广西文化艺术中心拱形金属幕墙安装施工技术

2017-07-21 01:35:23张驰

中国建筑金属结构 2017年7期

张驰

张驰

本文结合广西文化艺术中心拱形金属幕墙紧跟钢结构施工，以及后续需进行云篷桁架卸载等特殊情况，为了提高安装效率，减少各项资源浪费，保证施工工期，对于此造型复杂且无规律可循的拱形金属幕墙采用分段单元式拼装，搭设经济性的异型脚手架操作平台，以及合理性地预留收口实测压型铝板，从施工效率、安全性、安装精度等方面很好地解决了异型金属幕墙的安装难题。

金属幕墙；金属幕墙系统构成；分段单元式拼装；异型脚手架；异形压型铝板安装

1.拱形金属幕墙工程概况

广西文化艺术中心项目位于南宁市五象新区，作为广西重大文化公共设施项目和最高级别的艺术表演中心，是国内体量第四大的艺演场馆，建成后将大大提升广西及南宁的文化形象与品位。工程占地面积244.3亩，总建筑面积38万m2，铝板幕墙面积约17万m2。

本项目造型设计理念是参照广西地区典型的诗情画意般的风景特点，将“喀斯特”地貌所形成的山体曲线以一种抽象的方式转化为建筑形态，赋予建筑一种独特的外观。整个建筑形成“山、水、岸”的建筑形态，艺术峰峦、文化堤岸，山水岸相得益彰。而拱形金属幕墙的施工好坏直接决定了“山”的建筑效果能否完美的呈现。

图1 山、水、岸设计理念

图2 整体建筑效果图

拱形金属幕墙包括，多功能厅20榀，音乐厅24榀，大剧院32榀，最小跨度约35米，最大跨度约115米，每榀拱侧面采用独特的异形压型铝板作为装饰面板。

2.拱形金属幕墙系统组成及材料选用

2.1 压型铝板系统

使用A、B两种标准截面板型，板有效宽度为1000mm，展开宽度1351mm，铝板材质A3005系列，合金状态H24，表面炫彩氟碳喷涂。A、B板型唯一的区别在于凹槽线的间距不同，以实现丰富的立面线条效果。

图3 A、B板型横截面示意

图4 A型、B型标准板效果图

2.2 拱形金属幕墙骨架系统

材质为Q235B，表面油漆处理（从底面到表面）：环氧富锌三道，80um；环氧云铁中间漆三道，80um；高固态聚氨酯面漆，三道，80um；拱形金属幕墙保温构造系统；两层1.5mm厚的镀铝锌板，中间夹一层容重不小于48kg/m3的玻璃纤维保温棉。防水系统，材料选用TPO自粘性防水卷材（热塑性聚乙烯材料），具有耐紫外线、耐老化、耐霉烂的优良性能。

图5 金属幕墙构造效果图

2.3 拱形间铝合金格栅系统

牌号为6061-T6，高精级挤压型材，壁厚不小于3.0mm，表面炫彩氟碳喷涂。

图6 铝合金格栅效果图

3.拱形金属幕墙施工方案确定

本拱形金属幕墙工程，包含多功能厅20榀，音乐厅24榀，大剧院32榀。每个馆24m以上和24m以下有所区别，24m以上是开放式的幕墙系统，属于纯造型金属幕墙，没有保温和防

水要求；24m以下的金属幕墙系统与拱形间的玻璃幕墙系统共同组成了拱形区域的幕墙系统，不仅有装饰造型要求，还有保温、防水等建筑使用功能的要求。根据现场施工进度，拱形钢结构卸载之后，在19.35m～24.00m标高范围，存在钢结构云篷桁架的再次卸载，将会对24m以下主体钢结构产生一个二次沉降，对于拱形金属幕墙的安装是极其不利的。经过技术性的缜密考虑，决定先施工24米以上的拱形金属幕墙，搭设阶梯爬梯组合式异型脚手架作为施工平台；24米以下搭设三排落地式脚手架作为操作平台。

4.拱形金属幕墙各工序施工工法

4.1 测量

根据总包提供的测量基准点，在每一榀拱顶部隔3～4米确定一个测量控制点，由于采用分段单元式拼装，只要保证弧顶支托的坐标点与模型里面的点位坐标一致（在允许误差范围内），整个建筑山体曲线也就确定了，这是山体曲线造型的关键步骤。

图7 拱形顶部测量控制点布置图

4.2 金属幕墙骨架分段单元式拼装

本工程前期做了大量的技术准备工作。首先在钢结构施工实体模型的基础上建立了金属幕墙骨架施工模型，其次根据模型导出三个馆76榀拱，152个立面的檩条布置图，每榀拱的檩条布置都是不规则且无规律可循，现场根据每个立面的檩条布置图，采用地面分段单元式拼装的方法，再用塔吊进行吊装，分段跨度控制在25～30m，保证在吊装过程中骨架不产生过大变形。分段单元式拼装大大提高了骨架系统的安装精度，极大地提高了施工效率。

图8 金属幕墙骨架与钢结构连接示意

图9 分段单元式拼装胎架

图10 分段单元式幕墙龙骨地面拼装

图11 使用塔吊进行分段单元式骨架吊装

4.3 施工技术措施

24米以上采用阶梯爬梯组合式脚手架，24米以下采用三排落地式脚手架，以满足测量、骨架安装、保温构造层、TPO防水以及幻彩压型铝板安装等全过程施工的要求。

24米以上脚手架平台通过与拱形钢结构间的插缝杆件作为着力点，脚手管与圆管可靠抱接，形成整体受力，增强了架体的稳定性。避免从混凝土屋面直接搭设满堂脚手架作为施工平台，大大降低了施工成本。

通过同济大学3D3S软件，建立模型进行力学计算，应力比分布在0.0～0.1间，完全满足安全使用的要求

图12 杆件应力比分布图

图13 阶梯爬梯组合式脚手架示意图

图14 24m以上阶梯爬梯组合式脚手架渲染效果示意

图15 异型脚手架搭设实景图

图16 阶梯爬梯组合脚手架搭设近景图片

4.4 保温防水构造系统安装

先安装内层镀铝锌钢板，再进行保温棉的安装，最后进行外层镀铝锌板的安装，保证外层镀铝锌板的平整度符合规范要求，再进行TPO防水卷材的铺设。

图17 镀铝锌板现场定尺切割照片

图18 保温棉和外层镀铝锌板安装实景照片

图19 外层镀铝锌板安装完成实景照片

图20 TPO防水卷材铺设

4.5 幻彩压型铝板安装

理论上该幻彩压型铝板应严格从一侧往另一侧施工，前一块板压住后一块板，但如采用此种安装方法，由于每榀跨度较大，即使划分误差控制线，使安装误差在每个区内消化，依然会存在累计误差，而此种压型铝板水平方向和垂直方向适应误差的能力都非常弱，累计的误差势必导致压型铝板最终与骨架不能完美匹配。经过缜密的技术考虑，每个立面根据跨度的大小，均匀预留1～3块实测板，待理论板块安装完毕后，量出预留板块的有效宽度，在工厂重新折弯加工。

24m以上压型铝板安装时，取每个面起头坐标控制点4个，施工方向为从两侧往中间，预留1～3块收口实测板，单独压型，其余板块均按三维模型下料加工，这种方法最大限度利用了模型，保证95%以上的板块都可按模型下料，大大提高了加工进度，同样也保证了工期，另一方面也便捷地解决了该幻彩压型铝板适应误差能力弱的问题。