既有建筑高空外檐装饰架的修复

张建全

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

大型体育场馆建造之初由于装饰材料的局限，建筑外檐和外装饰往往采用粉刷装饰层。粉刷装饰层经过多年的风雨侵蚀，难免出现老化、开裂等问题。基于大型体育场馆多存在檐口高，装饰面积大，建筑外形不规整的特点，对于场馆高空位置的建筑装饰修复施工，传统做法是先搭外架，再进行人工测量和图纸设计，最后进行修复施工，施工工期较长。

为解决这一问题，以既有建筑外檐装饰架为主要研究对象，探索使用无人机与三维扫描数字技术相结合的方式，突破空间局限，将测量数据收集和设计阶段提前，并生成模型，辅助完成装饰架外装饰设计，缩短整个修复全过程的周期，高效完成装饰架钢构件修复加固及装饰蜂窝铝板安装工作[1-2]。

1 工程概况

徐家汇体育公园上海体育馆改建本着维持原建筑面积、原建筑层数、原建筑屋面高度不变的原则，对其内部使用功能及外立面等进行改建。改建前上海体育馆大斜柱屋檐处原粉刷装饰层出现开裂，部分钢架出现腐蚀、生锈现象，为防止粉刷装饰层脱落，保证体育馆的安全运营，需将体育馆32根大斜柱外檐架表面原粉刷层拆除后，用2道安全网进行包裹封闭。

外檐架位于场馆顶部外立面，周边一圈共32个三角翼部位，为钢框架支撑结构体系。内侧原钢结构经检测后按设计图纸进行切割并局部进行加固；所有原钢构件全部进行除锈、防锈、防火处理；饰面采用45 mm厚氟碳喷涂蜂窝铝板，在原钢构架上进行包敷，包敷铝单板面积约3 900 m2（图1）。

图1 屋檐大刀片现状

2 施工难点

1）修复构件分散且数量多，时间紧迫：外檐架沿场馆檐口环绕布置，数量多达32个，间距约20 m。由于项目整体施工进度非常紧凑，外立面拆除改造须严格按照项目总体施工进度计划进行各项施工。

2）高空作业运输不利，施工难度大：构件高度起伏不同，大刀片外檐架位于45～75 m高度，经过与设计院的积极沟通，最终确定采取无人机搭载三维扫描设备的方式提前对大刀片外檐架进行尺寸扫描。现场搭设外脚手架进行原装饰面拆除，同步进行饰面蜂窝铝板加工，装饰架部分拆除加固完成，立即进行蜂窝铝板等修复材料的进场及施工[3-7]。

3 装饰架修复设计

3.1 装饰铝板设计

经过现场无人机搭载三维扫描设备试验后，发现扫描出来的三维模型尺寸不精准，无法作为加工模型，后经反复讨论及试验，最终采用了无人机搭载三维扫描设备结合地面三维扫描设备的形式，导出的模型尺寸较为精准，可以作为加工图尺寸使用（图2）。

图2 大刀片三维扫描模型

3.2 钢构架拆除设计

水泥粉刷层拆除后，通过对钢结构进行排摸检查，发现位于底部的钢构件及焊缝的锈蚀情况均较其余部位严重，需要重新对此处构件进行拆除修复，加强与主结构的连接。钢构架加固方案优化：本次施工为切割体育馆装饰翼1至装饰翼32，经过设计单位检测后，确定先切割装饰翼1至装饰翼6，切割的装饰翼离地高度最低为40.7 m，最高为70.2 m，装饰翼宽1.6 m，高11.0 m，向内延伸4.5 m，装饰翼呈“七”字形固定在内部钢结构梁上（图3、图4）。因钢构架内部腐蚀程度不同，根据图纸可有2种加固方式，锈蚀严重的部位采用切割替换的做法，锈蚀较轻的部位采用补强的方法。

图3 切割钢构架示意

图4 钢构架底部杆件复原示意

4 关键施工技术

4.1 原水泥粉刷层拆除

根据现场钢构架水泥粉刷层部位实际情况（图5），装饰面积较大，使用石材切割机切开水泥粉刷层，在钢构架内侧及屋顶平台上用木模板加装围挡，做好水泥粉刷层块状物防坠落措施。

图5 钢构架粉刷层实景

4.2 钢构架切割与加固

钢构架的切割遵循先切除表面钢筋网，再切割内部横向副钢构架，最后切割竖向主钢构架的顺序进行（图6）。

图6 钢构架切割实景

钢构架切割采用等离子切割机，切割局部杆件时与主体结构节点板连接处保留长度≥50 mm，确保拆除时不对主体结构造成损伤，不在结构上钻孔。切割过程中应严格按照等离子切割机说明书中的要求进行操作，且操作人员应穿戴好相应的劳动防护用品。所有补强和替换的钢构架采用和原钢构架相同的规格，材质为Q235B。切割局部需要替换的杆件时，与主体结构节点板连接处保留长度≥50 mm。补强时在锈蚀较轻的钢构架表面焊接1条同材质的角钢（Q235B），以起到加固的作用。采用手工电焊，焊条为J422型，焊缝质量等级为二级。动火作业应保证“一点、一证、一器、一监护”到位，高空作业应配好接火斗。

4.3 钢构件防腐、防锈

根据设计图纸要求对原钢构架进行防腐处理，采用聚氨酯面漆喷涂钢构架。聚氨酯面漆属于溶剂型油漆，对施工保养条件要求较高。温度相对高时，成膜效果比较好；环境湿度要求不大于85%，以保证成膜效果。若低温、湿度过大，长时间不能成膜，则容易出现气泡，所以不宜施工。冬季因温度较低的原因，将延长刷第2遍漆的时间，保证前一遍涂刷的漆能得到更好的养护。

4.4 蜂窝铝板安装

铝板安装前首先对照图纸与现场测量复核下料。按图纸要求，利用主体钢构架紧固铁件与龙骨连接，钢连接件与原有钢构架焊接，然后再用螺栓（不锈钢）与竖向龙骨连接。

1）垫板安装：龙骨与连接件的安装直接影响到蜂窝铝板与结构主体连接牢固和安全的程度。安装时将紧固铁件在纵横两方向中心线进行对正，初拧螺栓，校正紧固件位置后，再拧紧螺栓。紧固件安装时，也是先对正纵横中心线后，再进行电焊焊接，焊缝长度、高度及电焊条的质量均满足图纸要求。

2）蜂窝铝板安装：将蜂窝铝板贴向龙骨，其自重由水平止滑扣承担；在对应的螺钉孔上装上安装扣和螺钉，调整板的位置，紧固上边的安装扣，直至确保所有的板在同一平面。

3）打胶：根据蜂窝铝板板块间隙，选用合适的泡沫杆填充间隙，在缝隙两边贴纸胶带打胶，直至打出的胶面平整光滑。

5 结语

结合对既有建筑外檐口装饰架修复施工的传统方法的理解与整合，在紧迫的工期中运用三维扫描技术等数字化新技术解决既有建筑构件尺寸测量，优化现场工序交接的问题，同时有效缩短施工工期，提高设计基准程度，最大限度地确保修复工程满足进度及质量要求，达到预期效果。