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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(fù)雜異形幕墻，采用超大裝配式板塊精致建造技術(shù)，將復(fù)雜問題在工廠高度集成，有效解決復(fù)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(yùn)輸、水平轉(zhuǎn)運(yùn)、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(fēng)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(yùn)輸;垂直運(yùn)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(shè)計將多個空間異形三角玻璃互相插接的單元板塊設(shè)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(yùn)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(dá)54㎡、重達(dá)5.6噸甚至有的達(dá)8.4噸，如此大且重的幕墻板塊，對吊裝設(shè)備的要求極高，需要大型的、起重能力強(qiáng)的吊裝設(shè)備，并且在吊裝過程中要保證板塊的平穩(wěn)、精準(zhǔn)就位。比如在吊裝過程中，需要精確控制吊機(jī)的起吊速度、翻轉(zhuǎn)角度等，過程抗風(fēng)、稍有偏差就可能導(dǎo)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(yùn)輸困難：超大超重的幕墻板塊在運(yùn)輸過程中也面臨挑戰(zhàn)。從加工廠到施工現(xiàn)場的運(yùn)輸，需要特殊的運(yùn)輸車輛和固定裝置，以確保這個特殊的空間異形板塊在運(yùn)輸過程中不會發(fā)生晃動、變形或損壞。同時，道路條件、運(yùn)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(fù)雜：
1)、深化設(shè)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(fù)雜的幾何形狀對設(shè)計的精度要求非常高。設(shè)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(fù)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(zhǔn)確安裝在設(shè)計位置上。并且，在安裝過程中需要不斷地進(jìn)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(fēng)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(fēng)面積大影響，常規(guī)的抗風(fēng)措施如攬風(fēng)繩等無法滿足要求。因此，需要采用特殊的抗風(fēng)設(shè)計，如將V柱板塊作為抗風(fēng)軌道，將大板塊的抗風(fēng)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(fù)雜性，對施工工藝和技術(shù)要求較高。
2.4、施工環(huán)境復(fù)雜：
高空作業(yè)風(fēng)險高：幕墻施工屬于高空作業(yè)，而大廈高度達(dá)388米，高空作業(yè)的風(fēng)險更大。施工人員需要在高空中進(jìn)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(jī)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(yù)留好幕墻的安裝位置和預(yù)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(yán)格：
板塊拼接精度要求高：由于幕墻板塊的形狀復(fù)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(dǎo)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(yán)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(shè)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(shè)置背附鋼架
一層一個大單元，在樓層間設(shè)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(shè)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(jìn)行連接，保證連接部位強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)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(jìn)行頂掛設(shè)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(yùn)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(jìn)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(dá)到較好的室內(nèi)外拼縫效果，提升項目外觀品質(zhì)。工廠設(shè)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(yùn)輸中使用，板塊進(jìn)場翻身后、吊裝前進(jìn)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(yùn)輸
大板塊寬4.5米屬于超寬板塊，采用13米運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，每車運(yùn)輸1塊大板塊，運(yùn)輸全程采用大板塊胎架進(jìn)行有效保護(hù)。大板塊尺寸超寬，只能在夜間利用大型貨車進(jìn)行材料的運(yùn)輸，避開車流高峰，且需提前向交通運(yùn)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(shè)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(jìn)行卸車和翻身，然后由塔吊進(jìn)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(jìn)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(yùn)
由于南面位置場地狹小無法將大板塊運(yùn)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(yùn)采用地面軌道進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。軌道采用20號工字鋼，寬度3米，水平轉(zhuǎn)運(yùn)過程操作便捷、安全可靠，滿足大板塊的水平運(yùn)輸要求，實現(xiàn)了超大板塊的現(xiàn)場水平轉(zhuǎn)運(yùn)。安裝完成后，胎架沿地面軌道水平轉(zhuǎn)運(yùn)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(fēng)軌道，再通過20噸卷揚(yáng)機(jī)垂直吊裝幕墻超大板塊。卷揚(yáng)機(jī)垂直分布在24F/45F/60F三個樓層，為減輕樓板負(fù)擔(dān)，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(fēng)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(yáng)機(jī)提升時，外側(cè)使用鋼方通焊接成型的抗風(fēng)撐桿腰帶作為抗風(fēng)措施。抗風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(jìn)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(fēng)撐桿腰帶一端與大板塊進(jìn)行抱式連接，另一端通過滑輪組與豎向滑動軌道連接。抗風(fēng)系統(tǒng)將大板塊的風(fēng)荷載通過抗風(fēng)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(fēng)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(jī)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(jī)器人：目前新項目引進(jìn)BIM放樣機(jī)器人，利用其快速、精準(zhǔn)、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(dān)、抗風(fēng)撐桿腰帶和板塊吊點設(shè)計，使板塊吊點位于其重心上，保證板塊吊運(yùn)時姿態(tài)平穩(wěn)，頂橫梁保持水平，抗風(fēng)撐桿腰帶兩側(cè)的小車與軌道滑行順暢，達(dá)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(jìn)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(fù)雜建筑日益增多，建筑外圍護(hù)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(shè)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(fù)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(hù)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(jì)錄。
參考文獻(xiàn)
[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
