響變形關鍵點施加反向支撐。

（三）幕墻定位點及分格線龍骨定位和定向

幕墻的放線定位必須依據理論軸網來確保幕墻的實際外輪廓包絡面滿足理論外形要求。根據BIM系統模型確定的參照平面

幕墻放線的定位基點為A軸與1軸和12軸兩個交點A1、A2;幕墻豎向分格的水平投影線需按照上圖綠色參照面尺寸確定間距，以A1點為圓心按圖示分格尺寸（2450）為半徑做圓，與綠色參照面交點即為±0.000標高面分格點，以此類推確定其它底部分格點;底部分格點確定后根據其所在參照平面做與水平面70°線，按照參照平面視圖標識的尺寸確定頂部分格點，連接上下分格點即為該豎向分格線;

（四）南北立面幕墻為非對稱結構，安裝先后順序應平衡施工

南立面為弧形面，與水平面夾角為70°，北立面為平面與水平面夾角40°，南北面的推力不平衡，推力比為，南北面龍骨及面板安裝應按0.3055比例，均衡施工。

（五）玻璃板塊自重較大，安裝難度較大

玻璃板塊尺寸基本在1500X2140～2550之間，四片8mm厚玻璃合成，最大重量約301KG，施工現場必須依靠設備吊裝，我們考慮施工現場購置真空組合吸盤兩套，120T吊車兩臺。由于本項目限定工期較緊張，施工時視吊裝進度及時增加組合吸盤數量。

（六）現場不能搭設腳手架

根據現場的施工條件，項目南面及建筑內部不能搭設腳手架，給幕墻的龍骨安裝施工作業增加困難，根據鋼結構條件和鋼結構預留給幕墻荷載（150KG/M2），采用掛籃設備施工。

采用BIM系統的自動分網、指定要求分網及自適應嵌板等人機智能交互技術直接模擬安裝過程，快速定位龍骨位置、自動生成嵌板數據，極大提高安裝效率和安裝精確性，總結本工程的經驗，結合國內外復雜形面的幕墻施工技術，將本工程的研究成果進行深化，在企業內部形成幕墻工程的BIM技術指導文件。