单元式玻璃幕墙在曲面外墙中的施工技术研究

徐洪斌 张 雨 张晓晨

(山东省建设建工(集团)有限责任公司 山东济南 250000)

0 引言

随着我国经济的快速发展，人们对建筑的需求不再停留在使用功能上，外观设计的独特性要求日益突显，出现了各种外立面造型独特的建筑设计。为追求建筑物立面的整体美观性，多采用玻璃幕墙来作为建筑物的外围护结构。结合现阶段超高层建筑实际施工的需求，单元式玻璃幕墙因其安装周期短，可有效缩短工程工期，密封性能良好等优点，被广泛应用于建筑施工中。外立面为变角度倾斜的建筑物，给单元式玻璃幕墙的安装带来难度。通过前期精确策划及重难点分析，灵活把控安装过程，后期严格检查把控，可使其最终呈现出设计美观的外立面造型。

1 项目概况

济南中央商务区4-14地块项目位于济南市中央商务区内，北临横九路，南临坤顺路，西临纵五路，东临茂岭三号路，基底西侧临绸带公园，东侧临城挚大厦(控制中心地块)，区位优越，交通便利，景观资源丰富，工程区位图如图1所示。该项目包括有高端商务办公楼，商业、公寓、配套地下车库、设备用房等设施建设，总建筑面积为129 534.06 m2。其中1#主楼功能定位为高端商务办公楼，建筑高度达166.6 m，共34层。建筑物外造型美观，设计独特，建筑物东西立面整体呈变角度倾斜曲面造型，外立面装饰采用单元式玻璃幕墙，使室内景观与室外景观融为一体。工程效果图如图2所示。

图1 工程区位图

图2 工程效果图

2 施工难点

根据地质勘察报告及设计资料分析，本工程存在以下难点：

(1)层间偏差较大

该工程1#主楼，主体结构东西立面从下而上呈变角度逐层向内收缩倾斜，一层～二十六层倾斜差值最大达到15.2 m，每层约有600 mm的偏差值，给后续单元式幕墙的安装带来一定的困难。

(2) 吊装难度大

本工程1#主楼外立面为变角度倾斜曲面造型，其东西立面幕墙内倾的最大水平距离可达7.5 m，给单元体的吊装带来较大难度。

(3) 角度不易控制

本工程1#主楼东西向设计为有弧度的竖明横隐单元式幕墙，主体结构采用层层递进的方式往上展示。因而，对于单元式幕墙的弧度控制，如何展示出图3的弧度效果，成了该项目的重点与难点问题。

图3 东西立面弧度效果图

(4) 收口处理难度大

本工程1#主楼设有垂直运输设备，在3轴至5轴之间设有2部施工电梯。在5轴至6轴之间设有1台塔吊，东侧4#塔吊在主体结构施工至8层时已拆除，现场平面布置图如图4所示。

图4 现场平面布置图

因此，单元式幕墙安装需要预留收口位，最后如何顺利完成单元式幕墙收口方案，是本项目的重点。

3 施工方案

3.1 施工顺序

该工程1#主楼主体结构施工与幕墙工程交叉进行，在主体结构施工时，进行测量放线，安装预埋件，主体结构浇筑后进行结构偏差检查、测量放线及转接件安装工作。当主体结构工程施工至计划楼层时，插入幕墙安装施工。整体施工遵循先大面、后局部，先简单、后复杂，自下而上的顺序进行[1]。

当主体结构验收至十二层时，1#主楼一～十二层幕墙开始安装。在二十层搭设安全防护棚，在十八层设置环形轨道，直接从地面起吊进行单元体的吊装，如图5所示。

图5 十八层环轨布置分格图

当主体结构验收至架构层时，1#主楼十八～三十四层幕墙开始安装。

随着幕墙施工进行防雷、防火、LED系统安装。

3.2 划分施工段

结合现场施工的实际情况，共划分为3个施工段，即一层～十二层划分为第一施工段，十三层～三十四层划分为第二施工段，架构层为第三施工段。

3.3 放线及弧度控制

(1)放线控制

测量放线通过成立专门的测量小组进行实施。选用精确度较高的全自动全站仪和扫描仪，由三维模型测出斜面、变截面位置的坐标，将数据导入全站仪，然后可用全站仪定位现场实际坐标，尽可能降低施工偏差。

因为每层递减的形式是弧度产生的原因，故应在前期放线阶段，把控好层与层之间单元体的连接位置，保证单元体挂接后达成每块弧度的一部分，确保大弧度的形成。

(2)弧度控制

转角的铝板单元式幕墙，是弧度侧面效果的具体展现形式之一。需对每块铝板幕墙在工厂进行三维式对接，对接效果达到后，再进行生产和发货。为更好地呈现立面效果，单元体幕墙相较常规状态的单元体幕墙，每块单元板块都进行特殊的角度加工。每块单元为非传统的平行四边形结构，为内倾四点不共面的单元体，每层翘曲值基本一致，随层数逐渐减小，首层最大，约55 mm，三十四层最小，约6 mm。为达到“翘曲”的形式，对形体变化较大的单元板块进行“冷弯”工艺安装，以呈现出完美的形体变化。具体吊装方案依照1#主楼整体吊装方案进行。

为更好打造建筑物东西立面的弧度效果，经项目计算沟通后，决定采用通常做法，现场搭设吊篮进行装饰条安装。此方法便于通过对照测量放线进行调试工作，对照效果图一一排查不对称的部位，达成最佳线形效果。

3.4 单元体吊装

单元体进场后，直接运输至主体结构首层内进行临时存放，吊装时，从地面起吊点起吊。

在第一施工段，东西立面幕墙内倾的最大水平距离约7.5 m，已经远远超出轨道吊装的覆盖范围。但由于结构的特殊性，东立面的水平距离由北向南递减，西立面的水平距离由南向北递减，到达最低的东南角及西北角位置，水平距离已经小于0.5 m，充分达到垂直运输的条件。故项目部决定，制定吊装方案如下：

选取1#主楼西北角及东南角地面处作为单元体幕墙的起吊点，通过在地面处设置卷扬机，利用缆风绳配合，将单元体拉离建筑物外边缘，防止单元体幕墙与建筑物发生碰撞。通过设置在相应楼层内的卷扬机拉动钢丝绳，控制垂直方向的单元体幕墙吊装，使构件沿平行于外立面的方向上升至指定安装楼层后，通过环轨电动葫芦的移动性能，控制水平方向的吊装，往南侧、北侧进行水平运输，避开斜面运输的难题。

吊装期间安排两组安装工，每组6人，其中两人在地面处控制单元体幕墙的起吊，剩余4人在楼层内稳定单元体，上下协同作业，吊装过程如图6所示。

3.5 单元体收口

前期根据现场垂直运输设备的具体位置，因1#主楼南北两侧为垂直结构，无倾斜角度变化，故提前在1#主楼的南侧进行单元式幕墙收口位置的预留。待设备拆除后，再通过采用小吊车的方式，进行垂直方向收口位置的安装。通过详细地设计计算，出具小吊车计算书，经专家论证后通过，保证小吊车在正常吊装单元体时的整体稳定。

利用图7活动小吊车安装单元板块，在具体应用前，通过阅读《高层建筑外檐幕墙施工垂直运输》与《浅析环形轨道配合小吊车运输安装单元体幕墙施工技术》，得知小吊车具有制作简单，便于拆卸，灵活转运、可操作性强，安全可靠等优点。故将小吊车主要使用于单元体板块的预留口安装，即南面施工电梯位置及塔吊位置，综合考虑后将布置于主楼六层、十二层、十八层、二十四层、三十层、三十四层。安装一个分段后，移至下一层进行安装作业。

图7 小吊车构造图

活动小吊车由车身、吊装系统和配重块组成，车身采用80×60×6的方钢管焊接而成。焊接完毕后，下部安装活动定滑轮，便于移动，并在前端设置固定支撑臂，在吊装时放下，稳定吊车[2]。小吊车组装示意图如图8所示。

图8 小吊车组装示意图

活动小吊车骨架采用80×60×6方钢管满焊拼接制作而成。卷扬机上面有螺栓孔位，采用螺栓将卷扬机与底座连接固定。支臂和底座采用M16螺栓固定连接；钢丝绳通过定滑轮转向在支臂前端垂下，用于起吊单元板块。

日常，应对活动小吊车的卷扬机、钢丝绳、滑轮、电气系统及小吊车结构进行全面检查和保养。待安装完毕后，进行空载试验、额定荷载试验和超载10%的动载试验，以及超载25%的静载试验。

安装检验合格后，经安装单位、使用单位及监理单位联合验收合格，各方签字认可后交付使用[3]。

4 结语

本文分析工程难点，通过对控制单元体吊装顺序，改变吊装机具的构造及收口处理方法等方面详细分析单元式玻璃幕墙在曲面墙中的施工方法。施工效果良好，可为类似工程提供参考。