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摘要：為提升建筑幕墻工業(yè)化和裝配化程度，提高幕墻產(chǎn)品的標準化水平，從而提升生產(chǎn)和施工效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使幕墻從設計、生產(chǎn)、安裝、維護全過程做到更節(jié)材、更節(jié)能，達到創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益和社會效益的目的。
關鍵詞：裝配式 構件式幕墻 鉸接多跨 胎具 整體吊裝
1 引言
隨著建筑幕墻的技術進步，裝配式幕墻系統(tǒng)得到越來越多的應用。我們在工程實踐中有意對除單元式幕墻以外的幕墻系統(tǒng)進行了裝配式改造，無一不取得良好的效果。本文介紹的是一個進行了裝配式改造的幕墻系統(tǒng)應用工程實例，與傳統(tǒng)的構件式相比較，該幕墻系統(tǒng)各項性能、裝配化程度、生產(chǎn)施工效率等都得到較大提高。本文通過對原幕墻系統(tǒng)方案的分析，以及對新幕墻系統(tǒng)的節(jié)點構造設計、施工安裝方式、性能提升等方面進行分析，介紹構件式幕墻裝配化改造的思路和實施要點。
2 裝配式石材幕墻工程應用實例分析
2.1工程概況
工程項目位于廣東省深圳市，總建筑面積14.33萬㎡，有四棟塔樓，建筑高度98.07m,幕墻高度106m，主體結(jié)構形式為鋼筋混凝土（詞條“鋼筋混凝土”由行業(yè)大百科提供）框架結(jié)構。項目施工劃分為兩個標段，每個標段都有兩個塔樓和一個連體裙樓，我司施工了其中一個標段。
從該項目的立面效果圖不難發(fā)現(xiàn)，其建筑外形平直、規(guī)整，幕墻種類也不多，主幕墻系統(tǒng)是玻璃與石材線條相間分布的構件式幕墻。我司承包的標段中，幕墻面積約45000㎡，其中其中石材裝飾柱面積約22000㎡，幾乎占到了全部幕墻工程量的一半。對于此類項目，其實特別適合采用工業(yè)化生產(chǎn)、裝配式施工的建造模式。但建設單位出于控制成本的原因，在這個項目原來采用了構件式幕墻的設計方案。考慮到合同約定的施工周期很短、總包單位的腳手架不滿足幕墻安裝需要、項目垂直運輸設施不足等一系列不利因素，我們在項目實施伊始就確定了對該幕墻系統(tǒng)進行裝配式改造的設計優(yōu)化方向，以針對性地解決所面對的現(xiàn)實問題。
2.2項目幕墻系統(tǒng)的簡介
該項目的幕墻系統(tǒng)為玻璃幕墻與石材幕墻的組合體。橫、豎向的石材線條主要分格寬度為800mm，玻璃的分格寬度為1150mm。
在這個系統(tǒng)中比較特別的一點是在玻璃部分沒有開啟窗。石材線條凸出玻璃面300mm，石材兩側(cè)設置通風百葉，豎向石材線條的內(nèi)側(cè)設置了開啟扇，用于幕墻系統(tǒng)的通風換氣。
在原設計方案中，石材幕墻采用傳統(tǒng)的背栓連接構造，由于石材線條的分格尺寸只有800mm，所以在該方案中無完整橫梁，僅通過立柱上懸伸的鋼支臂固定石材面板，成本控制非常到位;玻璃幕墻部分是常規(guī)做法，支撐系統(tǒng)采用經(jīng)典的矩形鋁合金龍骨，玻璃面板采用全隱框的的連接構造，玻璃與鋁合金附框通過結(jié)構膠粘接，然后采用壓扣件固定到龍骨上;石材線條后面設置兩扇鋁板平開窗，采用常規(guī)的折頁平開形式。
支撐系統(tǒng)的連接構造稍有變化，其中玻璃幕墻部分采用了雙跨梁的力學模型，在梁側(cè)面的上下兩端均布置了連接支座;但石材幕墻為單跨梁，采用了簡支梁的力學模型，僅在梁側(cè)的下端布置了連接支座。其豎向龍骨通過80*80*5矩形鋼牛腿連接到主體結(jié)構，與玻璃幕墻的龍骨相對獨立，但仍然共用了同一個埋件。
不難看出原設計方案采用了非常成熟的幕墻系統(tǒng)，在處理玻璃與石材混合布置的構造上將兩套系統(tǒng)彼此獨立，使幕墻的傳力清晰明了，提升了該幕墻的整體可靠度。但該方案對于施工來講，卻存在不少難點：
首先是玻璃幕墻的連接支座與石材幕墻鋼牛腿位置重合，相互影響，而且都需要現(xiàn)場焊接。其中石材幕墻龍骨的連接方式不能三維調(diào)節(jié)，所以鋼牛腿的安裝精度要求很高;
其次，石材線條的鋼立柱凸出結(jié)構邊線570mm，腳手架距結(jié)構邊緣的間距已經(jīng)不能滿足安裝要求。只能先裝玻璃幕墻龍骨，拆完腳手架后再利用吊籃安裝石材幕墻龍骨;
第三，豎向石材線條的兩根鋼龍骨在層高范圍內(nèi)僅上下兩端有貫通的橫梁，因而鋼立柱的間距、平面高低差等均難以保障。800mm寬的石材線條實際上是由左右兩組面板組成且相互獨立，造成了兩塊面板分別只掛在各自的立柱上。這樣一來，只要鋼立柱產(chǎn)生輕微扭轉(zhuǎn)，就會明顯影響石材面板的安裝精度;
最后，從這個系統(tǒng)的構成上來講，龍骨有鋁合金龍骨、鋼龍骨兩種，面板有石材、玻璃、鋁板、百葉等多種材料，這些材料有著嚴格的安裝順序又彼此交錯，所以施工效率很低、成品保護難度很大。
2.3裝配化改造的思路及最終方案簡介
基于對項目特點及施工需求的分析，我們決定對該系統(tǒng)進行裝配化改造。原設計方案中將玻璃幕墻系統(tǒng)與石材幕墻系統(tǒng)做了較為徹底的區(qū)分，兩者各自保留相對獨立的支撐系統(tǒng)，這對我們進行裝配化改造奠定了良好的基礎。通過對原設計方案的分析，我們意識到玻璃幕墻部分和石材幕墻部分都相對獨立，而且自然形成了玻璃單元和石材單元，再加上隱藏在石材線條背后的開啟單元，就構成了該系統(tǒng)的全部要素。由此我們就確定了將這三部分進行單元化改造，然后進行裝配化安裝的基本思路。
玻璃單元較為簡單，最初設想是將玻璃與鋁合金框架復合成一個單元整體吊裝，但后來發(fā)現(xiàn)由于涉及到玻璃破損更換、窗檻墻（詞條“窗檻墻”由行業(yè)大百科提供）封閉及石材線條安裝配合問題，最終方案改為鋁合金組框成一個單元，并整體吊裝。由于全隱框構造在應用中受到政策限制，所以新方案采用將玻璃面板明框鑲嵌的思路。通過百葉框的遮蔽，仍能滿足原設計的外觀要求。在這個單元化的設計過程中，我們重點將原來玻璃幕墻、石材幕墻與主體結(jié)構的連接構造進行了優(yōu)化。在原設計方案中玻璃幕墻龍骨與石材幕墻龍骨各自獨立地與主體結(jié)構連接，所以施工過程中需要重復定位、安裝。考慮到石材幕墻外挑較遠，我們利用石材幕墻的鋼牛腿作為主連接構件，通過一次定位即可完成玻璃幕墻鋁框單元及石材單元的安裝。至于原方案中玻璃幕墻龍骨選擇了雙跨梁的力學模型的問題，我們選擇了“多跨鉸接的力學模型”，保留梁底的支座，將上下相鄰兩根立柱的連接點向上移動。
石材單元是本次裝配化改造的核心也是難點。考慮到原設計中石材幕墻立柱之間沒有聯(lián)系構件而導致剛度較差，裝配化改造時沿石材背栓安裝位置設置了鋼橫梁，并與鋼立柱焊接成一個整體鋼框架，整體剛度尤其時抗扭能力顯著增強。鋼框架采用掛接方式連接到鋼牛腿上。由于連接點可以實現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，較原設計方案施工便利性明顯改善。
在原設計方案中，800mm寬的石材線條是由三塊石材拼接而成的，其中大的370mm寬、小的僅120mm寬。裝配化改造的一個核心思路就是要簡化面板安裝難度。我們利用工廠化生產(chǎn)的便利條件，預先制作了胎膜，將石材面板在胎膜上預先鋪好，然后再將鋼構架放到胎膜上。在重力作用下，連接碼件自動貼合在石材面板的背面，無需干預自動完成調(diào)平工作，然后只需要簡單地鎖緊相關調(diào)節(jié)螺栓，即可完成石材面板的安裝調(diào)試。將整個石材單元從胎膜中取出來既為成品狀態(tài)，馬上可以進行安裝，大大提高了安裝精度和施工效率。
由于豎向石材線條單元化后整體剛度大幅度提高，所以橫向石材線條也進行了單元化處理，其直接連接到了豎向單元的鋼框架上，連接方式仍然采用掛式連接。但考慮到橫向線條掛點間距很短且單元自重較輕，所以在連接設計上增加了防脫構造，以增強抗震性能及連接可靠性。
裝配化改造后，標準石材板塊規(guī)格為：800*4500、800*5400，重量約800和900kg，玻璃幕墻板（詞條“墻板”由行業(yè)大百科提供）塊主要規(guī)格是1150*4500，重量不足100kg(不含玻璃)。施工時，先安裝玻璃幕墻單元，然后吊裝石材單元，最后安裝玻璃面板及百葉。單元吊裝也不困難，采用2噸小型吊機進行吊裝即可。
在兩個玻璃單元之間是開啟窗單元。開啟窗單元基本算是獨立的雙扇外平開窗，但上下邊框做了加強，用以連接中梃。上下開啟窗單元之間的空洞是結(jié)構梁部位，在開啟窗單元安裝完成后，該部位采用鋁板封堵，完成幕墻的封閉。
2.4裝配化改造的效果
經(jīng)過裝配化改造后，無論是玻璃幕墻部分還是石材幕墻部分的安裝精度都有顯著提升，其中玻璃幕墻的立柱與橫梁之間不留間隙，具備單元幕墻一樣的室內(nèi)效果;石材幕墻系統(tǒng)的鋼框架在工廠完成，現(xiàn)場無任何焊接，無論是外觀質(zhì)量還是防腐性能均顯著提升;石材面板在模具中排版，接縫平直度和面板平整度都非常好。
在施工效率方面，裝配化改造后提升巨大。由于采用了整體吊裝的施工方案，我們沒有使用總包單位的腳手架，所以不涉及復雜的配合。總包腳手架全部拆除后我們才進場，此時該項目另外一個標段同類型幕墻的龍骨都快裝完了。但整體吊裝在施工中高效率的巨大優(yōu)勢隨即就顯現(xiàn)了出來：我們在規(guī)定工期前就基本完成了施工任務。而另外一個比我們早進場的標段還在用吊籃裝石材線條!
經(jīng)濟效益方面的提升也是很顯著的。以前建設單位對施工單位的設計優(yōu)化多存在諸多猜忌，生怕施工單位把“優(yōu)化”變成“簡化”，通過偷工減料來獲取利潤，所以常出現(xiàn)在結(jié)算時死摳材料含量的場景。我們在這次設計優(yōu)化過程中，整體材料成本持平。但由于施工簡便、成品保護容易、施工質(zhì)量好，所以措施費、人工費用、材料損耗等都大幅度下降，經(jīng)濟效益顯著。對此，建設單位、施工單位都開心，不用偷偷摸摸，也能光明正大地獲得了合理利潤。
3 結(jié)語
以幕墻行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，裝配式將是主流方向。但在相當長一段時間內(nèi)，100米以下的建筑仍然以構件式幕墻為主。對構件式幕墻，尤其是大的石材裝飾線條、裝飾柱進行裝配化改造，仍有很大潛力可挖。與構件式幕墻的傳統(tǒng)做法相比，采用裝配改造將絕大部分的工序留在了加工廠，避免了現(xiàn)場施工質(zhì)量控制難、工人現(xiàn)場安裝成本高的難題。同時還有助于施工質(zhì)量的提高、節(jié)約在施工現(xiàn)場的安裝時間，縮短施工工期。
我們在構件式幕墻裝配化改造方面進行了一些探索和嘗試，也取得了良好的回饋。但仍是淺嘗輒止，在更進一步的規(guī)律性總結(jié)、規(guī)范性探索以及標準化推廣等方面仍涉足較淺。但敝帚自珍，些許心得仍希望能與行業(yè)同仁分享，以期共同推進幕墻技術的進步和發(fā)展。
作者單位：深圳中航幕墻工程有限公司
