裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻安裝技術

白占林， 何 波， 任超平， 付效鐸

（中建八局第三建設有限公司 北京分公司,北京 100097）

為追求建筑外立面的新穎造型，近幾年對變曲面鋁板幕墻的應用較為廣泛，但是對于超大型裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻的安裝存在短板［1］。北京民航營業(yè)大廈改造項目采用超長超厚變曲面鋁板作為部分外立面幕墻，形成了一套裝配式龍骨變曲面厚鋁板施工技術。

1 工程概況

北京民航營業(yè)大廈改造項目總建筑面積28 330 m2，其中A座建筑面積17 263.7 m2，地上7層，地下1層；B座建筑面積10 856.1 m2，地上6層，地下3層。

外立面設計為鋁板幕墻及玻璃幕墻。鋁板利用特殊加工工藝，A座建筑東西側(cè)立面幕墻采用局部的變曲面造型，鋁板厚度為5 mm，采用現(xiàn)場裝配式龍骨［2］。見圖1。

圖1 北京民航營業(yè)大廈變曲面造型

根據(jù)初始三維數(shù)據(jù)，采用BIM軟件進行變曲面板及龍骨支撐體系的深化設計。骨架采用小單元式構(gòu)件進行組裝，根據(jù)變曲面鋁板的彎曲造型，龍骨做相應的冷彎處理，加工廠根據(jù)BIM軟件下料，車間焊接拼成小單元構(gòu)件，運達現(xiàn)場等待安裝。

2 重難點分析

1）作為整體改造工程，對原始結(jié)構(gòu)軸線、標高、邊線進行測量校核為工程重點。

2）幕墻的連接方式是工程的難點。采用預制裝配式骨架支撐系統(tǒng)，主骨架采用鋁合金主龍骨，通過三維調(diào)節(jié)件與主體結(jié)構(gòu)連接。曲型鋼龍骨根據(jù)變曲面鋁板造型，采用BIM軟件進行下料加工，車間整體預制加工完成，與鋁合金主龍骨連接采用螺栓連接，減少了現(xiàn)場焊接作業(yè)。

3）變曲面鋁板深化設計及安裝是本工程的難點。東西側(cè)層間遮陽造型為變曲面鋁板，板面大、造型復雜，變曲面鋁板采用密拼結(jié)構(gòu)，不打膠，鋁板拼縫施工的質(zhì)量要求高。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

深化設計→加工制作→測量放線→埋件安裝→主龍骨安裝→鋁制連接件安裝→小單元龍骨構(gòu)件→防水襯板→雙曲鋁板安裝。

3.2 操作要點

3.2.1 深化設計

根據(jù)初始三維數(shù)據(jù)，采用BIM軟件建立雙曲鋁板造型初步模型，進一步的采用精度較高的BIM軟件進行雙曲面板及龍骨支撐體系建模及深化設計。根據(jù)立面效果圖及風格圖，結(jié)合鋁板加工技術最終確定雙曲鋁板板塊尺寸并進行多曲面板排版編號，為車間加工提供數(shù)據(jù)。見圖2。

圖2 鋁板初步模型

主骨架采用200系列鋁合金主次龍骨，通過三維調(diào)節(jié)件與主體結(jié)構(gòu)連接，曲形鋼龍骨根據(jù)雙曲鋁板面造型采用BIM軟件進行下料加工。曲形鋼龍骨采用小單元形式在加工廠焊接成型，小單元構(gòu)件與主龍骨采用專用T形件進行連接。施工現(xiàn)場主次龍骨安裝完畢，用電葫蘆將到場的單榀雙曲面鋁板骨架按照排版順序依次安裝，與主次龍骨連接成一個骨架整體。見圖3。

圖3 裝配式龍骨支撐系統(tǒng)

3.2.2 變曲鋁板的加工制作

雙曲面鋁板加工采用蒙皮拉伸技術［3］，與數(shù)字雕刻的高精度胎膜整體拉伸一次性成型，鋁板拉伸到一定程度，與胎模表面完全吻合，待內(nèi)應力消除后，即可得到所需的變曲面板后續(xù)打磨拋光，噴涂處理。為保證變曲鋁板現(xiàn)場的安裝質(zhì)量，出廠前采用預拼裝校驗，經(jīng)檢驗合格方可出廠。

3.2.3 測量放線

1）根據(jù)基準線及施工圖紙放出外立面的控制線，進一步放出龍骨定位線，由于工程質(zhì)量要求高，測量放線是施工質(zhì)量的前提基礎。采用多次放線進行復核，校核無誤后方可進行下一道工序的施工。

2）根據(jù)設計圖紙要求，建立每層的建筑平面控制網(wǎng)。見圖4。

圖4 平面控制網(wǎng)

3.2.4 埋件安裝

原結(jié)構(gòu)檢查完畢之后，埋件依據(jù)分隔線安裝；然后進行鋼轉(zhuǎn)接件的安裝，鋼轉(zhuǎn)接件在車間通過焊接的方式與埋板連接在一起，埋板采用化學錨栓的固定方式。見圖5和圖6。

圖5 埋件布置

圖6 鋼轉(zhuǎn)接件安裝

3.2.5 主龍骨安裝

1）主龍骨與埋件連接采用鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件，利用T形螺栓一端與槽式埋板進行連接，避免現(xiàn)場大量焊接，大大提高了安裝效率與準確度。見圖7。

圖7 轉(zhuǎn)接件安裝

2）鋼轉(zhuǎn)接件另一端采用M12不銹鋼螺栓與豎向龍骨連接，轉(zhuǎn)接件及鋁型材的螺栓孔在加工廠用機器批量成孔，見圖8。

圖8 豎向龍骨安裝

3）龍骨用吊掛形式從下往上安裝，先安裝最下層豎框，安裝完成后需檢查各面框的位置是否與設計相符。

4）豎框與豎框連接。安裝基準層豎框以上的豎框時，先把豎框抬至相應的安裝位置，下端插入固定好的鋁合金套心中，兩豎框間墊入20 mm厚的墊片，將豎框放直，上端放入套心，將不銹鋼螺栓穿過轉(zhuǎn)接件、豎框、套心，將三者連接在一起，調(diào)整滿足要求后進行固定，同時將20 mm厚的墊片撤出，由此可以保證豎框上端固定，下端可伸縮，在溫度發(fā)生變化時，豎框有一定的伸縮范圍。見圖9。

圖9 豎向龍骨整體安裝

3.2.6 鋁制連接件安裝

1）豎向龍骨安裝之前，將與龍骨槽口配套的鋁制連接件穿入其中，待龍骨整體安裝完畢后進行下一步工序。

2）根據(jù)設計圖紙標高要求，將已穿入的鋁連接件進行標高調(diào)整及固定，與豎龍骨連接成一體。見圖10。

圖10 鋁連接件安裝

3.2.7 小單元龍骨構(gòu)件安裝

根據(jù)設計標高要求，將上側(cè)鋁連接件定位固定，待單元構(gòu)件就位后進行安裝。單元構(gòu)件與上側(cè)鋁連接件通過螺栓進行連接，待下側(cè)單元構(gòu)件支腿與下側(cè)鋁連接件吻合后進行螺栓擰緊固定，采用防松動螺栓。待一層小單元構(gòu)件安裝完畢，采用加工好的L50 mm×4 mm角鋼進行縱向螺栓連接［4］。待骨架安裝驗收完畢，進行下一道工序。

3.2.8 防水襯板安裝

為保證幕墻整體防水性能，采用4 mm厚鋁塑復合板作防水面。防水襯板之間以及與凸出連接件的密封采用中性耐候膠。刮膠應沿同一方面將膠縫括平，同時應注意密封膠的固化時間。

3.2.9 變曲面鋁板安裝

本工序為最后一道工序，進行之前，加工廠已按照板塊安裝順序進行加工編號，板塊到達現(xiàn)場進行觀感質(zhì)量等二次檢查，檢查無誤后準備進行安裝。見圖11。

圖11 鋁板安裝節(jié)點

變曲面鋁板系統(tǒng)采用插接式，保證了開放式外觀效果。為了在美觀和防水上達到雙效果，在施工過程中要嚴格要求作業(yè)人員，關鍵板塊部位每個施工作業(yè)人員必須進行樣板操作訓練，達到要求后方可讓其進行作業(yè)。

4 質(zhì)量控制措施

1）由于鋁板開縫，兩側(cè)的圓弧角在光照情況下會出現(xiàn)反光，造成視覺上一條白線。樣板施工發(fā)現(xiàn)此問題后，通過研究試驗，對開縫位置兩側(cè)倒角磨砂處理，解決了此問題。

2）由于鋁板超厚超大，加工過程中，容易出現(xiàn)圓弧不順直、局部輕微坑洼等問題。需要注意模具加工尺寸更加精確，拉伸鍛造打磨精細化處理。

3）采用開縫處理，為了保證安裝，縫隙為2 mm，實際安裝過程中縫隙控制不均勻，存在局部鋁板安裝不進去的情況。后續(xù)施工采取定位放線，鋁板尺寸及縫隙都劃線定位，嚴格按照尺寸安裝。

4）由于鋁板超厚超大，運輸過程中，存在變形現(xiàn)象。采用雙層氣泡保護膜進行包裝，變曲面鋁板角碼一側(cè)向上放置，采用順曲方式進行運輸，鋁板必須采用綁帶固定，綁帶與鋁板接觸位置采取保護措施，防止相互摩擦對鋁板造成磨損。

5）由于鋁板較大，安裝后糾偏比較困難，在施工過程中，每層平面鋁板以兩個軸線間三個分格設為一個批次，安裝完成驗收合格后繼續(xù)安裝。采用掛線控制水平質(zhì)量，施工過程中在樓座可視遠距離范圍采用高清望遠鏡觀察安裝質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時通知施工人員進行糾偏。

6）變曲鋁板不合格整改措施。現(xiàn)場微調(diào)曲率，對變曲龍骨復核，保證與變曲面鋁板匹配。因鋁板存在平整度問題，采用吸盤向外拉拽，直至合格。曲率與設計偏差較大的返廠，更換滿足要求的新鋁板。

5 結(jié)語

鋁板在幕墻中的應用比較廣泛，但是采用超過5 mm厚的鋁板并且是變曲的形式是極為罕見的，本工程在施工過程中，對裝配式龍骨變曲面厚鋁板幕墻的加工及安裝的原理、工藝流程以及技術要點進行了系統(tǒng)的闡述,所提出的成套施工技術具有較大的應用價值,施工中遇到的施工難點及處理方法，對建筑工程中遇到類似的幕墻工程提供了有益參考。