超高超大截面实心木龙骨幕墙施工技术

辛海京，左 良，王春红，王依列，崔君君

(中建一局华江建设有限公司，北京 100071)

0 引言

近些年，随着工程建设的不断发展，正、反形建筑的不断涌现，传统建筑形式与几何形状已无法满足设计师的意图，其特殊的轮廓造型和结构体系得到设计大师们的青睐，人与自然有机融合，其建筑风格体现出回归大自然的意境，实心、木龙骨作为幕墙结构骨架，不仅作为受力构件，而且超高超大截面起到遮阳扇的作用，节能环保。景德镇紫晶国际会议中心设计施工总承包项目，其玻璃幕墙骨架安装采用超高超大截面实心木龙骨(截面尺寸为400mm×900mm×9 500mm，400mm×1 000mm×6 730mm， 最大木龙骨自重达2.8t，木龙骨截面为楔形)施工技术。本工程木龙骨连接方式独特，玻璃与盖板之间连接新颖，产生了一些创新做法。

景德镇紫晶国际会议中心设计施工总承包工程屋面板施工中，针对单曲面、弧形、清水混凝土、木纹屋面板安装木龙骨施工技术，该工法技术木龙骨除了起立柱支撑作用，同时又兼有遮阳扇功能，木龙骨安装属于绿色施工，减少环境污染，另外，木龙骨用于清水混凝土建筑中，与周边山体协调，有机地与大自然融合，使用木龙骨节能环保，符合“碳达峰”和“碳中和”的基本国策，应用效果十分显著。

1 工程概况

紫晶国际会议中心设计施工总承包项目，位于景德镇市昌江区新平路168号，建筑面积为 40 161.03m2。 工程有11个单体建筑，包括会议厅 1～5、 酒店1～6。会议厅1～5屋面板全部为反弧形，酒店1，4屋面板为反弧形、酒店2，3，5，6屋面板为正弧形。

本项目会议厅1～5玻璃幕墙采用实心木龙骨，实心木龙骨可采用俄罗斯樟子松，采用胶合工艺加工制作(胶合工艺适用于大截面木龙骨)。

2 施工重难点分析

反弧形屋面板曲率大，各反弧形屋面板曲率各不相同，因此支模、浇筑屋面板混凝土过程中要确保弧度符合设计要求，才能确保木龙骨顶部与反弧形屋面板结合紧密。

2.1 屋面板曲率大，清水混凝土屋面板如何确保弧度问题

可采用屋面板支设底层和顶层双层圆弧形模板，振捣棒无法从最高点全部插入或插入深度不足，混凝土振捣不密实，易出现蜂窝、孔洞、麻面等现象，从而造成屋面板渗漏的质量通病，为此，本工程采用只支设弧形屋面板底模，不支设屋面板顶模，屋面板设置混凝土抗滑措施，即在上、下层板筋间设置钢丝网片，从而解决清水混凝土难以成型的问题。

2.2 木龙骨加工阶段如何防潮、防腐、防火、防白蚁处理的问题

从原材料入手，采用俄罗斯樟子松。樟子松有一种味道，小虫子、白蚁等闻到以后都远远躲开，本身对木材就是一种保护。此外，樟子松密度大，加工采用胶合工艺，胶合工艺适用于大截面木龙骨，能有效延长木龙骨使用寿命。

2.3 木龙骨安装过程中针对超高超大截面自重大如何确保安全问题

由于实心木龙骨具有超高超大截面，最大木龙骨自重达2.8t，施工中采用吊链，捆绑木龙骨的带子选用强度合格的安全带，施工前对工人进行安全交底等，夜间加班期间，由于工人疲劳及晚上光线原因，不进行木龙骨安装，确保安全。

3 施工技术创新

对于反弧形屋面板与实心木龙骨节点做法，木龙骨底部和顶部与连接板插接技术、横竖木龙骨间的榫接做法、玻璃安装在横竖木龙骨外面安装盖板等都是创新做法，施工中采用了新技术，具体包括以下3个方面。

3.1 木龙骨底部和顶部与预埋件上焊接的连接板插接，横龙骨与竖龙骨采用榫接

木龙骨底部和顶部与连接板插接技术，属于刚柔并济连接方式；此外，横、竖向龙骨间的榫接做法沿用了中国古代木结构的连接技法，连接牢固，抗震性高。

3.2 反弧形屋面板支双层模板，上层屋面板要加竖向立杆抵消竖向浮力作用

为了确保反弧形屋面板混凝土浇筑密实，无蜂窝、麻面、孔洞等现象，观感良好，对于纵向长度在15～54.4m的屋面板要支双层模板，上层屋面板要加竖向立杆抵消竖向浮力作用，其浇筑混凝土顺序也有创新，分纵向和横向。

3.3 木龙骨装饰扣盖板安装有特色

在竖向木龙骨骨架和横向木龙骨安装完毕后，在木龙骨内安装配套的铝合金框，并安装玻璃，最后在木龙骨与玻璃外表面采用大型装饰扣盖板封闭，此做法也较独特。

4 具体施工工艺

4.1 施工工艺流程

圆弧屋面板施工工艺流程为：木龙骨原材前期处理→木龙骨加工厂制作→木龙骨、玻璃等构件运输→木龙骨规格、尺寸进场验收→现场检查预埋件数量、位置并调整→现场竖向木龙骨安装、就位→横向木龙骨安装→木龙骨与弧形屋面板顶部节点处理→玻璃安装、木盖板安装→木龙骨幕墙验收。

4.2 超高超大截面实心木龙骨幕墙施工操作要点

4.2.1木龙骨原材前期处理

采用俄罗斯樟子松，采用胶合工艺施工的超大截面木龙骨还可采用加拿大花旗松，这2种材质可采用胶合工艺加工制作(胶合工艺适用于大截面木龙骨)。

幕墙构件设计时，应尽可能采用较大截面形状，以提高耐火极限。目前装饰性木龙骨防火主要是采用防火剂浸注或涂防火漆，如丙烯酸乳胶防火漆，在 100～200℃温度下能分解出磷酸使木材脱水炭化，减少可燃气体的形成，在 250℃ 左右能膨胀起泡，形成蜂窝状的防火隔热层。所以一般优先采用防火漆及防火剂浸注木龙骨。

由于白蚁对潮湿的木材危害严重，所以采取构造上的防潮措施，使木构件与水源隔断, 对减小白蚁危害有一定效果，但构造上的防潮对防虫仅是一种辅助措施，还需对木龙骨周边土壤进行化学处理或设置白蚁诱饵系统。在建筑幕墙构件设计时，需根据生物危害区域采取相应的防虫蛀措施，如采用木材防腐剂，可有效保护木材，延长木龙骨寿命。防腐剂要刷或喷在木龙骨表面，在涂刷过程中，必须在干燥天气使用，但不能在已刷过油漆或清漆的木龙骨表面涂刷。

对木龙骨经过防潮、防腐、防火、防白蚁处理后，加工厂再选取表面质量合格、无裂缝、花纹均匀的樟子松加工木龙骨。

4.2.2木龙骨加工厂制作

设计院下发幕墙专业施工图纸，由幕墙专业厂家进行图纸深化设计，由于横、竖向木龙骨是通过胶合工艺制作，在需放入玻璃的位置会根据设计尺寸预留玻璃槽，然后采用胶合工艺加工制作，从而提前预留出玻璃位置槽口。在加工过程中提前采取胶合工艺，可有效防止木龙骨开裂。

由于景德镇市地处南方，潮湿环境和白蚁环境下，本工程对木龙骨需进行防潮、防白蚁处理。为了减少木龙骨表面跟水和大气的接触，并减少污物附在木龙骨上，保持龙骨美观及延长使用寿命，在木龙骨进行防潮、防腐、防火、防白蚁处理后，木龙骨采用亚光清漆露木纹，采用专门的耐候防水漆，防火使用透明防火涂料，即防火清漆，在其表面再罩1层透明清漆，避免运输和施工过程中木龙骨受到污染。木龙骨要根据部位、规格、型号进行编号。

4.2.3木龙骨、玻璃等构件运输

由于木龙骨构件截面尺寸很大，且为实心，其自重较大，还有些木龙骨细长，因此木龙骨和大块玻璃运输时，要选择加长的运输车辆，确保此木龙骨和大块玻璃在车尾无外露现象。玻璃一律放在架子上侧放。木龙骨运输时，其底部要放垫木。另外，所有木龙骨表面要缠好泡沫塑料，防止木龙骨清漆在运输过程中出现剐蹭和由于刹车而遭到撞击产生变形，此外防止运输过程中下雨导致木龙骨受污染等。

4.2.4木龙骨规格、尺寸进场验收

1)总包单位对幕墙专业分包运进施工现场的木龙骨进行规格、型号、位置、外观质量、防腐、防火处理等的检查，对于俄罗斯进口樟子松还要检查检疫检验报告和商检报告等。

2)木龙骨和玻璃运到施工现场后，根据所在会议厅位置，材料要分别码放到相应会议厅内，在多雨季节安装时，不要放在室外，同时，码放在会议厅内时，也要在底部加垫木，防止地砖勾缝，清洗地面时将水溅到木龙骨上。由于木龙骨构件截面尺寸都较大，现场码放时，最高不得超高3层，以免将龙骨压变形。在安装前要将木龙骨按层堆放好，堆放时要适当倾斜，以免木龙骨倾覆。木龙骨卸车后表面的泡沫塑料膜不要立刻揭掉，要等安装时再去掉，以防木龙骨受潮等。

3)木龙骨安装前，采用BIM模型核对其型号、规格、位置等，以确保位置正确。

4.2.5现场检查预埋件数量、位置并调整

1)反弧形屋面板支模时，两侧端部梁吊模采用钢管对撑，对撑纵方向间距1 500mm，抵消水平侧压力，竖向立杆间距1 500mm，辅助抵消竖向浮力和稳定水平对撑钢管，确保浇筑完清水混凝土后，反弧形形状符合设计要求，反弧形屋面两侧端部梁吊模如图1所示。

图1 反弧形屋面两侧端部梁吊模

2)对于反弧形会议厅屋面板，纵向长度在15～54.4m时要支设屋面板圆弧底模、底层木纹肌理板和圆弧上层多层板，即双层模板，其浇筑顺序为纵向从两端向中间对称浇筑，横向是从最低点向最高点进行浇筑，确保反弧形形状符合设计要求。

3)浇筑弧形屋面板混凝土时，由于振捣作用，预埋件往往发生偏移，其定位难精确，因此可用铁丝将埋件与弧形屋面板结构钢筋绑扎牢固，然后对预埋件点焊，确保预埋位置准确。预埋件埋设好后，在浇捣混凝土时，派专人进行监护、检查，时刻注意对预埋件的保护。振动棒在预埋件边应延长振捣时间，使预埋件周围混凝土密实。

4)弧形屋面板顶部焊接连接件：焊接连接件时必须按操作规程施工，随时检查焊缝是否严密，是否符合施工要求，焊完后要将焊渣及时敲掉。同时，操作人员还要做好安全防护工作，注意防火，焊接前管理人员要开动火证，现场要有专人看火。

5)木龙骨安装前，先清理弧形屋面板上的预埋件，使预埋件露出金属面，并检查预埋件周围屋面板、墙体的平整度。

6)检查预埋位置及数量是否与设计图纸相符，预埋件的中心线允许偏差为20mm。如发现预埋件偏移过大，要及时补焊。

4.2.6现场木龙骨安装、就位

1)焊接连接板 将连接板与屋面板上部预埋件进行焊接固定，下部连接板与结构梁或楼板上的预埋件焊接牢固。焊接完毕要对焊缝检查有无漏焊现象，最重要的是检查是否有变形现象，变形严重时要重新焊接连接板。由于连接板与屋面板预埋件焊接时会产生高温，冷却后出现残余变形。要消除残余应变，特别是圆弧折线的部位等，因此必须等焊接完毕，温度降低后才能安装竖向木龙骨。

2)二次防腐处理 防腐处理的范围是所有可能出现腐蚀的地方，由于电焊破坏了原有预埋件镀锌层，因此要进行二次防腐处理。防腐处理时不能单独考虑焊缝位置，同时要考虑整个结构，每个连接件的位置都要进行防腐处理，处理时要刷2～3道无机富锌底漆，然后刷防火漆。

3)安装竖向木龙骨 ① 三维方向调整竖向木龙骨 木龙骨初步就位：对于大截面木龙骨，安装时，要用电动倒链、手动倒链或叉车配合安装人员，将大型木龙骨吊起或托起，然后用安全绳拉住(安全绳必须经过复试，其强度确保吊运超高超大实心木龙骨过程中不发生断裂)，缓缓将木龙骨运至安装位置。木龙骨初步就位后对其进行调整，调整的标准为横平、竖直、面平，施工人员在三维方向用经纬仪检查安装垂直度偏差是否在允许偏差范围内。每天安装前都要对安装工人进行安全交底等。②竖向木龙骨穿螺栓固定木龙骨顶部、底部 竖向木龙骨就位后，将其底部和顶部分别与连接板插接。先将顶部连接板插入木龙骨预留的凹槽，定位后将M20热镀锌螺栓插入连接板与木龙骨预留孔，M8螺母固定连接后拧紧螺栓，固定顶部木龙骨，垂直度调整后，下部将M20热镀锌螺栓插入连接板与木龙骨预留孔凹槽，然后将连接板与预埋件焊接，最后拧紧下部M8螺母固定底部木龙骨。顶部、下部木龙骨螺栓为3～6个孔，孔径为8～12mm。超大截面木龙骨顶部与屋面板顶面预埋件螺栓固定如图2所示，超大截面木龙骨底部与地面预埋件螺栓固定如图3所示。木龙骨底部和顶部与连接板插接，此连接属于刚柔并济连接方式，具有创新性，安装如图4所示。

图2 超大截面木龙骨顶部与屋面板连接节点

图3 超大截面木龙骨底部与地面板连接节点

图4 超大截面木龙骨安装

木龙骨截面尺寸大，一方面充当骨架，作为固定玻璃支架，起支撑和固定玻璃的作用；另外，木龙骨起遮阳扇作用，其形状为楔形，如图5所示。由于超高超大截面实心木龙骨自重很大，最重龙骨达2.8t，因此，捆绑龙骨时必须用合格的绳带捆绑。

图5 超大截面(400mm×900mm)木龙骨

4.2.7横向龙骨安装

竖向龙骨安装保护完毕后便要进行横向龙骨安装准备。横向龙骨安装是否准确取决于标高定位的准确与否。根据木龙骨分格图纸及加工图确定位置计算横向龙骨标高，根据楼层标高计算出横向龙骨位置并在主龙骨上标出。竖向龙骨安装完毕后，将8mm厚T形或L形转接角码与主龙骨用螺栓固定，然后安装横向龙骨，将横向龙骨上的螺栓孔位与转接角码上的螺栓孔位对准，用不锈钢螺栓穿入并逐渐拧紧，同时注意，观察横向龙骨的就位情况，调整好各配件的位置以保证横向龙骨的安装质量。横、竖向木龙骨间的榫接做法，以及竖向龙骨有凹槽，横向龙骨插进凹槽，横、竖向龙骨重合处穿螺栓拧螺母，此种方法完全沿用了中国古代木结构的连接方式，具有较好的抗震性。

同时注意，观察横向龙骨的就位情况，调整好各配件的位置以保证横向龙骨的安装质量。横、竖向龙骨采用榫接，并通过8mm厚焊接连接件连接，横向与竖向龙骨连接节点如图6所示，竖向与横向龙骨连接节点如图7所示，横、竖向木龙骨如图8所示。

图6 横向与竖向龙骨连接节点

图7 竖向与横向龙骨连接节点

图8 横、竖向木龙骨三维示意

4.2.8木龙骨与弧形屋面板顶部节点处理

竖向木龙骨安装过程中，针对木龙骨与清水混凝土弧形屋面板交接面缝隙过大问题(由于下料尺寸偏差及清水混凝土浇筑偏差所致)，导致木龙骨安装无法保证严密性，为此对于现场缝隙≤20mm，可采取用聚氨酯发泡剂填充弧形屋面板与弧形玻璃之间的缝隙，其立面如图9a所示，节点如图9b所示；对于现场缝隙>20mm或木龙骨尺寸小，可采取人工切割弧形木垫片，木垫片表面涂刷三聚氰胺胶或酚醛胶，塞入木龙骨顶部，以减小缝隙，可有效避免“热桥”，满足气密性、水密性要求。可通过BIM技术，对幕墙玻璃板块进行模拟，计算出弧形玻璃顶部尺寸，加工时确保幕墙与弧形屋面板交接处节点严密；另外，连接件与木材间采用防腐垫片隔离，木材与混凝土接触面垫三元乙丙橡胶(EPDM)胶片隔离，避免积水腐蚀。同时，对幕墙进行“四性”试验，确保材料合格。

图9 玻璃与弧形屋面板顶板

4.2.9玻璃安装、木盖板安装

在竖向木龙骨骨架和横向木龙骨安装完毕后，开始在木龙骨内安装配套的铝合金框，铝合金框外面压入第1层橡胶压条，然后进行玻璃安装，玻璃卡在木龙骨与木龙骨间的凹槽内或遮阳扇间内嵌槽内，玻璃安装完毕后，安装第2层橡胶压条，最后在木龙骨与玻璃外表面采用大型木盖板封闭。对于大块玻璃、木盖板需要使用吊链和升降车辅助安装。横向龙骨装饰扣盖板连接节点如图10所示。

图10 横、竖向龙骨装饰扣盖板连接三维示意

5 质量控制

5.1 质量控制标准

1)由于目前国内还没有木龙骨相关施工规范，因此质量控制与验收可参照GB 50005—2017《木结构设计标准》、GB/T 50708—2012《胶合木结构技术规范》及GB/T 38704—2020《建筑木框架幕墙组件》的规定执行。

2)木龙骨工程质量验收记录包括： ①检查木龙骨防腐、防蛀、防火质量验收记录；② 质量控制点，如表1所示。

表1 质量控制点

3)从安装过程到安装完后，全过程进行质量控制，验收内容包括：①木龙骨板面质量是否合格，缝大小是否符合设计要求，表面缝隙是否横平竖直；②木龙骨柱安装的允许偏差应符合表2规定。

表2 木龙骨安装的允许偏差

5.2 质量保证措施

5.2.1木龙骨质量检查内容

1)木龙骨规格数量是否正确，木龙骨编号是否与编号图相符，木龙骨堆放是否安全、可靠，是否有已损坏木龙骨。

2)三维误差是否在控制范围内，木龙骨型号是否正确，该更换的是否更换。

3)横向龙骨安装完成后要对其进行检查，主要检查内容为：横向龙骨的就位是否有偏差，横向龙骨是否水平，横向龙骨外侧面是否与竖向龙骨外侧面在同一平面上等。

5.2.2在竖向龙骨预埋件焊接时要控制变形确保焊接质量

木龙骨安装前要制定详细的控制加固变形施工措施：竖向龙骨加固时，由于电焊会产生高温，有高温就会产生冷却后残余变形，因此点焊开始和结束位置、点焊时焊接完毕，焊接件表面温度与常温一样时，才可进行木龙骨安装等工序。

6 效益分析

采用超高超大截面实心木龙骨虽成本高，但其兼有遮阳扇作用，减少了门窗遮阳扇的设计和施工，节能环保，工期提前10d，符合绿色施工要求。施工中，项目部严格按GB/T 50640—2010《建筑工程绿色施工评价标准》和GB/T 50905—2014《建筑工程绿色施工规范》规定进行施工，减少了大量的建筑垃圾，对环境保护有极大的促进意义。

7 结语

景德镇紫晶国际会议中心项目采用超高超大截面实心木龙骨幕墙，使建筑物与大自然有机融合，解决了超高超大截面自重大、木龙骨加工阶段防潮、防腐、防火、防白蚁处理、木龙骨底部和顶部与预埋件上焊接的连接板插接，横向与竖向龙骨采用榫接的重难点问题，具有较好的指导作用和社会意义，为类似工程施工积累了经验，值得推广。