大型吊掛異形玻璃幕墻施工測量及安裝技術(shù)研究

劉小春

（浙江亞廈幕墻有限公司，浙江杭州 310008）

0 引言

玻璃幕墻種類較多，主要包括明框玻璃幕墻、全（半）隱藏式玻璃幕墻、無框玻璃幕墻以及特殊玻璃幕墻。不同的玻璃幕墻，實(shí)際的用途與應(yīng)用范圍也不同?，F(xiàn)階段，超高層建筑工程數(shù)量相對較多，為增加美觀性，一般會選擇異形玻璃幕墻[1]。所謂異型玻璃幕墻，實(shí)際上是特殊玻璃幕墻的一種，主要指的是面板與結(jié)構(gòu)依據(jù)建筑造型的需求及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為各種異形，以此來達(dá)到某種建筑藝術(shù)效果的幕墻。這一類玻璃幕墻的應(yīng)用通常集中于高層建筑，能夠更好地進(jìn)行墻體之間的關(guān)聯(lián)，增加幕墻的穩(wěn)定性與可靠性[2]。

傳統(tǒng)的玻璃幕墻測量安裝一般是單向的[1-2]，設(shè)定傳統(tǒng)BIM 異形玻璃幕墻施工測量安裝技術(shù)、傳統(tǒng)連續(xù)多段弧形曲面波紋鋁板幕墻施工測量安裝技術(shù)，這一類測量安裝技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的處理目標(biāo)，但是較容易受到外部因素及環(huán)境的影響，對后期關(guān)聯(lián)工作的執(zhí)行造成阻礙[3]。因此，需要對大型吊掛異形玻璃幕墻施工測量及安裝技術(shù)進(jìn)行研究。為增加測量安裝結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，以真實(shí)工程作為背景，依據(jù)建設(shè)需求及標(biāo)準(zhǔn)的變化，設(shè)計更為靈活、多變的測量安裝環(huán)節(jié)，最大程度降低施工過程中存在的誤差，為后續(xù)施工建設(shè)奠定更為堅實(shí)的基礎(chǔ)，推動相關(guān)行業(yè)及技術(shù)邁入一個新的發(fā)展臺階。

1 工程概況

為確保測試結(jié)果的真實(shí)可靠性，選定A 超高層建筑作為此次工程建設(shè)的目標(biāo)對象[4]。A 建筑為一座辦公用商業(yè)大樓，主體結(jié)構(gòu)設(shè)定為框架式的混凝土結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合搭接的形式支撐。該建筑地上40 層，主要為辦公、商業(yè)區(qū)域，而地下為3 層，預(yù)留停車場區(qū)域。在建筑初期，工程人員為增加該超高建筑的美觀性，選擇使用異型玻璃幕墻。但是由于不同的樓層辦公需求存在差異，所以，要選用不同類型的幕墻進(jìn)行測量安裝[5]。15 層以下安裝明框玻璃幕墻，16～30 層為漸變式圓弧銅鼓狀豎向隱框玻璃幕墻，而30～40 層則設(shè)定大型吊掛異形玻璃幕墻，具體如圖1所示。

圖1 大型吊掛異形玻璃幕墻圖示

綜合圖1，完成對大型吊掛異形玻璃幕墻的設(shè)定與分析。此時，根據(jù)幕墻的基礎(chǔ)數(shù)值以及信息，設(shè)定其標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓，并對密封性進(jìn)行檢測，確保后續(xù)使用的安全[6]。建設(shè)初期取得了相對較好的效果，但是過程中由于外部因素及環(huán)境的影響，導(dǎo)致玻璃幕墻的測定及安裝工作出現(xiàn)問題，較難控制。因此對玻璃幕墻測量和安裝技術(shù)進(jìn)行完善、優(yōu)化[7]。

2 異形玻璃幕墻施工測量處理

2.1 基礎(chǔ)軸線及垂直投點(diǎn)設(shè)定

與普通玻璃幕墻測量不同的是，異形玻璃幕墻并不規(guī)則，傳統(tǒng)單向測量的方式并不能滿足需求，整體的測量難度相對較高。為提升測量的精準(zhǔn)性和可靠性，先進(jìn)行基礎(chǔ)軸線及垂直投點(diǎn)設(shè)定，為后續(xù)的測定工作設(shè)立參照依據(jù)[8]。放線基準(zhǔn)為20 層，標(biāo)記出兩條軸線，分別是橫向基準(zhǔn)軸線和豎向基準(zhǔn)軸線，確定核心測量點(diǎn)，采用校對的方式，結(jié)合圖紙設(shè)定具體的偏差標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)獲取的數(shù)據(jù)以及信息，玻璃幕墻單元跨越寬度按式（1）計算：

式（1）中：D表示單元跨越寬度，V表示實(shí)測軸線覆蓋范圍，π表示基準(zhǔn)距離，S表示可擴(kuò)展范圍，U表示幕墻單元數(shù)量。綜合上述測定，完成對單元跨越寬度的測算。在施工過程中，將單元跨越寬度控制在0.5 m 以內(nèi)，能夠確保幕墻后續(xù)的關(guān)聯(lián)處理，降低幕墻安裝的難度，提升建筑整體外部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

在基礎(chǔ)軸線的兩側(cè)安裝監(jiān)測裝置，調(diào)整具體的覆蓋范圍，并設(shè)定垂直投點(diǎn)。在該樓層的平面打4 個孔，滿足上下通視要求，將鉛垂儀架安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)整角度，對建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描識別，并測量出相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)值。隨后，在各個基準(zhǔn)點(diǎn)投點(diǎn)，完成之后，進(jìn)行下一階段的測量分析。

2.2 內(nèi)控線部署及標(biāo)高測算

軸線及垂直投點(diǎn)設(shè)定之后，根據(jù)施工建設(shè)的需求及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行內(nèi)控線的部署，并測算出玻璃幕墻的標(biāo)高。內(nèi)控線的部署一般需要在中間的樓層設(shè)定。此次選定15～30 層進(jìn)行內(nèi)控線布控。根據(jù)實(shí)際施工建設(shè)需求，進(jìn)行基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定，如表1所示。

表1 基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)設(shè)定表

根據(jù)表1，完成對基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)的設(shè)定。隨后，在標(biāo)定的范圍之內(nèi)，設(shè)定主控點(diǎn)，并將各個區(qū)域的主控點(diǎn)連線。此時，依據(jù)上述獲取的基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)，進(jìn)行幕墻單元標(biāo)高的測算，如式（2）所示：

式（2）中：J表示幕墻單元標(biāo)高，?表示內(nèi)控范圍，h表示內(nèi)控單元距離，i表示內(nèi)控調(diào)整次數(shù)，ζ表示彈出距離。綜合上述測定，完成對幕墻單元標(biāo)高的測算。根據(jù)目前建設(shè)的需求變化以及標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，對標(biāo)高進(jìn)行小范圍調(diào)整，確保最終施工安裝的合理性、可靠性。

2.3 放線控制實(shí)現(xiàn)幕墻測量

放線控制實(shí)際上是一種定向的幕墻修正測量形式，主要是調(diào)整幕墻的測量參數(shù)，以此來獲取最佳的測量結(jié)果。將部署的主控制分階段關(guān)聯(lián)，利用感應(yīng)器與定位儀彈出樓面的內(nèi)控線，并將其平移至結(jié)構(gòu)邊緣，實(shí)際的偏差設(shè)定在450 mm 之內(nèi)，避免重疊測量情況的發(fā)生。以此為基礎(chǔ)，采用軸線豎向傳遞的方式，測定出此時建筑物10～35 層的垂直偏差，滿足放線精度的實(shí)際要求。

將原始基準(zhǔn)軸線作為一級控制點(diǎn)，利用測量儀進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)的下移，制定出測量控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分別為：玻璃幕墻的相鄰兩根橫梁之間的水平標(biāo)高誤差≤1 mm，控制線各標(biāo)準(zhǔn)層點(diǎn)與點(diǎn)之間垂直度≤±1 mm 即可。至此，便完成對玻璃幕墻施工的相關(guān)測量計量，并根據(jù)施工建設(shè)的要求，進(jìn)行具體的安裝處理。

3 異形玻璃幕墻施工測量安裝

3.1 預(yù)埋件定位

為確保安裝的穩(wěn)固，先進(jìn)行相關(guān)支撐件的預(yù)埋，并標(biāo)記定位，為后續(xù)的安裝奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。需要設(shè)定一個穩(wěn)固的玻璃幕墻支撐底座，底座與墻體呈現(xiàn)出垂直的狀態(tài)，使上方結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)定的支撐。以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建玻璃幕墻的防護(hù)框架，如圖2 所示。

圖2 玻璃幕墻防護(hù)框架圖示

根據(jù)圖2，完成對玻璃幕墻防護(hù)框架的設(shè)計與分析。將設(shè)定的預(yù)埋件之間相互搭接，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。玻璃幕墻的防護(hù)框架之間如果縫隙過大，需要進(jìn)行整合焊接，促使其保持穩(wěn)定，否則將會影響后續(xù)的安裝處理。完成預(yù)埋件搭接之后，進(jìn)行承壓點(diǎn)位的標(biāo)記，采用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行測定計量，在主承壓位置處加設(shè)支撐柱，進(jìn)一步增強(qiáng)玻璃幕墻的穩(wěn)固能力。

3.2 鋼立柱分段搭接

完成預(yù)埋件的定位之后，根據(jù)玻璃幕墻的安裝需求及標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行鋼立柱的分段搭接。在實(shí)際的施工過程中，為增加幕墻的穩(wěn)固性，施工人員會選擇搭接埋設(shè)鋼立柱的形式來強(qiáng)化整體結(jié)構(gòu)的支撐性能，進(jìn)而提升該建筑的穩(wěn)定性。由于玻璃幕墻多為單面結(jié)構(gòu)，所以，鋼立柱的設(shè)定需要劃分區(qū)段，在確保幕墻外部框安裝完成之后，將設(shè)定的鋼立柱分段搭接。先在幕墻的框架上設(shè)定鋼主立柱安裝及方通次立柱安裝，計算出單向搭接距離，如式（3）所示：

式（3）中：P表示單向搭接距離，η表示幕墻面積，ω表示主立柱數(shù)量，λ表示垂直距離，r表示次立柱數(shù)量。綜合上述測定，完成對單向搭接距離的測算。將其設(shè)定為分段搭接的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行多層級的分段拼接，將立柱與位置對應(yīng)，在安裝最底一節(jié)柱段時，設(shè)置固定槽口，預(yù)留20 mm 的伸縮縫并臨時固定。

此時，在預(yù)設(shè)的槽口位置安裝一個倒鉤，與玻璃幕墻防護(hù)框架垂直，將倒鉤勾住下方的框架，確保鋼立柱的穩(wěn)定，同時，也起到了分散重力的作用。檢測鋼立柱無問題之后最終固定，實(shí)現(xiàn)立柱的安裝。

3.3 異形玻璃板安裝

異形幕墻的安裝分三個階段進(jìn)行，首先是外部防護(hù)框架清理，使用小型的刷子對框架內(nèi)部的砂石進(jìn)行處理，確保無異物之后，進(jìn)行下一階段的安裝處理。對縫是異形玻璃幕墻單元板安裝中最為重要且關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，檢查各塊玻璃板的尺寸，調(diào)整排柵的角度以及水平狀態(tài)，為后續(xù)的安裝奠定基礎(chǔ)環(huán)境。初裝必須確保玻璃單元板塊保持橫平、豎直、面平等狀態(tài)，針對部分特殊形狀的玻璃單元板塊，也需要在合理的范圍之內(nèi)，確保其底部穩(wěn)定與框架的縫隙相對接。此時，利用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，確保玻璃單元板塊的縫隙偏差在0.5 cm 以下即可。

隨即使用外裝飾條進(jìn)行基礎(chǔ)性的固定。保持玻璃單元板塊處于穩(wěn)定的狀態(tài)，不能出現(xiàn)錯位、移位等現(xiàn)象，否則將會影響后續(xù)幕墻的穩(wěn)定性與安全性。隨后利用壓塊上緊螺絲，避免出現(xiàn)松動現(xiàn)象。另外，針對部分超高建筑玻璃幕墻的安裝，需采用嵌入式膠帶密封劑處理進(jìn)行加固。這種形式能夠進(jìn)一步縮小玻璃單元板塊與框架之間的縫隙，形成一個定向的密封空間，此時的幕墻不僅堅固穩(wěn)定，還具有較強(qiáng)的抗風(fēng)性，一定程度上減少了玻璃材料的脆性，降低了不合理損壞發(fā)生的可能性。

3.4 邊緣滿焊處理實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻安裝

綜合上述異形玻璃板的安裝情況，采用邊緣滿焊處理來實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻安裝。在玻璃幕墻的框架上設(shè)定臨時吊帶，測算出此時玻璃板的垂直度為60°。在玻璃單元板塊上焊接一個可伸縮的扶手，微調(diào)整伸縮縫大小，設(shè)定一個極限角度，在極限伸縮位置處安裝一個鋼制固定連接件，確定好玻璃幕墻前后的焊接距離以及點(diǎn)位之后，采用滿焊的方式加固焊接，完成玻璃幕墻的固定工序，實(shí)現(xiàn)最終的安裝。

經(jīng)過上述安裝與建設(shè)，將最終得出的幕墻單容重與基礎(chǔ)容重相對比，測定得出最終數(shù)值可以達(dá)到55 kg/m2，較好地將單塊幕墻的重量控制在了50～60 kg/m2的最佳標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，說明在安裝的過程中，幕墻的整體承重能力得到了明顯的提升，具有更強(qiáng)的荷載能力，安裝及后續(xù)使用效果更佳。

4 結(jié)語

通過對大型吊掛異形玻璃幕墻施工測量及安裝技術(shù)的分析和研究，與初始的玻璃幕墻測量安裝形式相對比，結(jié)合建設(shè)的真實(shí)需要，逐步擴(kuò)大測量安裝的范圍，細(xì)化對應(yīng)的安裝環(huán)節(jié)，最大程度降低施工過程中存在的誤差，同時增加異形玻璃幕墻的穩(wěn)固性，促使建筑功能和建筑裝飾融為一體，美觀又實(shí)用，為后續(xù)幕墻處理技術(shù)的創(chuàng)新提供參考依據(jù)。