大型公共建筑異形幕墻工程施工技術(shù)

    海臨港新城皇冠假日酒店位于上海浦東新區(qū)臨港新城滴水湖南島。由5棟4層不超過(guò)22m高的葉片形狀單體建筑分別與不超過(guò)24m高的球形大堂和約為7m高的宴會(huì)廳相連，仿佛一朵盛開(kāi)的蓮花漂浮在湖面上。工程總建筑面積為69196m2，其中F大堂區(qū)為球形鋼結(jié)構(gòu)主體，由非標(biāo)幾何球形玻璃幕墻及球頂中央的金屬屋面組成;A、B、C、D、E酒店區(qū)為葉形混凝土結(jié)構(gòu)主體，上部天窗部位為鋼結(jié)構(gòu)主體。主要功能包括酒店大堂、宴會(huì)廳、會(huì)議區(qū)域、餐飲、酒店客房、游泳池及其它娛樂(lè)休閑設(shè)施。

    (1) 施工放線難度大。由于建筑立面形狀為異形，且大多為曲面，部分為雙曲面，施工定點(diǎn)放線難度大，需要在三維空間上準(zhǔn)確地找到相關(guān)點(diǎn)位。

    (2) 球形面節(jié)點(diǎn)處理難度大。球形面建筑的交接點(diǎn)系由多達(dá)8塊幕墻玻璃集結(jié)在一處不但有平面的誤差，更有三維空間上的誤差，如何利用節(jié)點(diǎn)調(diào)整三維空間的誤差，是必須要解決的問(wèn)題。

    (3) 節(jié)點(diǎn)防水處理困難。臨港地區(qū)地處海邊，風(fēng)壓較大，幕墻節(jié)點(diǎn)防雨水處理是重中之重，特別是一些異形體結(jié)構(gòu)的交界處，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際尺寸，精心設(shè)計(jì)防水構(gòu)造。

    由于幕墻安裝的精度要求較高，球形區(qū)和其它異形區(qū)必須采用如下措施來(lái)保證施工的精度。

    3.1 立體三維法的測(cè)量放線

    為保證測(cè)量放線精度，確保工程質(zhì)量，首先，應(yīng)確立本工程的一個(gè)基準(zhǔn)，多軸線為基準(zhǔn)勢(shì)必存在一些偏差(而幕墻各項(xiàng)偏差均在±1mm之間)，為了克服這一難點(diǎn)，本工程在軸線確認(rèn)無(wú)誤的前提下，利用幕墻公差，在合適的位置設(shè)立參照基準(zhǔn)軸線，經(jīng)反復(fù)核對(duì)無(wú)誤后，確立為輔助基準(zhǔn)軸線，以此來(lái)達(dá)到施工的高質(zhì)量。

    其次，要考慮到基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線溫差對(duì)計(jì)量的誤差，以及地面不平造成的誤差。為此，采用全站儀通過(guò)棱鏡復(fù)核相互之間的幾何關(guān)系，搞清楚點(diǎn)線之間的關(guān)系，以及相互間的幾何尺寸，通過(guò)點(diǎn)線的精度來(lái)提高幕墻施工精度;在確保門洞口以及沉降縫的寬度的前提下，要使各種累積誤差在幕墻大面內(nèi)消化。

    此外，標(biāo)高定位也是一個(gè)重點(diǎn)，由于整個(gè)幕墻工程施工難度較大，因而對(duì)標(biāo)高的定位要求較高，本工程標(biāo)高的定位采用全站儀測(cè)距進(jìn)行。

    3.2 弦高法的尺寸定位

    利用弦高法可測(cè)量圓弧部位。方法是采用全站儀確定立面幕墻的左右控制線;幕墻的水平標(biāo)高控制，按總包提供的水準(zhǔn)基點(diǎn)，采用水準(zhǔn)儀在基準(zhǔn)層放出一圈閉合控制線;幕墻進(jìn)出位的基準(zhǔn)控制線，采用經(jīng)緯儀根據(jù)總包提供的基準(zhǔn)線在室內(nèi)放出平面控制網(wǎng)，即確定幕墻的進(jìn)出位。平面控制基準(zhǔn)點(diǎn)的確定，首先要依據(jù)圖紙計(jì)算出的或項(xiàng)目技術(shù)部門提供的南北立面圓弧的半徑，并采用弦高法對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定。然后再確定外圍的控制線。要找到主體部分關(guān)鍵的的兩相鄰的橫向軸線與豎向軸線的交點(diǎn)，并根據(jù)圖紙計(jì)算出的或項(xiàng)目技術(shù)部門提供的圓弧半徑，以此確定一段圓弧。我們?nèi)〈硕螆A弧進(jìn)行分段定位此處的幕墻基準(zhǔn)點(diǎn)，然后依次定位出其它段上的基準(zhǔn)點(diǎn)。

    已知OA、OC為半徑，AD為弦長(zhǎng)，EF為任意點(diǎn)在弦上的投影距離，求出EF的距離，這樣可以確定基準(zhǔn)點(diǎn)E在的平面的位置，也可以依次確定出其它任意基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，如圖2所示。

    4.1橢團(tuán)形球體幕培施工技術(shù)

    由于F區(qū)為橢圓形球體，外表面的玻璃是拼接而成的三角形分格造型，圓球內(nèi)部的主體結(jié)構(gòu)為圓鋼管組成的球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。此造型的建筑如果產(chǎn)生誤差必然會(huì)是三維空間上的誤差，所以，如何解決在施工中出現(xiàn)此種誤差便成了必須解決的難題。對(duì)此，我們?cè)谑┕ぶ胁捎描T模制造出了可進(jìn)行三維調(diào)節(jié)的圓盤連接件，用獨(dú)具一格的固定方式將此部位的幕墻系統(tǒng)與主體鋼結(jié)構(gòu)牢牢地連接在一起。該連接件底座為圓形碳鋼，表面氟碳進(jìn)行了噴涂處理，采用了一端現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際切割與主體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，另一端與M42螺桿進(jìn)行螺紋連接，因此保證了此套系統(tǒng)軸向的調(diào)節(jié);同時(shí)采用M42螺桿一端也攻絲與底座進(jìn)行連接，另一端則與球形和圓盤進(jìn)行連接，來(lái)滿足任意角度的三維調(diào)節(jié)(如圖3、圖4)。圓盤上伸出的爪件可連接鋁合金橫梁，從而最終實(shí)現(xiàn)了幕墻龍骨精準(zhǔn)的定位和結(jié)構(gòu)的安全。

    表面的玻璃分格均被切割成三角形，為玻璃的加工和安裝提供了很大的方便。在施工點(diǎn)位放線時(shí)，我們根據(jù)球體的特點(diǎn)，采用全站儀打點(diǎn)的方法，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的原點(diǎn)坐標(biāo)，模擬出每個(gè)定位點(diǎn)的位置得出三維坐標(biāo)值輸入儀器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的定位。

    4.2 樹(shù)葉狀坡屋面施工技術(shù)

    對(duì)于類似于樹(shù)葉形狀的坡屋面采光頂施工，我們采用全隱框幕墻系統(tǒng)，并將其固定在底部主體鋼結(jié)構(gòu)上。對(duì)側(cè)向主體鋼結(jié)構(gòu)施工，我們根據(jù)軸線布置，凸顯出葉莖的設(shè)計(jì)理念。具體做法為:先將采光頂側(cè)邊玻璃插入處與葉莖預(yù)先固定的U型槽進(jìn)行連接，并且采用4mm鋁塑板對(duì)外部進(jìn)行包飾;再對(duì)根部采用不銹鋼機(jī)制螺絲，將此部位的鋁合金龍骨固定在主體鋼結(jié)構(gòu)上。這里要注意的是:此部位應(yīng)采用3mm厚U型鋼與主體鋼結(jié)構(gòu)預(yù)先進(jìn)行連接，這樣基座固定起來(lái)會(huì)更加方便，同時(shí)找平的精準(zhǔn)性也會(huì)更高。

    在施工中，角度是整個(gè)采光頂部位的最大難題所在。由于每個(gè)葉片共200片玻璃，每片玻璃的角度都不一樣，并且該部位是坡屋面，所以玻璃面與水平面也存在夾角。為了解決兩個(gè)方向都具有角度的這個(gè)問(wèn)題，施工中將此套系統(tǒng)的鋁合金基座共分為3層(圖5)，其中底層基座為隔段放置，可以沿鋼龍骨軸向進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二層為底層與排水層的過(guò)渡，以避免底層與排水層直接接觸而無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。第三層為排水層，這是為了防止暴露在室外的密封膠填充不夠密實(shí)和隨著時(shí)間的推移密封膠開(kāi)始老化而引起的漏水，故在此部位設(shè)計(jì)了內(nèi)排水構(gòu)造措施，可以將流入室內(nèi)的雨水進(jìn)行收集并且排出，從而有效地保證了水密性的效果。

    4.3 葉片體與球形體連接處百葉框施工技術(shù)

    由于葉片體與球形體連接處要安裝三折百葉，而平時(shí)所常見(jiàn)的百葉適用于直面幕墻上。此處由于是弧形，而且是雙曲面，所以如何把條型材料加工成雙曲面的效果就成了施工中一大難點(diǎn)。對(duì)此，我們?cè)谑┕ぶ袑�百葉框預(yù)先拉彎，達(dá)到實(shí)際的弧形效果，當(dāng)組框的時(shí)候百葉的截面方向，可根據(jù)百葉框的弧度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)每片百葉旋轉(zhuǎn)微小的角度和百葉框達(dá)成弧度一致的時(shí)候，單方向的弧度已經(jīng)出現(xiàn)。對(duì)另外一個(gè)方向的弧度，我們采用百葉分格減小的方式。這樣，用小分格多折角的方式可使百葉拉彎達(dá)到曲面的效果(圖6)，同時(shí)也能滿足建筑整體的美觀和功能的使用。對(duì)百葉上部的施工，我們采用了鋁板進(jìn)行背襯封堵，從而防止雨水通過(guò)檐口直接落入室內(nèi)。

    4.4 葉片體葉尖施工技術(shù)

    在此處施工中，由于葉尖是兩片呈對(duì)稱關(guān)系的玻璃幕墻隨著夾角越來(lái)越小最終相交在一起而形成的，所以要達(dá)到雙曲的立面效果同樣給此位置的施工帶來(lái)了困難。對(duì)此，我們采取的措施如下:(1)因主體結(jié)構(gòu)施工存在一定的累計(jì)誤差，所以我們?cè)谑┕ぶ胁捎昧私饘侔迮c玻璃相連接的方式，從而解決了結(jié)構(gòu)之間的誤差保證了外立面的效果。(2)又因兩個(gè)方向的曲面相交，且上下層轉(zhuǎn)彎半徑不同，僅靠二維方向定位已經(jīng)確定不了準(zhǔn)確的位置。所以我們根據(jù)實(shí)際情況，此位置最終采用全站儀打點(diǎn)的方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的原點(diǎn)坐標(biāo)，模擬出每個(gè)定位點(diǎn)的位置得出三維坐標(biāo)值，并且輸入儀器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的定位。(3)每根主龍骨采用雙支點(diǎn)進(jìn)行固定來(lái)滿足幕墻結(jié)構(gòu)的安全。上支點(diǎn)為鋼轉(zhuǎn)接件，與預(yù)先埋入混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件焊接;下支點(diǎn)為槽鋼，與混凝土結(jié)構(gòu)下面的主體工字鋼進(jìn)行焊接。(4)葉尖的玻璃采用中空夾膠鋼化玻璃，夾膠層在室內(nèi)，中空層在室外。玻璃的內(nèi)夾膠外中空的中空層需要進(jìn)行鍍膜處理，由于玻璃都是曲面，而且玻璃表面的鍍膜無(wú)法耐高溫，國(guó)內(nèi)大部分玻璃廠家均無(wú)法完成此種工藝，實(shí)際生產(chǎn)中采用在線鍍膜的方式來(lái)進(jìn)行加工。

    值得注意的是，離線鍍膜的U值比在線鍍膜的U值要小很多，為了保證玻璃配置的生產(chǎn)可行性和節(jié)能效果能夠滿足要求，我們必須對(duì)生產(chǎn)加工工藝做特別處理。葉尖效果如圖7所示。

    4.5 陶土板幕墻施工技術(shù)

    本工程陶土板幕墻施工(該系統(tǒng)中陶土板為德國(guó)廠家所提供)，采用開(kāi)放式幕墻系統(tǒng)進(jìn)行施工，這樣是為了避免密封膠產(chǎn)生的化學(xué)污染。由于橫縫處上下兩片相鄰的面板都具有棱角，所以其互相咬合可避免大量的雨水進(jìn)入幕墻內(nèi)部，同時(shí)還可避免透過(guò)縫隙直接看到里面的龍骨。具體施工方法如下:100mmx60mmx5mm鍍鋅鋼管為豎向主龍骨，鋁合金掛碼為橫梁，并用不銹鋼自攻釘與豎向主龍骨進(jìn)行連接;在此掛碼基礎(chǔ)上增加60mm長(zhǎng)鋁合金掛鉤來(lái)固定陶土板。陶土版連接節(jié)點(diǎn)縱向剖面如圖8所示。

    因門廳處為橢圓形結(jié)構(gòu)，所以在其表面采用陶土板作為裝飾材料，陶土板本身有固定的尺寸模數(shù)。為了能夠使平板的面材固定在球形的結(jié)構(gòu)上時(shí)的視覺(jué)效果更加地順滑，因此我們?cè)趦善�相鄰的面板中間加了一道豎向通長(zhǎng)的間隔條。這樣能起到視覺(jué)效果的緩沖作用，同時(shí)也避免了開(kāi)放式幕墻的縫隙被直接暴露在室外的情況，從而使近距離觀賞更加美觀。

    本工程施工以技術(shù)論證計(jì)算為指導(dǎo)，以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量為基礎(chǔ)，分步實(shí)施，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)施工節(jié)點(diǎn)，使實(shí)際建筑外形效果與設(shè)計(jì)模型相吻合，取得了理想的施工效果。