异形组合玻璃幕墙体系施工技术的研究与应用

曹璞，陈菲菲，李帅，刘忠义

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

伴随着建设工程以及施工技术的持续发展和日渐成熟，异形玻璃幕墙工程的施工技术也在持续地得到了改进和发展，同时，玻璃幕墙工程施工技术的多种方法也在逐步增加[1]。作为一种美观、复杂、高科技的建造技术，玻璃幕墙在我国得到了广泛普及与使用[2]。同时，随着建筑工程的不断增加，常规形式的玻璃窗已经无法适应现代社会的要求，因此，异型玻璃幕墙也就慢慢地走进了大家的视线。

1 异形玻璃幕墙简介

在当今世界，由于人类对建筑艺术的要求越来越高，对建筑艺术的要求也越来越高。外貌美观、造型复杂、技术要求较高，因此可以为人提供一种独特的感官体验。因为外立面的形状比较复杂，所以它的建造技术也很高。在对其进行安装和建造时，应特别关注以下要点：首先，因为其自身存在着某种不均匀，所以无法采用简单的模式进行模态的计算，也不便于对其进行3D空间的测量和定位。其次，它的弧形和倾角都有很大的差别，所以它对框架和其他的空间结构都很不利。最后，因为异型钢幕墙是一种具有三个维度的空间实体，所以在焊缝成形时，如果出现了一些扭曲，不仅会对其三维坐标产生很大的干扰，而且还会对其整体的平面形状产生很大的影响。所以，在进行焊接时，要尽可能地减小应力，并对其进行控制，这样才能确保3D 坐标的精度[3]。

2 异形玻璃幕墙工程施工技术要点

2.1 测量放线

（1）用3D 透视的方法进行测量。为保证项目的品质，并促进测量放线达到更高的准确率，必须要在第一时间，确定一个基准点，并利用幕墙公差，设定适当的基准参考轴线，再经过多次的校验，在确认正确后，再设定基准辅助轴线，只有如此，才可以提升项目的质量[4]。其次，要将测量中参考点和直线的偏差纳入考量，并将起伏地表带来的偏差也纳入考量范围。所以，利用全站仪复查棱柱之间的几何关系，并确定各个点线关系和各自相应的几何尺寸，从而可以通过提高点线精度，从而提高了异形玻璃幕墙工程施工的准确性。

（2）尺寸定位。利用弦高方法，可以实现对弧段的位置和位置的精确测量。采用的具体办法是：利用全站仪求出了幕墙面的左右控制线；在对幕墙水平方向上的标高进行控制的时候，要以整体参考点为依据，用水准器将封闭控制线放出一环，而出入位的控制参考线也要在室内用经纬仪将其平面控制网放开，从而可以确定幕墙的出入位[5]。

2.2 建筑外墙各向同性材料选择

在建筑施工中，玻璃作为一种很好的装潢材质，是一种必不可少的外形玻璃幕墙。当前，用于建筑外墙的各种外形，可选择的外形有：①具有吸收热量的外形玻璃。它可以在一定程度上折射和吸收太阳的光线，而在它的制造过程中，则需要在透明的玻璃上加入一种颜料。虽然它的热阻高于一般的透明玻璃和涂层玻璃，但在二次辐射时，它会释放更多的热量进入房间，从而限制了它的保温效果。②涂覆了一层能起到反射热量作用的透镜式热反镜。然而，只有当建筑的环境出现了部分改变时，该玻璃的使用效果也会有所改变，而且对其吸收热量的需求和对热量的聚集作用也会有所改变。③薄膜式的透光镜。如果玻璃杯被一层有机质覆盖，当玻璃杯被强力撞击而破裂时，它上面的有机质就不会脱落。

2.3 建筑工艺要领

（1）在立体的条件下进行测点的位置测定。首先根据相关的资料，利用计算机程序建立了整体外立面的立体几何造型，然后利用全站仪对点线进行了精确的坐标测量。

（2）玻璃幕墙的规范圆龙骨的设置。在异型玻璃幕墙的施工中，不规则形式倾斜面的施工是最困难的，而且，在施工中，倾斜面的施工位置是否正确，将会对整体的施工和建筑的周边造成直接的影响，所以，施工时一定要注意施工。在进行弧面龙骨架设前，必须对其进行详细的分析，而且，在横向龙骨架设中，采取“与水平平行，内层向下”和“两个水平平行，立面自上而下”的方式，也可采取“失高法”的方式，对其进行定位和安装。

（3）对焊装项目进行管理。在所有的隐蔽工作中，其中，焊点是最主要的，焊点的各个部位，其质量的好坏，将会直接关系到整体建筑的使用安全性。

（4）对注浆项目进行管理。在异形玻璃幕墙完成并通过检测符合设计规范的情况下，对其进行密封，并对其顶部、底部和边缘等进行修边。注胶工程是一项预防玻璃幕墙泄漏气体和防渗水的关键工程，它与幕墙的外表有着密切的关系，所以在注胶后，收胶时，必须平滑。

（5）用玻璃板固定。在进行玻璃板块的装配时，要保证其尺寸、规格和质量都要符合幕墙设计的需要，还要保证其上的涂膜不会出现开裂和污染等现象。在此期间，需要将玻璃板上的灰尘、灰尘等清除掉。应根据异形玻璃幕墙施工设计，对其进行装配，并对其结构进行合理的立体调节，以保证其达到合格的效果。

（6）玻璃幕墙的保养。在建筑完成了外形的玻璃窗板项目后，要做好养护工作。首先在建筑外立面的时候，要把所用到的玻璃原料集中起来，不要把原料乱堆乱放。其次，在工程建设时，将玻璃钢的原料放在覆盖着油绒毯和橡胶的台面上，以免在建设时对玻璃钢造成刮痕，如果发现刮痕，则要用保护胶带将之固定住。其次，在运送的时候，要将橡胶垫子和油毛毯放置其中，并且要将其包裹起来，再运送出去的时候，要将其包裹起来。最后，还必须有规律地对玻璃窗进行清洁。

3 工程实例

3.1 工程概况

万柏林公共文化服务中心项目，位于太原市万柏林区南内环西街，本建筑为一类高层公共建筑，地下二层为设备用房及车库，地上六层为档案馆、文化馆、图书馆，建筑高度28m，总建筑面积为30727.19m2，其中地上13605.17m2，地下17122.02m2。玻璃幕墙外观形式造型复杂，结构多变，玻璃尺寸规格繁多。建筑幕墙设计以其具有强大的空间艺术表现力的特点，进而营造出富有独特个性风格的建筑艺术空间，并能增强整体建筑幕墙的强烈视觉冲击张力感和感染力。万柏林公共文化服务中心项目效果如图1 所示。

图1 万柏林公共文化服务中心项目效果

3.2 施工重难点分析

该项目的建设重点是异形组合玻璃幕墙体系立面，其技术关键有：①立面坡度较大，对施工工人造成很大的人身伤害。②立面防护措施。整体式玻璃窗的体积大、重量大、形状复杂，难以准确地确定其位置。③由于建筑物外墙的形状不规则，传统的施工吊车和材料纵向和横向运输设备很难适应工程要求。④由于工程技术的复杂性和技术的提高，使得建筑工程的投资费用不断上升。⑤由于幕墙的玻璃窗是一种脆弱的物质，一旦出现这种情况，很可能会造成严重的安全问题。

3.3 主要施工技术研究及思路

本文以该工程为背景，对建筑工程中的异型玻璃幕墙施工技术进行深入的探索与探索，围绕异型高/超高层建筑反型玻璃幕施工技术这一课题，对其施工技术进行理论与实际相结合的探索与优化，对其垂直运输、反型装配等技术进行重点与难点的重点与难点问题进行深入的研究，结合传统施工技术，对其进行深入的安全、可靠与高效的施工技术的探索与研发，并对其进行安全控制的智能化安全监测与控制体系的研发，形成一套适合于该工程的工程技术体系，并将其应用于同类型工程中进行验证与推广。

（1）针对不规则组合幕墙材料的输送体系。在我国，竖向交通工具的使用存在诸多问题，例如：难以实现全区域的高效作业、提升能力不足、作业盲区大、机械碰撞等，因而，竖向交通工具的选型、布局和安全性等，是制约竖向交通工具发展的关键。针对现有竖向输送技术，在原有竖向输送技术基础上，引进集重量限制报警、防坠锁紧和防晃动为一身的智能化技术，研发一种适合于反倾斜型玻璃钢竖向输送的新型竖向输送技术，以提升其输送安全和输送效率。

（2）将挂篮式挂板应用于超大型结构的反倾斜幕墙中。为了要解决这些施工难题，对（反）坡面部分的施工方法展开了论证分析、课题研讨，最后得出了各自的差异意见，并从中挑选出了最优的方案，并对其进行了再次的优化分析，着重从理论力学的角度，分析了悬挂机构的安全条件，并分析了其是否已经超越了危险的可控制范围，以及该施工方法的可操作性、可行性，并展开了分析。最后，还将组织了一些专业人士进行了论证，从而确定了最后的施工方案。

（3）针对玻璃幕墙施工中放线精度高、玻璃幕墙安装难度大、方钢与固定点的细部节点等问题，采用激光仪、经纬仪或线坠等进行精度测距，通过软件建立一个与实体比例一致的建筑物，根据图例测出各控制点；经过分公司、项目部与专家共同研究，通过各项测试，确定玻璃幕墙施工方案，充分利用BIM 软件技术，将方案试验、论证、施工有效结合，与施工重点、难点问题制定一系列技术措施。通过应用BIM 技术对玻璃幕墙方钢加工、固定节点进行二次深化设计，利用动漫演示指导实际施工，使实际操作更加合理化、快速化，并制定相应的技术措施，做到实时监测，确保施工质量，能够更好的指导类似工程施工，同时也能够总结施工经验、积累施工经验。将BIM 技术用于建筑外立面的施工中。建筑建模的数字化已经是当前建设领域的一个发展方向，而BIM 技术则是在一定程度上克服了传统2D 技术的缺陷。用3D 建模来融合各种数据信息，使用BIM 来制定一个合理有效的施工方案，并进行一个施工仿真，这些都为项目的成功进行奠定了基础，从而可以减少项目建设中的各类问题，降低了项目建设的风险，从而提升了工作效率，加速了项目进度，从而达到了从项目的进度、质量、成本三大主要因素的精细化管理。

（4）一种新型的、具有自主知识产权的、可穿戴式的、可拆卸式的、新型的、可移动的、柔性的玻璃窗板的智能化破损测试装置的研制。由于幕墙的玻璃是一种脆性物质，一旦发生脆性损坏，就很有可能会造成很大的危险，而且随着时间的推移和环境的变化，玻璃幕墙也会逐渐的衰老，因此，在这种情况下，幕墙的安全性就显得尤为重要。近年来，由高处落地窗引发的重大交通事故日趋频发，对其进行有效的防护是一个迫切需要研究的课题。一直以来，对玻璃纤维布的损坏情况，都是依靠手工进行的，这种方法不仅费时费力，而且费时费力。另外，在高楼层的幕墙结构中，由于高度的特殊性，使得手工检测的效果受到很大影响，检测人员的人身保护也很难得到保障。研究一种能够实现对玻璃幕壁破坏进行智能、自动监测的装置，降低由于不能在第一时间发现玻璃幕壁破坏而造成的落地伤害，对于提高我国的建筑工程建设和施工质量具有重要意义。

（5）针对精确放线困难，利用智能建造BIM 自动放样机器人技术，可在BIM 模型中灵活创建放样点位置，形成带放样点的2D 和3D 文件，机器人可单人操作，实现自动追踪、自动锁定目标，极大提高现场放样的速度和精度，实现施工现场无纸化作业。

3.4 运用效果

通过本课题的研究，可为我国城市轨道交通系统的快速发展提供一种新的思路和方法，为我国城市轨道交通系统的快速发展提供一种新的思路和方法。本项目的成功实施，对于节约人力、提升工程建设的质量、降低工程建设的安全性、推动工程建设的发展具有重要意义。对常规的玻璃钢幕墙的建造技术进行了改进，既能节省大量的工期、人工费用，又能减少工程中的安全性和风险性，从而产生了较好的经济效益。

4 结语

伴随着中国建设事业的快速发展，出现了许多建筑形式的异型。在注重实用的同时，又要突出其独有的特征，这就需要对建筑物的造型进行多样化、多形态等艺术性的设计。而玻璃幕墙是一种最直观的表现形式，其发展前景也是十分广泛的。这种类型的玻璃幕墙，造型独特，施工难度大，在高空作业时，工艺过程烦琐。在这种情况下，普通的玻璃纤维布已经不能适应这种要求。随着建筑形态的不断变化，幕墙的建造技术也应该随之变化，并归纳出一系列的具有系统性的异形结构的建造技术和工法，朝着智能化和集成化的方向发展是必然趋势。