高空双曲面幕墙安装

张建宇 梁建宏 刘瑞权 关江龙

内蒙古兴泰建设集团有限公司 内蒙古 鄂尔多斯 017010

1 工程概况

随着世界建筑的迅猛发展，外装饰幕墙在建筑物外立面起的作用越来越大，设计越来越复杂，高空曲面幕墙逐渐被大量推广应用。本工程为内蒙古财经大学体育馆项目（图1），体育馆上空屋盖呈椭圆形壳，最大长度和宽度为97.8 m×80.3 m，网架投影面积6 169 m2，结构类型为正放四角锥网架，球节点形式为焊接球节点，网架结构高度2.675 m，网架矢高为7.73 m，网架柱顶标高为16.95 m，网架支撑方式为下弦周边支撑。结构外围是弧形玻璃幕墙，屋面及檐口为厚3mm曲面铝板，铝板面积为3 400 m2。

图1 体育馆效果图

2 工艺原理

由于双曲面幕墙的复杂性，在进行施工建设过程中，要进行模型的设计和建设。在建模过程中，可以通过三维动画的制作方法，把幕墙的三维模型设计成二维平面的图形，准确标注出施工需要的放线定位点。三维模型的二维转化主要是为了把三维定位点转化为二维定位点，从而帮助施工工作过程中，对幕墙建设的直观把握，使幕墙施工的复杂性降低。在进行定位点的确认之后，在具体的施工操作中，正确认识二维的定位点在三维的双曲面幕墙中的位置，根据实际放样，准确安装钢架龙骨以及铝板面板。为了确保实际施工工作的设计效果，在双曲面造型上，可以在一个方向上有直线段的造型设计。在实际的施工实际中，双曲面幕墙是一个三维的造型，幕墙的部分区域会呈现出三维曲面的造型。为了方便施工，可以用多个较短的直线经过细微的角度差异组成一个曲线，代替一个整段的长曲线。在同等距离下，较短的直线越多，就越容易使曲面接近弧形。这种以直线代替曲线的施工方法可以有效降低施工难度，并使双曲面幕墙呈现更好的曲面效果[1-2]。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工流程

施工主要工艺流程为：测量放线→埋件安装及校正→三维建模→钢龙骨安装→面板安装→校核调整→验收。

3.2 操作要点

3.2.1 测量放线

依据建筑幕墙施工图及施工现场钢结构网架实测数据（图2），采用计算机辅助设计软件AutoCAD对幕墙立柱在计算机上模拟定位，然后进行现场测量，把计算机定位点转换到现场定位，确定龙骨位置，对幕墙的龙骨定位点坐标进行定位，将横纵向龙骨的投影线引到地面上做好定位，对龙骨及面板工序定位安装起到了很好的作用。

3.2.2 埋件安装及校正

测量放线完毕后，对埋件进行安装校正并在埋件上确定立柱的准确位置，然后检查埋件是否有偏差。埋件的定位精度一般为埋件平面位置偏差10mm，标高偏差10mm。埋件安装的准确性决定了龙骨安装质量，所以埋件安装前期要定位准确。

3.2.3 三维建模

要先通过计算机对幕墙各控制点三维拟合放样得出精确的三维坐标，在施工中给出精确位置以指引施工并校核是本工程幕墙外立面造型的保证和精度控制的关键。

3.2.4 钢龙骨安装

幕墙施工前要搭设脚手架，脚手架在檐口下方逐步退台搭设。作业面要满铺脚手板，保证每个操作工人作业方便，并保证架体距离安装板板面1.7～1.8 m（图3）。

图2 钢结构网架整体示意

图3 脚手架搭设示意

龙骨按三维模型进行下料、统一编号，按放线尺寸进行安装。

1）根据放线坐标点及标高尺寸确定龙骨构件在空间上的位置（图4、图5）。龙骨采用60mm×60mm×4mm镀锌钢方管，每跨龙骨在地面按模型预制焊接，然后每跨逐一进行吊装焊接，可提高施工效率、缩短工期、节约成本。

2）安装前采用垂准仪将地面控制点引到空间，根据图纸标高确定龙骨构件标高及位置，确定后将每跨龙骨与钢结构悬挑构件进行焊接，龙骨安装的标高偏差不应大于3mm，与控制点的前后偏差不应大于2mm，左右偏差不应大于3mm。

3）焊接作业龙骨与埋件、龙骨与龙骨采用四边满焊，角焊缝焊角高度≥6mm，并满足幕墙结构的使用要求。

4）铝板里侧采用厚180mm玻璃丝绵（密度45 kg/m3）带双面加筋PVC膜，能有效起到防火保温作用，且具有良好的吸声特性，可以大量吸收房间内的声能，有效降低混响时间，减少室内噪声（图6）。采用50mm×4mm镀锌角钢每隔600mm设置1道进行有效固定。

图4 龙骨节点示意

图5 龙骨安装实体

图6 玻璃丝绵纵剖节点示意

3.2.5 面板安装

1）板块应按板块分配图上的板号安装就位，并检查相邻2块板角是否错开，试装检查其水平度、垂直度，相邻2块板的曲面接口要平整顺直，过渡平缓，铝板左右、上下偏差为1.0mm。然后用不锈钢螺栓装配，固定在主副龙骨上，胶缝间隙要符合规范及设计要求（图7）。

图7 曲面板安装效果

2）铝板与铝板之间的缝隙宽度一般为10～20mm，用硅酮密封胶等弹性材料封堵。

3）打胶前将铝板保护膜边缘撕开，在90°转角边处贴上美纹纸，美纹纸在四角胶缝处应折90°转角，整个板块美纹纸应一次到位，用力抹平，避免美纹纸褶皱。填充泡沫棒时，要求密实平直，注胶时应按直线走，从上至下，从左到右，一次打完。刮胶时应按注胶步骤一次到底，在角部处刮拉速度稍微缓慢一些，撕去美纹纸呈外向45°倾斜拉扯，应把撕掉时美纹纸集中处理，避免环境污染。

4）撕去保护膜，用中性清洁剂清洁铝板，清洁时注意产品保护，避免划伤铝板。

3.2.6 校核调整

铝板初装完后分区域进行复核，对板缝不统一、曲面弧度不顺直的铝板进行调整，铝板板块不得有错角现象，四角对接应平整、顺直、宽窄统一。

3.2.7 验收

施工质量严格按国家相关规范要求进行自检验收，自检合格后报监理单位、建设单位、质量监督站等相关单位进行统一验收工作。

4 质量控制

针对该技术特点，除满足国家有关现行规范的要求外，还应在下列几方面进行质量控制[3-4]。

4.1 材料的检测控制

在高空双曲面幕墙中，作为结构材料尤需加强检查，进入施工现场的材料除必须具有合格证明外，还应进行外观质量检验和抽样检测，必要时进行加强度的复检，这些结构材料有钢支承结构件，如钢材、埋板、螺栓、锚栓等。在检查复验时，逐根进行外观检查；在螺纹连接时，尤其须注意螺纹的配合公差，这往往容易被忽视。

4.2 安装质量控制

安装铝板前应进行钢龙骨质量检查，焊缝要100%进行全数检查，检查合格后对焊口进行防腐处理。弧形铝板安装时，要保证安装位置公差在1mm内，如果龙骨有偏位现象，则要及时进行调整，保证板缝宽窄统一，无错位现象。安装时所用的螺栓连接要可靠、牢固，无松动现象。严格控制板面平整度，相邻铝板无高低差，保证板面平整、顺直。

天沟的安装是本工程的一项重要环节，天沟安装的好坏直接影响到屋顶渗漏，而且后期维修困难，难以查找渗漏点，所以安装时应严格按图纸进行施工。天沟采用厚2.0mm不锈钢镀锌钢板，龙骨采用50mm×3mm热镀锌方管和∠50mm×4mm热镀锌角钢。天沟宽度净距为600mm，为了防止底部漏水、胶老化，不锈钢天沟应采用预制成品件进行安装，不锈钢天沟底部每隔8.4 m设置φ100mm排水口，铝板下返天沟150mm，且下返铝板和不锈钢天沟内部设置不锈钢泛水板，形成了封闭结构体系，有效地避免了雨水渗漏现象（图8）。

图8 屋顶天沟施工节点示意

4.3 幕墙打胶施工质量控制

必须选用优质结构硅酮密封胶、耐候硅酮密封胶，而且要加强检验，防止过期使用。注意控制密封胶的使用环境，严禁下雨天露天施工耐候硅酮密封胶。在现场装配打胶时，基材表面温度不得超过60 ℃。在进行结构硅酮密封胶、耐候硅酮密封胶注胶前，注胶部位须做好净化工作，应先将铝框、玻璃或缝隙上的尘埃、油渍、松散物和其他脏物清除干净，粘贴美纹纸，缝隙填塞泡沫棒，注胶后应嵌填密实、表面平整，加强养护，防止手摸、水冲等。

打胶前由技术负责人做专项交底，并打注样板，样板验收合格后方可进行大面积打胶施工，硅酮密封胶应打注饱满，其厚度和宽度必须符合规范规定和设计要求。

5 结语

本文阐述的高空双曲面幕墙里侧采用厚180mm玻璃丝绵带双面加筋PVC膜，有很好的防火、保温节能效果，且具有良好的吸声特性。双曲面铝板安装通过在内蒙古财经大学体育馆工程的实例应用，证明该施工方法安装简便，方便操作，最终缩短施工周期，降低施工成本，有效提高安装质量，在类似的双曲面幕墙应用中值得推广。

曲面的设计使建筑幕墙在现代大型和高层建筑中应用增添了很强的艺术质感，有着美观、节能、易维护的优点。随着社会的发展，保温节能、绿色建筑逐步备受人们的关注，所以在现代社会中，智能型、环保型幕墙装饰将成为时代的主流，高空双曲面幕墙随着时代的发展将逐步被广泛应用。