多切面异型玻璃幕墙施工技术

上海建工四建集团有限公司 上海 201103

1 工程概况

中国金融信息大厦位于上海市浦东新区东园路18号。工程地下4 层、地上22 层，建筑总高99.4 m，总建筑面积69 058 m2。大厦的5～22层临近黄浦江侧为全隐框架结构双层玻璃幕墙，外层为宝石蓝玻璃饰面。宝石部分外形根据宝石切割的理念生成，由多个切面组成，棱将外立面分割成角度各异的多个切面，最密集点由7 个切面相交而成。主体形象设计成一颗高贵的蓝宝石，与毗邻的东方明珠一道，寓意“东方珠宝、辉耀浦江”。

图1 宝石幕墙外立面

2 幕墙工程特点、难点

2.1 48 个多切面交汇节点选型与加工

宝石幕墙由多个角度不一的切面组成，其多个切面交接的棱线交汇点，是宝石造型的基准控制点，也是幕墙玻璃板块的交汇点。整个宝石幕墙有48 个交汇点，而这48 个交汇点之间又通过棱线对切面的影响，相互制约着宝石面的和谐性与完美性。因此，48 个交汇点的选用形式与加工精度是宝石幕墙成败的关键难点。

2.2 多切面异型玻璃幕墙空间定位

切面交成的棱线实际上就是玻璃安装完成后虚拟相交形成的一根虚拟线（简称虚棱线），这根虚棱线随着切割面间角度变化而与幕墙龙骨间的距离产生变化（图2）。同时因施工工期紧张，宝石玻璃的加工必须按照理论尺寸提前在幕墙龙骨安装进行，无法做到通过玻璃板块的实测实量消除安装精度误差。因此，宝石幕墙中48 个棱线交汇节点的空间定位和棱线龙骨的空间放样精度是宝石幕墙成败的关键点和难点。

图2 虚棱线与棱线龙骨关系

2.3 棱线部位的特殊相接处理

棱线框架采用的是型钢结构，而其余幕墙框架采用铝型材结构，钢铝型材的有机统一是特点。棱线两侧切面间夹角变化不一的特征，决定了棱处玻璃边框安装的难点。

3 技术路线确立

3.1 多切面交汇节点龙骨选型

考虑到本工程每个交汇节点由3～7 条棱线相交而成，每条交汇点的虚棱线与幕墙龙骨面的距离尺寸又不一致，且棱线间的夹角和倾角不相同。因此，如采取单根棱龙骨各自现场定位，连接点会产生较大的积累误差，连接处理将十分困难，无法保障整个棱体系安装精度。经过技术分析最终确定采用精度可控的预制节点方法克服这个困难。

3.2 多切面异型玻璃幕墙空间定位方法

根据“由点生成线，由线生成面”的数学原理，以及预制48 个钢节点方式，化解了单根棱线龙骨的交角与倾角定位的难点。在48 个节点中心点精准定位后，每个节点间拉钢丝绳进一步复核矫正48 个预制节点棱线段的交角与倾角误差并予以纠偏。

3.3 棱线部位的特殊相接处理

由于棱线与幕墙横竖料空间角度复杂，普通的处理方式已不能满足此特征。经分析决定采取内置转接钢套芯的连接方式，一者转接套芯可以直接与棱结构焊接解决角度调节难题，二者内置转接钢套芯外套铝材后，不漏转接件和螺栓，外视效果美观。

棱处玻璃边框采用带角度调节功能的球铰形式，能适应钻石体切面间夹角变化的特征。

4 宝石幕墙施工控制[1-8]

4.1 预制节点加工

利用BIM技术，根据结构数据建立幕墙BIM模型，通过模型中棱线、棱龙骨相互关系计算出每一个预制节点的相关性参数（棱龙骨的倾角、交角、定位及相关面等信息）供构件加工。

首先，按照相关面参数切割出每根棱龙骨相关面并编号待用。

其次，搭建1 个预制节点焊接拼装平台，拼装平台可以确保每根棱龙骨360°无间隙自由旋转和固定，完成相关面切割的棱龙骨在平台上进行拼接作业。

最后，按照每个预制节点的相关性参数逐根对称焊接棱龙骨。

4.2 龙骨定位施工

（a）建立宝石面幕墙BIM模型，对于异型玻璃尺寸进行精准定位，对于不同规格尺寸的幕墙玻璃进行设计优化，确保届时玻璃成品符合设计及施工的要求。48 个钢节点是整个宝石幕墙的重要核心，钢节点的正确设计及定位方可保证幕墙的整体外观得到体现。我们对于48 个钢节点逐一进行深化设计，确保各个宝石面在钢节点的交汇处能完美自然地结合在一起，以达到幕墙宝石造型的效果（图3、图4）。

图3 宝石幕墙平铺示意

图4 钢节点示意

（b）依据原土建控制轴线，利用经纬仪建立幕墙控制线，由土建原始标高点，利用水平仪确定控制点建筑标高。利用电子经纬仪确定各个控制点位置，并调整中间角钢，使控制点位于角钢之上，固定中间角钢，再对控制点位置进行校核，确认无误后用钢丝绳将各控制点连接，形成闭合钢丝定位网。

（c）随后，根据三维空间钢丝定位网线来确定各个钢节点的位置。钢节点定位的第一步是确保钢节点的高度准确。高度确定好以后，保证钢节点只能平移及旋转，不得上下移动。高度的确定基本能保证钢节点的角度，再按照节点图测量虚棱线到钢管（棱龙骨）的垂直距离。只有建筑标高线和虚棱线到钢管表面的垂直距离都符合理论值时才能临时固定钢节点。钢节点临时固定后，在对各钢节点之间距离进行测量，与理论值进行比较，以此来确定钢节点位置的准确性。

4.3 异型玻璃及棱钢结构误差修正

（a）棱结构安装过程中不可避免的会出现误差，首先我们在设计过程中进行了消化，利用转角部位压块和玻璃边框的活动铰接方式进行处理，避免龙骨和玻璃产生误差而导致结合部位不平的现象，同时由于棱部位的接缝较宽，可以消化部分异型玻璃安装时产生的偏差（图5）。

（b）以18 层宝石位置为例，当出现测量误差时，若实际尺寸大于理论尺寸，则在竖向龙骨分格内将每一个1 500 mm分格尺寸平均增大1 mm，这样每一个框架幕墙的胶缝就由15 mm（或35 mm）增大为16 mm（或36 mm），这样仅在D-F轴之间就可以调整8 mm以上误差，整体的误差分到局部位置分别吸收，不会导致误差积累到最后一个分格而无法消化，从而确保幕墙效果的整体性。

图5 宝石棱线部位节点

5 结语

根据宝石造型幕墙的不规则切割面的“由面生棱、由棱成点”理念，通过施工中的逆向剖析（即从节点引出棱线、由棱线生成面），借助预制节点加工技术结合科学的空间定位方式、误差修正方式，确保了中国金融信息大厦宝石幕墙的放样精度和建筑效果，具有借鉴和指导意义。