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摘要：針對超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業(yè)大百科提供）復雜異形幕墻，采用超大裝配式板塊精致建造技術(shù)，將復雜問題在工廠高度集成，有效解決復雜異形幕墻現(xiàn)場安裝工期長、精度差、防水難等問題。本文從超大超重幕墻板塊加工運輸、水平轉(zhuǎn)運、垂直吊裝幾個方面敘述超大板塊的一體化施工技術(shù)，提高幕墻高效施工，降低安全風險，壓縮工期。本文以實施工程案例作為借鑒資料，拋磚引玉，給幕墻行業(yè)施工技術(shù)沉淀添磚加瓦。
關(guān)鍵詞：超大異形裝配式幕墻板塊;水平運輸;垂直運輸;精致建造
1、工程概況
某總部大廈位于城市核心濱海地段，總建筑面積47.62萬㎡，建筑高388米。塔樓幕墻為多個空間三角型玻璃板組成，如同一顆顆鉆石，在陽光下熠熠生輝，是一座時尚現(xiàn)化代的高層辦公大樓。通過幕墻深化設計將多個空間異形三角玻璃互相插接的單元板塊設計組合裝配式超大單元板塊，板塊尺寸寬10.1米、高4.5米(見圖1)，面積54平米，重量5.6噸。超大、超重、質(zhì)量要求高是本項目最大特點(見圖2)，給工廠加工、板塊運輸、現(xiàn)場安裝帶來巨大挑戰(zhàn)。
2、項目施工難點主要有以下幾方面：
2.1、幕墻板塊超大且重：
1)、吊裝難度高：單個板塊面積達54㎡、重達5.6噸甚至有的達8.4噸，如此大且重的幕墻板塊，對吊裝設備的要求極高，需要大型的、起重能力強的吊裝設備，并且在吊裝過程中要保證板塊的平穩(wěn)、精準就位。比如在吊裝過程中，需要精確控制吊機的起吊速度、翻轉(zhuǎn)角度等，過程抗風、稍有偏差就可能導致板塊碰撞到建筑主體或其他已安裝的部分，造成損壞。
2)、運輸困難：超大超重的幕墻板塊在運輸過程中也面臨挑戰(zhàn)。從加工廠到施工現(xiàn)場的運輸，需要特殊的運輸車輛和固定裝置，以確保這個特殊的空間異形板塊在運輸過程中不會發(fā)生晃動、變形或損壞。同時，道路條件、運輸通道的寬度和高度等都需要滿足各種相關(guān)審批要求。
2.2 幕墻造型復雜：
1)、深化設計精度要求高：塔樓的玻璃幕墻由多個曲面三角形單元組成，這種復雜的幾何形狀對設計的精度要求非常高。設計人員需要精確計算每個三角形單元的尺寸、角度、曲率等參數(shù)，以確保幕墻板塊能夠完美拼接，形成流暢的曲面效果。任何一個單元的尺寸偏差都可能影響整個幕墻的外觀和性能。
2)、施工定位復雜：在施工過程中，對于曲面三角形單元的定位和安裝也是一個難點。由于每個單元的形狀和角度都不同，需要采用高精度的測量儀器和定位技術(shù)，確保每個單元都能夠準確安裝在設計位置上。并且，在安裝過程中需要不斷地進行調(diào)整和校正，以保證幕墻的整體平整度和垂直度。
2.3、抗風措施挑戰(zhàn)大：
大廈地處海邊，超大的幕墻板塊在吊裝過程中受兜風面積大影響，常規(guī)的抗風措施如攬風繩等無法滿足要求。因此，需要采用特殊的抗風設計，如將V柱板塊作為抗風軌道，將大板塊的抗風支撐和背附鋼架與V柱板塊的中立柱連接起來，這增加了施工的難度和復雜性，對施工工藝和技術(shù)要求較高。
2.4、施工環(huán)境復雜：
高空作業(yè)風險高：幕墻施工屬于高空作業(yè)，而大廈高度達388米，高空作業(yè)的風險更大。施工人員需要在高空中進行幕墻板塊的安裝、調(diào)整和固定等工作，對施工人員的安全保障措施要求極高。
2.5、與其他施工工序交叉多：在建筑施工過程中，幕墻施工需要與主體結(jié)構(gòu)施工、機電安裝等其他施工工序相互配合。由于該項目的施工工期緊張，各工序之間的交叉作業(yè)頻繁，這增加了施工的協(xié)調(diào)和管理難度。例如，在主體結(jié)構(gòu)施工過程中需要預留好幕墻的安裝位置和預埋件，避免出現(xiàn)位置偏差或遺漏等問題。
2.6、精度控制要求嚴格：
板塊拼接精度要求高：由于幕墻板塊的形狀復雜且尺寸較大，要保證六個空間三角形玻璃交匯一點，板塊之間的拼接精度要求非常高。如果拼接處的間隙過大或不均勻，不僅會影響幕墻的外觀質(zhì)量，還可能導致雨水滲漏（詞條“滲漏”由行業(yè)大百科提供）、空氣滲透等問題，影響幕墻的性能。因此，在施工過程中需要嚴格控制板塊的加工精度和安裝精度，確保板塊之間的拼接緊密、平整。
2.7、三維可調(diào)及結(jié)構(gòu)安全保障：為了保證幕墻的結(jié)構(gòu)安全和外觀效果，需要采用永久性背附鋼架及鋁合金（詞條“鋁合金”由行業(yè)大百科提供）鑄造件系統(tǒng)設計，實現(xiàn)三維可調(diào)。這對施工過程中的安裝精度和調(diào)整技術(shù)提出了更高的要求，需要施工人員具備豐富的經(jīng)驗和精湛的技術(shù)。
3、精致建造方案
3.1設置背附鋼架
一層一個大單元，在樓層間設置永久性背附鋼架來支撐單元面板及鋁合金龍骨，大板塊均設置永久連接的背附鋼架提升板塊剛度。大單元內(nèi)部鋁合金龍骨交匯連接點采用定制鋁合金鑄造件進行連接，保證連接部位強度（詞條“強度”由行業(yè)大百科提供），有利于控制單元加工精度。背附鋼架與主體結(jié)構(gòu)進行頂掛設計三維可調(diào)連接，有利于調(diào)整板塊安裝精度，吸收主體結(jié)構(gòu)誤差。背附鋼架跟大板塊一起加工、運輸和安裝，最終隱藏在樓板和吊頂之間。如圖3
3.2 利用胎架整體組裝
大單元采用工廠加工組裝，把現(xiàn)場單元高空拼接安裝的大量工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，有利于保證單元外觀品質(zhì)，使得室內(nèi)外六角拼接節(jié)點處的拼縫一致，工廠拼接能達到較好的室內(nèi)外拼縫效果，提升項目外觀品質(zhì)。工廠設置專用的組裝胎架，輔助大板塊單元的組裝工作，利用胎架輔助鋁合金龍骨的拼接定位，控制組裝精度。大板塊定制胎架，在板塊組裝和運輸中使用，板塊進場翻身后、吊裝前進行拆除。如圖4
3.3 大板塊施工方案
大板塊施工流程：
3.4場外運輸
大板塊寬4.5米屬于超寬板塊，采用13米運輸車進行運輸，每車運輸1塊大板塊，運輸全程采用大板塊胎架進行有效保護。大板塊尺寸超寬，只能在夜間利用大型貨車進行材料的運輸，避開車流高峰，且需提前向交通運輸相關(guān)部門申請通行證。如圖5
3.5場內(nèi)卸車
由于項目場地狹小，幕墻施工必須高效使用每一處可作業(yè)區(qū)域。
與總包協(xié)調(diào)確定，現(xiàn)場場地滿足大板塊的工作需求。現(xiàn)場在建筑東南角及西側(cè)設置臨時卸車場，材料翻身場地，用于大板塊現(xiàn)場的周轉(zhuǎn)和翻身。大板塊均由汽車吊進行卸車和翻身，然后由塔吊進行就位。考慮大板塊和胎架總重量為8.3噸，我們使用50噸汽車吊對大板塊進行卸車和翻身，同地面限位工裝固定連接，避免板塊翻身過程出現(xiàn)滑動。如圖6
3.6地軌水平轉(zhuǎn)運
由于南面位置場地狹小無法將大板塊運輸車輛直接駛?cè)耄易鰹橹黧w鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)范圍，汽車吊沒有作業(yè)位置，大板塊水平轉(zhuǎn)運采用地面軌道進行轉(zhuǎn)運。軌道采用20號工字鋼，寬度3米，水平轉(zhuǎn)運過程操作便捷、安全可靠，滿足大板塊的水平運輸要求，實現(xiàn)了超大板塊的現(xiàn)場水平轉(zhuǎn)運。安裝完成后，胎架沿地面軌道水平轉(zhuǎn)運至汽車吊位置，利用汽車吊吊裝實現(xiàn)超大板塊胎架的存放和返廠。如圖7
3.7垂直吊裝方案
大板塊的尺寸為10.1米寬x4.5米高，重量為5.6噸。單個板塊面積大、重量大是其主要特點。先安裝在大板塊兩側(cè)的結(jié)構(gòu)柱位置板塊立柱為防風軌道，再通過20噸卷揚機垂直吊裝幕墻超大板塊。卷揚機垂直分布在24F/45F/60F三個樓層，為減輕樓板負擔，吊裝懸臂梁（詞條“懸臂梁”由行業(yè)大百科提供）端采用兩組斜拉直徑30mm的鋼絲繩與主體鋼柱連接固定。如圖8、9、10
大板塊安裝之前，兩側(cè)V型柱板塊需要先安裝完成，其中立柱作為大板塊吊裝提升的軌道，以維持大板塊的吊裝過程中抗風搖擺晃動。V型柱板塊的中立柱使用插芯對齊，避免由于板塊安裝誤差造成的軌道過多偏移，保持大板塊提升的順滑。如圖11
大板塊使用20噸卷揚機提升時，外側(cè)使用鋼方通焊接成型的抗風撐桿腰帶作為抗風措施。抗風撐桿（詞條“撐桿”由行業(yè)大百科提供）兩端與V柱軌道使用滑動小車連接，中間與大板塊兩側(cè)的背附鋼架綁扎連接，使大板塊吊裝時不被吹動而損壞或產(chǎn)生安全隱患。如圖12
超大板塊垂直提升抗風分析：單元板塊、兩道鋁合金工字鋁滑動軌道、滑輪（詞條“滑輪”由行業(yè)大百科提供）組及抗風撐桿腰帶。大單元板塊通過主體結(jié)構(gòu)柱兩側(cè)反坎梁上的鋼連接件進行頂掛連接。利用大單元板塊兩側(cè)的V型板塊中立柱做為滑動軌道，抗風撐桿腰帶一端與大板塊進行抱式連接，另一端通過滑輪組與豎向滑動軌道連接。抗風系統(tǒng)將大板塊的風荷載通過抗風撐桿腰帶及滑輪組(圖13)傳遞給豎向滑動軌道，再通過V型板塊的三個掛接支點傳遞到土建結(jié)構(gòu)柱上，解決了超大板塊垂直提升過程兜風擺動問題。整個系統(tǒng)安裝固定方式簡單，經(jīng)現(xiàn)場大面積安裝驗證，是安全可靠的。
3.8測量放線采用三維掃描和放樣機器人
隨著三維激光掃描技術(shù)的不斷普及和深化，目前的三維激光掃描設備已經(jīng)可以在多個施工的環(huán)節(jié)持續(xù)使用，在工程施工過程中，通過應用三維激光掃描儀，實現(xiàn)無接觸的施工測量，基于高精度高密度的點云，開放應用于施工各個管理過程，助力施工項目提質(zhì)增效。如圖14
測量定位BIM放樣機器人：目前新項目引進BIM放樣機器人，利用其快速、精準、操作簡單、測量員需求少的優(yōu)勢，將模型中的測量數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)場精確定位點，且操作過程可視化，初步取得了良好的成果。
3.9板塊吊裝采用定制吊裝工裝
本項目針對各種板塊使用定制吊裝扁擔、抗風撐桿腰帶和板塊吊點設計，使板塊吊點位于其重心上，保證板塊吊運時姿態(tài)平穩(wěn)，頂橫梁保持水平，抗風撐桿腰帶兩側(cè)的小車與軌道滑行順暢，達到順利吊裝的目的。如圖
3.10板塊掛接安裝
由于本項目板塊重量非常大，其安裝調(diào)節(jié)非常困難。因此板塊掛接時使用2個手動葫蘆，葫蘆一端掛在板塊兩側(cè)的吊點上，另一端掛在主體結(jié)構(gòu)上。板塊大致就位后，利用手動葫蘆來進行微調(diào)，最終完成固定安裝。如
4 結(jié)語
近年來，各種超高層建筑、造型復雜建筑日益增多，建筑外圍護幕墻由傳統(tǒng)的小尺寸矩形板塊發(fā)展成空間異形單元板塊。若采用傳統(tǒng)的幕墻設計，空間異形幕墻板塊由眾多異形小板塊現(xiàn)場高空拼接，存在現(xiàn)場安裝工期長、拼接處外觀、防水性能及其品質(zhì)無法保證。超大板塊幕墻將眾多小板塊在工廠合并組框為裝配式大板塊，將復雜工作前置于工廠制作，有效地實現(xiàn)了異形建筑幕墻的精致建造。模塊化幕墻大單元板塊裝配式施工方案，適用于單曲、任意曲面或直線邊界的空間異形幕墻形式，可有效提高施工效率、提升幕墻整體防水性能、保證項目品質(zhì)。幕墻超大板塊施工方案的落地實施，保證了超大超重板塊的施工過程安全可靠，實現(xiàn)建筑外圍護幕墻高質(zhì)量發(fā)展，創(chuàng)造了幕墻世界級水平的裝配式板塊的施工紀錄。
參考文獻
[1]建筑幕墻 GB/T 21086-2007
[2]玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范 JGJ 102-2003
作者單位：深圳市三鑫科技發(fā)展有限公司
