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22m高的葉片形狀單體建筑分別與不超過24m高的球形大堂和約為7m高的宴會廳相連，仿佛一朵盛開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、宴會廳、會議區(qū)域、餐飲、酒店客房、游泳池及其它娛樂休閑設(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，施工定點放線難度大，需要在三維空間上準(zhǔn)確地找到相關(guān)點位。

    (2) 球形面節(jié)點處理難度大。球形面建筑的交接點系由多達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)點調(diào)整三維空間的誤差，是必須要解決的問題。

    (3) 節(jié)點防水處理困難。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)場實際尺寸，精心設(shè)計防水構(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保證施工的精度。

    3.1 立體三維法的測量放線

    為保證測量放線精度，確保工程質(zhì)量，首先，應(yīng)確立本工程的一個基準(zhǔn)，多軸線為基準(zhǔn)勢必存在一些偏差(而幕墻各項偏差均在±1mm之間)，為了克服這一難點，本工程在軸線確認無誤的前提下，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)核對無誤后，確立為輔助基準(zhǔn)軸線，以此來達到施工的高質(zhì)量。

    其次，要考慮到基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)線溫差對計量的誤差，以及地面不平造成的誤差。為此，采用全站儀通過棱鏡復(fù)核相互之間的幾何關(guān)系，搞清楚點線之間的關(guān)系，以及相互間的幾何尺寸，通過點線的精度來提高幕墻施工精度;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)高定位也是一個重點，由于整個幕墻工程施工難度較大，因而對標(biāo)高的定位要求較高，本工程標(biāo)高的定位采用全站儀測距進行。

    3.2 弦高法的尺寸定位

    利用弦高法可測量圓弧部位。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，采用水準(zhǔn)儀在基準(zhǔn)層放出一圈閉合控制線;幕墻進出位的基準(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)，即確定幕墻的進出位。平面控制基準(zhǔn)點的確定，首先要依據(jù)圖紙計算出的或項目技術(shù)部門提供的南北立面圓弧的半徑，并采用弦高法對基準(zhǔn)點的確定。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，并根據(jù)圖紙計算出的或項目技術(shù)部門提供的圓弧半徑，以此確定一段圓弧。我們?nèi)〈硕螆A弧進行分段定位此處的幕墻基準(zhǔn)點，然后依次定位出其它段上的基準(zhǔn)點。

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

    4.1橢團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。對此，我們在施工中采用鑄模制造出了可進行三維調(diào)節(jié)的圓盤連接件，用獨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，表面氟碳進行了噴涂處理，采用了一端現(xiàn)場實際切割與主體鋼結(jié)構(gòu)進行連接，另一端與M42螺桿進行螺紋連接，因此保證了此套系統(tǒng)軸向的調(diào)節(jié);同時采用M42螺桿一端也攻絲與底座進行連接，另一端則與球形和圓盤進行連接，來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。在施工點位放線時，我們根據(jù)球體的特點，采用全站儀打點的方法，并結(jié)合現(xiàn)場的原點坐標(biāo)，模擬出每個定位點的位置得出三維坐標(biāo)值輸入儀器進行了現(xiàn)場實際的定位。

    4.2 樹葉狀坡屋面施工技術(shù)

    對于類似于樹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型槽進行連接，并且采用4mm鋁塑板對外部進行包飾;再對根部采用不銹鋼機制螺絲，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)先進行連接，這樣基座固定起來會更加方便，同時找平的精準(zhǔn)性也會更高。

    在施工中，角度是整個采光頂部位的最大難題所在。由于每個葉片共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。為了解決兩個方向都具有角度的這個問題，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行調(diào)節(jié)。第二層為底層與排水層的過渡，以避免底層與排水層直接接觸而無法進行調(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和隨著時間的推移密封膠開始老化而引起的漏水，故在此部位設(shè)計了內(nèi)排水構(gòu)造措施，可以將流入室內(nèi)的雨水進行收集并且排出，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，而平時所常見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。對此，我們在施工中將百葉框預(yù)先拉彎，達到實際的弧形效果，當(dāng)組框的時候百葉的截面方向，可根據(jù)百葉框的弧度進行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)每片百葉旋轉(zhuǎn)微小的角度和百葉框達成弧度一致的時候，單方向的弧度已經(jīng)出現(xiàn)。對另外一個方向的弧度，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到曲面的效果(圖6)，同時也能滿足建筑整體的美觀和功能的使用。對百葉上部的施工，我們采用了鋁板進行背襯封堵，從而防止雨水通過檐口直接落入室內(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稱關(guān)系的玻璃幕墻隨著夾角越來越小最終相交在一起而形成的，所以要達到雙曲的立面效果同樣給此位置的施工帶來了困難。對此，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誤差，所以我們在施工中采用了金屬板與玻璃相連接的方式，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)實際情況，此位置最終采用全站儀打點的方法，結(jié)合現(xiàn)場的原點坐標(biāo)，模擬出每個定位點的位置得出三維坐標(biāo)值，并且輸入儀器進行現(xiàn)場實際的定位。(3)每根主龍骨采用雙支點進行固定來滿足幕墻結(jié)構(gòu)的安全。上支點為鋼轉(zhuǎn)接件，與預(yù)先埋入混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件焊接;下支點為槽鋼，與混凝土結(jié)構(gòu)下面的主體工字鋼進行焊接。(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行鍍膜處理，由于玻璃都是曲面，而且玻璃表面的鍍膜無法耐高溫，國內(nèi)大部分玻璃廠家均無法完成此種工藝，實際生產(chǎn)中采用在線鍍膜的方式來進行加工。

    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)中陶土板為德國廠家所提供)，采用開放式幕墻系統(tǒng)進行施工，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入幕墻內(nèi)部，同時還可避免透過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行連接;在此掛碼基礎(chǔ)上增加60mm長鋁合金掛鉤來固定陶土板。陶土版連接節(jié)點縱向剖面如圖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)上時的視覺效果更加地順滑，因此我們在兩片相鄰的面板中間加了一道豎向通長的間隔條。這樣能起到視覺效果的緩沖作用，同時也避免了開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)論證計算為指導(dǎo)，以現(xiàn)場測量為基礎(chǔ)，分步實施，現(xiàn)場設(shè)計施工節(jié)點，使實際建筑外形效果與設(shè)計模型相吻合，取得了理想的施工效果。