大跨度异形幕墙系统施工技术的研究

2020-09-10 15:56杨成
看世界·学术下半月 2020年11期

杨成

摘要:基于陕西省植物园温棚管项目介绍了大跨度异型双曲面幕墙施工技术的主要内容。本工程体量不大,造型典型。属于大跨度异形曲面刚性桁架体系结构,外围采用全玻璃幕墙,规范对这类体系的加工偏差、安装允许偏差均不适用。基于该项目,开展大跨度非对称空间钢桁架结构体系与异形幕墙系统施工技术课题研究,不仅能提高本工程的安全和质量,也为我国日益发展的钢结构、幕墙工程提供一个工程实践依据和理论研究数据。

关键词:大跨度幕墙;异型幕墙;幕墙系统

一、幕墙系统构造说明:

(一)南立面圆弧玻璃幕墙系统:2538.00m2

位置描述:南立面圆弧部位±0.000~25.068

结构描述:半隐框幕墙(横隐竖明)玻璃幕墙

施工方式:按钢结构横梁间距(3M)定制篮筐,龙骨安装操作使用篮筐,玻璃采用真空组合吸盘加吊车吊装

(二)北立面平面玻璃幕墙系统:2680.88m2

位置描述:北立面平面部位±0.000~24.112

结构描述:半隐框幕墙(横隐竖明)玻璃幕墙

施工方式:按钢结构横梁间距(3M)定制篮筐,龙骨安装操作使用篮筐,玻璃采用真空组合吸盘加吊车吊装

(三)北立面入口圆弧幕墙系统:98.32m2

位置描述:北立面入口部位6轴~7轴向外3500mm圆弧顶,±0.000~6.000

结构描述:隐框玻璃幕墙

施工方式:龙骨安装操作使用门式脚手架,玻璃采用真空组合吸盘加吊车吊装

(四)入口幕墙门系统:60.90m2

位置描述:北立面入口部位6轴~7轴向外3500mm立面,±0.000~6.000

结构描述:隐框玻璃幕墙

施工方式:龙骨安装操作使用门式脚手架,玻璃采用真空组合吸盘加吊车吊装

(五)屋脊铝单板幕墙系统:1489.88m2

位置描述:半月形玻璃幕墙体顶部造型

结构描述:隐框铝单板幕墙

施工方式:钢桁架顶满铺钢板进行钢龙骨安装,钢龙骨搭平台安装铝单板

(六)电动遮阳帘系统:5218.88m2

位置描述:玻璃幕墙内侧

结构描述:电动遮阳帘

施工方式:维修马道或篮筐安装

(七)幕墙电动排烟窗系统:72樘  144套

位置描述:玻璃幕墙开启扇

结构描述:双电机系统带同步器及智能控制系统,并接入消防联动

施工方式:维修马道安装

(八)屋脊铝单板电动百叶系统:7.04m2   11樘

位置描述:屋脊铝单板北侧下部,每跨居中800*800一樘

结构描述:成品防水防潮电机电机系统带智能控制系统,并接入消防联动

施工方式:维修马道安装

二、施工重难点技术管理措施

本项目为异形体结构,而且是非对称(南北向),施工过程应充分考虑非对称体系的受力平衡。我们根据原有建筑及结构图纸设计了整个建筑的BIM模型,外形定位进行全信息化管理确保外轮廓尺寸,力系平衡施工将贯穿整个项目施工。

(一)测量放样施工:

桁架系统的基础混凝土推力支座为三维六自由度空间约束体系,常规放线方法及测具无法准确把握基准位置及基准方向,根据设计文件采用BIM技术建立桁架系统模型,通过模型向指定基准面投影确定理论放线模型,制定三套投影方案进行比较,根据现场实际情况选择最优方案。

(二)主体结构为整体焊接桁架体系

东西跨度105M,南北跨度39M,考虑现实运输便利及吊具承载极限要求,主承力桁架应按榀进行吊装,水平桁架现场吊装,空中对焊。本项目南、北坡桁架为非对称系统,推力不平衡,整个桁架系统在未闭合前会发生向南倾斜变形,如发生此情况水平桁架将无法合龙。平衡吊装工艺和吊装过程的位移变形监测及矫正进行控制,①采用BIM技术建立空间模型,测量桁架顶点坐标位置,吊装过程采用全站仪监控坐标数据与计算数据的吻合;②采用有限元(SAP2000)计算方法对每榀桁架吊装过程可能产生的变形及位移进行分析,提前预知变形量及变形方向,在影响变形关键点施加反向支撑。

(三)幕墙定位点及分格线龙骨定位和定向

幕墙的放線定位必须依据理论轴网来确保幕墙的实际外轮廓包络面满足理论外形要求。根据BIM系统模型确定的参照平面

幕墙放线的定位基点为A轴与1轴和12轴两个交点A1、A2;幕墙竖向分格的水平投影线需按照上图绿色参照面尺寸确定间距,以A1点为圆心按图示分格尺寸(2450)为半径做圆,与绿色参照面交点即为±0.000标高面分格点,以此类推确定其它底部分格点;底部分格点确定后根据其所在参照平面做与水平面70°线,按照参照平面视图标识的尺寸确定顶部分格点,连接上下分格点即为该竖向分格线;

(四)南北立面幕墙为非对称结构,安装先后顺序应平衡施工

南立面为弧形面,与水平面夹角为70°,北立面为平面与水平面夹角40°,南北面的推力不平衡,推力比为,南北面龙骨及面板安装应按0.3055比例,均衡施工。

(五)玻璃板块自重较大,安装难度较大

玻璃板块尺寸基本在1500X2140~2550之间,四片8mm厚玻璃合成,最大重量约301KG,施工现场必须依靠设备吊装,我们考虑施工现场购置真空组合吸盘两套,120T吊车两台。由于本项目限定工期较紧张,施工时视吊装进度及时增加组合吸盘数量。

(六)现场不能搭设脚手架

根据现场的施工条件,项目南面及建筑内部不能搭设脚手架,给幕墙的龙骨安装施工作业增加困难,根据钢结构条件和钢结构预留给幕墙荷载(150KG/M2),采用挂篮设备施工。

采用BIM系统的自动分网、指定要求分网及自适应嵌板等人机智能交互技术直接模拟安装过程,快速定位龙骨位置、自动生成嵌板数据,极大提高安装效率和安装精确性,总结本工程的经验,结合国内外复杂形面的幕墙施工技术,将本工程的研究成果进行深化,在企业内部形成幕墙工程的BIM技术指导文件。