弧曲面幕墻施工技術研究

卜學銘

（北京中外建建設發展有限公司 北京 100192）

當前，建筑造型逐漸由傳統矩形向各種不規則形狀、弧形線、曲線形轉變，弧形線、曲線形的建筑立面造型因輕盈飄逸、靈動等特性受到廣大設計師的青睞，各城市新建地標性建筑也多采用弧形線、曲線形的立面建筑造型。建筑幕墻多作為公共建筑的外立面圍護結構，在傳統幕墻施工工藝中，立面為曲線形（尤其是內凹曲線）的幕墻存在空間定位難、吊籃多次安拆以適應外立面造型、幕墻板塊吊裝困難等問題，嚴重制約曲面幕墻的應用，曲面幕墻施工技術亟待革新。

為解決上述問題，通過分析某實際工程重、難點，優化傳統幕墻吊籃豎向爬升或下降施工工藝，提出一整套關于曲面幕墻的施工技術。

1 建筑幕墻施工特點分析

建筑外墻裝飾的幕墻作業和其他工程的作業實施有著許多不同點。第一，幕墻作業涉及的工序非常繁雜，整體操作難度大，高空作業多，并有一定的危險性。詳細作業包括物料的分割、板材的干掛、板材的銜接等。同時，對于其作業實施的質量與協調程度要求很高，所以，相對于其他工程來講，幕墻項目的作業技術更有難度。第二，幕墻項目的作業區域絕大部分都是在室外、高空進行，很容易受到外界環境與氣候的影響，例如，在雨季，就不能實施幕墻銜接部位的密封作業，不然很容易受到雨水的侵蝕，銜接不牢固。

2 建筑幕墻的必要性

我國人口眾多，不同的人群對于建筑的需求情況也有所不同。在當下綠色環保的政策領導過程中，人們越來越關注建筑項目的節能性，這樣不僅可以節約有限資源，避免浪費的情況，還能夠實現經濟的快速進展，為建筑行業帶來更大的利潤與市場。所以，節能幕墻的應用非常有必要，其能夠實現建筑的基礎節能需求，對其實施詳細的設計分析也是非常關鍵的［1］。

3 工程概況

某大型商業綜合體項目占地總面積為9.2萬㎡，建筑總面積為113萬㎡。項目被分成A區、B區兩個區域作業，A 區有65萬㎡，涵蓋辦公與酒店綜合建筑、辦公與住宅綜合建筑、住宅塔樓、地下室等。本項目的塔樓建筑造型為風帆的形式，整體外觀是立面的弧形曲面幕墻，詳情如圖1所示。

圖1 重慶來福士項目

3.1 曲面幕墻的作業實施重點

3.1.1 曲面幕墻的總體測量技術

應用BIM技術，對項目的總體輪廓與幕墻作業部分進行建模，這樣能夠精準地獲取幕墻作業的框架構造細節與零件的預埋點。首先，需要核實好水平方向、垂直方向的各個定位點，將定位的數據輸入BIM建模，就能夠利用RTS機器人及全站儀設備找到幕墻作業的框架及板材銜接的精準位置，這樣可以優化幕墻的作業準確度，在后續的核查環節，可以測出幕墻框架的各個定位點，按其標準，核實幕墻板材銜接的詳細位置及間距的把控，能夠將板材與框架銜接部位的誤差降到最低［2］。

3.1.2 可靈活調控的吊籃裝置

參考原有的幕墻作業實施技術，本項目的幕墻吊籃作業中設計了一種能夠自由調控長度的吊籃管材，該管材可以隨意伸縮長度，隨時對其位置進行調節，可以使吊籃裝置與懸掛繩索隨時拉緊或放松，讓吊籃裝置實現各種角度進行自主升降，可以在類似的幕墻項目中廣泛應用，節省了傳統吊籃做法需要反復拆裝的步驟，如圖2所示。

圖2 吊籃斜向爬升示意圖

吊籃裝置頂部懸掛部位的具體移動情況需要參考實際的作業數據。首先，找到基準點——塔樓建筑中立面的最下方。其次，參考該部位的位置標記，算出各個樓層不同的位置定點，做好標記，再使用函數計算，帶入項目的曲面幕墻弧度數據，經過精準的計算后，得出各個線段的縱向定位點。最后，依據其縱向定位點，找到吊籃裝置的上部銜接區域［3］。

3.2 幕墻板塊吊裝軌道系統

幕墻的外部吊裝系統作業需要配合循環軌道設施，再裝置好分層的格柵，可以把格柵利用軌道的循環送至作業實施需要的樓層處，詳情參考圖3，采用這種獨特的軌道式吊裝系統，能夠減輕項目的資金投入，降低大型吊裝設備的使用頻率，從而進一步優化成本，并且這種吊裝系統能夠實現多次利用。

圖3 吊裝軌道系統

3.3 弧曲面幕墻空間三維放樣技術

風帆外形的曲面幕墻構造主要是在其橫向方位及縱向范圍的兩個控制點處定位各自的構造形式，并且都是曲面的形態，因此，詳細的作業實施很有難度。首先，需要參考主體結構的形態，將其導入BIM 系統進行建模。其次，在獲取到詳細的框架銜接位置、板材的干掛位置、相關金屬零件的預埋位置之后，利用BIM技術的模型創建新圖層，將曲面幕墻的橫向方位及縱向范圍的定位點輸入，導入移動設備中，方便隨時查看。最后，在作業實施現場，利用該模型的指導，實施后續的作業［4］。

3.4 可靈活調控的吊籃裝置操作

建筑立面線性數學模擬分析參考塔樓建筑的垂直面，找到其底部的樓層位置，將其定義為基礎點，根據基礎點的坐標，推算出每個樓層的詳細位置點，通過數學公式模擬得到曲線，如圖4所示。

圖4 數學公式模擬曲線

在體現為凹點、凸點或者頂端位置裝置該樓層的吊籃設備，詳細公式為：y=-0.0012x2+0.2933x-0.2344，因此，當x=122.21m時，y的數據最大。參考該樓層位置的詳細坐標，吊籃的位置就是L29層。再參考頂出或拉近不超過2m的標準，下一次的吊籃裝置區域如下。

L29層往下：15.094m≤y≤17.094m。

L47層往下：9.798m≤y≤11.798m。

這時，相關數據代表的樓層在L18 和L45，同理可知，在下一次的吊籃裝置區域是L14 與L42，后續樓層以此類推，詳情參考圖5所示。

圖5 吊籃安裝位置示意

3.5 吊籃與拉伸桿的安置

懸掛機構的組成參考圖6所示。首先，需要把伸縮桿入進前端的框架中，依據框架的極限高度，調節伸縮桿的長度，采用螺栓連接牢固，再將后端的伸縮桿插進框架中，其插入的高度需要和前端保持一致，采用螺栓連接牢固。其次，把前、后的梁分別與前、后框架中的伸縮桿銜接好，前后座之間的規格需要在作業實施區域的設計范圍內保持最大的距離，再把上部的支架與前端的伸縮桿銜接牢固，裝置好鋼絲繩并將其繃緊，讓其出現預應力效果。最后，再把鋼絲繩銜接在懸掛機框架的前端，核查所有的零件都安裝牢固之后，把懸掛機裝置在預先設定好的區域［5］。

圖6 吊籃懸掛機構安裝

吊籃的籃筐部位作業實施參考圖7所示。先增加底板的高度為200mm之后，將其保持平穩，檢查各銜接位置是否對齊，加裝籃框，采用螺栓銜接牢固，之后把提升設備放置于籃筐的兩側，并用螺絲將其連接穩定［6］。

圖7 懸吊吊籃籃筐安裝

懸掛系統的組成包括安全鎖、安全繩、重錘和繩卡等。實際作業環節，需要把安全鎖裝置于鋼絲繩，將其鎖好，避免出現平臺下墜的隱患；重錘需要安置于鋼絲繩的下方，作用是穩固安全繩。

4 結語

本項目應用的曲面幕墻作業實施工藝成功地改善了當下復雜幕墻形式中測量定位困難、原有的幕墻吊籃難以爬升的情況，切實地減少了幕墻作業的安全風險，降低了物料的消耗，節約了資金的投入，并且優化了作業實施效率，在設計的工期內順利完成施工，確保了項目整體的作業質量。