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摘要： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，幕墻作為建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)，其差異性越來越大。充分體現(xiàn)了幕墻工程的豐富性和多樣性。一些幕墻工程和以往新建幕墻項(xiàng)目的差別十分明顯，如果設(shè)計(jì)不能充分考慮幕墻施工工藝，采用慣性思維進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致幕墻在施工中困難重重。本文通過對(duì)幕墻設(shè)計(jì)和幕墻施工工藝的對(duì)照，提出幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮施工的必要性。
關(guān)鍵詞： 裝配式、施工工藝
緒論：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，幕墻行業(yè)也迎來很多變化。幕墻的種類越來越豐富，幕墻的施工方法和施工機(jī)具也有很大的改善。幕墻工程中既有建筑改造（詞條“既有建筑改造”由行業(yè)大百科提供）工程比例逐漸加大，有些幕墻體系和新建幕墻存在一定區(qū)別，而幕墻的施工方法也有一些變化。幕墻設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮幕墻的特性，找到符合幕墻特點(diǎn)的施工工藝。避免出現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)和施工工藝脫節(jié)的現(xiàn)象。同時(shí)，幕墻設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從項(xiàng)目全壽命周期考慮，包括幕墻的材料選擇、材料加工、組裝、安裝、使用和后期維護(hù)工作。而不只是考慮幕墻材料的使用率等個(gè)別因素，從設(shè)計(jì)方案初始階段就充分考慮幕墻構(gòu)造特點(diǎn)以及幕墻的施工工藝問題，在幕墻的全壽命周期給與合理把握。
在實(shí)際工作中，有時(shí)候碰到一些特殊的幕墻工程，由于設(shè)計(jì)師沒有充分考慮幕墻施工工藝，導(dǎo)致幕墻工程在實(shí)施過程中難度很大。本文擬初步探討一下設(shè)計(jì)考慮施工工藝的必要性，給項(xiàng)目的全流程提供合理的設(shè)計(jì)。以下列舉幾種常見幕墻形式的施工工藝。
一、常見的幾種幕墻施工工藝
幕墻是建筑的維護(hù)體系，是給建筑穿上的美麗外衣。幕墻和門窗都是建筑經(jīng)常使用的外立面形式。幕墻通常是從建筑的外部進(jìn)行施工，而門（詞條“門”由行業(yè)大百科提供）窗則可以從建筑內(nèi)部進(jìn)行施工。
1 構(gòu)件式幕墻施工工藝
構(gòu)件式幕墻是安裝在主體結(jié)構(gòu)外，通過幕墻豎向立柱（詞條“立柱”由行業(yè)大百科提供）、橫向龍骨組成網(wǎng)格，再鋪設(shè)面板和裝飾線條的一種幕墻構(gòu)造。這種幕墻構(gòu)造需要施工人員從建筑外側(cè)進(jìn)行施工。早年一些幕墻工程會(huì)采用腳手架作為施工措施，而現(xiàn)在則大部分會(huì)采用吊籃的施工方式。近些年也出現(xiàn)了自升施工平臺(tái)等更加方便的施工方法。見圖1示意。
2 單元式幕墻施工工藝
單元式幕墻是在工廠組裝好，到現(xiàn)場(chǎng)直接安裝的一種幕墻形式。單元式幕墻裝配化程度高，裝配質(zhì)量好。其安裝方式通常采用自制吊裝設(shè)備進(jìn)行，比如采用移動(dòng)小吊車，或者環(huán)形軌道進(jìn)行安裝。見圖2示意，有些單元式幕墻的外側(cè)設(shè)置了比較大的裝飾條或者其它構(gòu)件，無法和單元幕墻板塊一起同時(shí)吊裝，需要二次安裝。這時(shí)候，需要在屋面或者環(huán)軌上架設(shè)吊籃將施工人員放在幕墻外側(cè)進(jìn)行施工。
3 半單元幕墻施工工藝
半單元幕墻是一種介于單元和框架之間的幕墻構(gòu)造形式，先安裝幕墻的主立柱，然后將幕墻板塊從室外直接吊裝。取消了幕墻橫梁的安裝，因此，幕墻施工也可以從室內(nèi)完成。
4 吊頂金屬幕墻施工工藝
通過高空作業(yè)車將施工人員舉升至相應(yīng)位置，施工人員從外部安裝，高空作業(yè)車目前應(yīng)用十分廣泛，可以針對(duì)很多類型的幕墻進(jìn)行施工，見圖3示意。
二、幕墻施工工藝的發(fā)展
隨著幕墻行業(yè)的不斷發(fā)展，幕墻技術(shù)在不斷更新，幕墻施工的方法和手段也越來越多，呈現(xiàn)出以下變化。
1 施工機(jī)具的種類多，能力強(qiáng)，各種高空作業(yè)車，大型吊車、樓面旋轉(zhuǎn)吊車、環(huán)形軌道、大型移動(dòng)升降作業(yè)平臺(tái)等設(shè)備大大的方便了施工。
2 施工的人工成本越來越高，人工成本在幕墻造價(jià)中占比越來越高。幕墻施工過程中對(duì)施工機(jī)械的依賴程度越來越高，通過對(duì)施工機(jī)械的大量使用，提高施工人員效率。比如，電動(dòng)工具的使用已經(jīng)非常普及，提高了工人的裝配速度;有些環(huán)形軌道采用電刷，可以隨意在環(huán)形軌道內(nèi)行走，大大提高工作效率。
3 安全要求越來越高，幕墻施工過程的安全要求越來越高，施工人員在施工過程中，必須做好安全防護(hù)。安全分級(jí)管控要求越來越詳細(xì)。
4 施工組織要求越來越詳細(xì)，幕墻施工組織設(shè)計(jì)的內(nèi)容越來越詳細(xì)，幕墻施工過程中的很多施工內(nèi)容都需要單獨(dú)編制方案。當(dāng)幕墻高度超過50米，屬于超危大工程范圍，還需要進(jìn)行危大專項(xiàng)論證。
5 特殊的幕墻越來越多，一些幕墻已經(jīng)不單純是建筑功能齊全的建筑維護(hù)體系，和傳統(tǒng)意義的幕墻差別很大。有些特殊幕墻只是為了滿足造型、泛光的建筑要求。
6 幕墻造型越來越復(fù)雜。為了突出建筑特性，曲面幕墻、雙曲面幕墻、斜面幕墻、大懸挑幕墻等幕墻形式越來越多。
針對(duì)幕墻發(fā)展變化，幕墻設(shè)計(jì)也應(yīng)該多考慮施工因素的影響。大致可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：
1、幕墻體系選擇：不同幕墻體系對(duì)幕墻施工工藝要求不同，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目情況選擇合適的幕墻體系。比如，樓層不高，造型方正的幕墻適合采用構(gòu)件式幕墻。超高層規(guī)整的建筑幕墻，應(yīng)首選單元式幕墻。
2、幕墻裝配率的選擇：從設(shè)計(jì)考慮，應(yīng)該盡量選擇裝配率高的體系，這樣可以減少施工現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)。工廠的加工、組裝條件、工人素質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量是明顯優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)的，其加工和裝配效率也明顯優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)。
3、幕墻施工方法和施工機(jī)械的考慮：盡量采用常規(guī)施工機(jī)具，減少特殊施工機(jī)具的使用，比如，采用吊籃這種使用方便的工具，減少大規(guī)格高空作業(yè)車等機(jī)械的使用。
4、考慮施工人員操作方便，盡量讓施工人員在比較安全的位置完成施工作業(yè)，比如，窗系統(tǒng)或者單元幕墻系統(tǒng)都可以讓施工人員在建筑室內(nèi)完成施工作業(yè)。避免施工人員處于室外進(jìn)行施工作業(yè)。
5、考慮施工人員的操作空間，要有預(yù)留足夠的空間，不能過于狹小。
三、設(shè)計(jì)未能充分考慮施工的情況
1、 某吊頂幕墻工程
該工程是既有建筑改造項(xiàng)目，高度60m。建筑頂部是一個(gè)懸挑結(jié)構(gòu)，需要在懸挑鋼結(jié)構(gòu)下設(shè)置鋁板和玻璃吊頂，并且設(shè)置泛光照明系統(tǒng)。由于建筑物本身功能完整，所以幕墻體系只是裝飾功能，沒有采光、保溫、防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）等性能要求。
幕墻設(shè)計(jì)采用常規(guī)鋁板幕墻和玻璃幕墻構(gòu)造，施工人員需要舉升到60m的高空從外側(cè)進(jìn)行安裝，并且打膠密封。幕墻施工組織設(shè)計(jì)考慮到施工難度，在高處搭設(shè)臨時(shí)懸挑鋼平臺(tái)做為施工平臺(tái)，待施工完成后再將鋼平臺(tái)拆除。隨后再使用高空作業(yè)平臺(tái)車，補(bǔ)充鋼平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)預(yù)留下幕墻空隙。
由于施工操作平臺(tái)需要大量鋼材，焊接和拼裝成本較高，使用后只能拆除。而且，施工平臺(tái)拆除后，還需要配合高空車等措施，因此，幕墻施工措施費(fèi)用遠(yuǎn)超投標(biāo)時(shí)候的措施費(fèi)。而且，項(xiàng)目完工后的燈光和幕墻的維護(hù)也會(huì)十分困難。
2、 某立面穿孔鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）板幕墻工程
該工程也是既有建筑改造，原建筑是一個(gè)圓筒形構(gòu)筑物，高度50m左右，沒有建筑功能要求。改造工程是在構(gòu)筑外增設(shè)穿孔鋁板幕墻為裝飾，并且增加泛光照明。增加的穿孔鋁板幕墻面為扭轉(zhuǎn)雙曲面，通過三角形鋁板擬合。混凝土構(gòu)筑物外每3m左右高搭設(shè)一層鋼平臺(tái)，然后在鋼平臺(tái)外搭設(shè)豎向穿孔鋁板幕墻龍骨。
幕墻施工圖的設(shè)計(jì)采用常規(guī)穿孔鋁板幕墻的設(shè)計(jì)思路，從外側(cè)固定。基本節(jié)點(diǎn)（詞條“節(jié)點(diǎn)”由行業(yè)大百科提供）見圖4示意。此設(shè)計(jì)方案需要施工人員到外側(cè)施工。因此，施工組織設(shè)計(jì)主要是解決如何讓施工人員可以沿著扭轉(zhuǎn)的幕墻面移動(dòng)，最終，施工單位采用了斜拉導(dǎo)軌的吊籃作為主要施工機(jī)具，配合高空作業(yè)車作為輔助施工機(jī)具。這種施工方式成本較高，施工進(jìn)度較慢。
其實(shí)，該幕墻和常規(guī)鋁板幕墻存在很大差別。首先該鋁板幕墻是純裝飾目的，沒有防水、保溫等性能要求。采用穿孔鋁板，鋁板之間不必打膠密封。扭曲的鋁板幕墻面和主體結(jié)構(gòu)之間已經(jīng)有主體鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)的平臺(tái)作為鋁板幕墻的支撐結(jié)構(gòu)，此空間的尺度完全可以滿足施工人員進(jìn)行操作。因此，可以考慮利用這個(gè)鋼平臺(tái)作為施工人員的施工平臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)采用內(nèi)側(cè)安裝鋁板幕墻的方式，將大大降低幕墻施工的難度。并且給后續(xù)燈光維護(hù)提供便利。我們根據(jù)原設(shè)計(jì)構(gòu)造，初步構(gòu)思了一個(gè)吊頂鋁板幕墻內(nèi)側(cè)安裝的方案。手繪圖示意見圖5。本工程未按照內(nèi)裝方式實(shí)施。
以上兩個(gè)工程都存在設(shè)計(jì)階段沒有充分考慮項(xiàng)目的特殊性，而按照常規(guī)幕墻設(shè)計(jì)慣性去設(shè)計(jì)，給幕墻施工和幕墻維護(hù)都帶來一定困難。其實(shí)以上兩個(gè)工程都不是傳統(tǒng)的幕墻構(gòu)造，除了幕墻的抗風(fēng)壓性能和變形性能之外，其它包括雨水滲透性（詞條“滲透性”由行業(yè)大百科提供）能、保溫性能、隔聲性能等都沒有要求。設(shè)計(jì)人員如果考慮一種內(nèi)側(cè)安裝的構(gòu)造，就能簡(jiǎn)化施工措施，提高施工效率。
四、設(shè)計(jì)考慮施工的案例
1、延邊塔旋轉(zhuǎn)餐廳的外立面幕墻
延邊塔是一個(gè)超高層觀光塔，是一個(gè)既有建筑幕墻改造工程。建筑位于延邊帽兒山風(fēng)景區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)不利于大型機(jī)械進(jìn)出。延邊塔的觀光層有兩層，位于建筑標(biāo)高163m的位置，雙曲面花瓣鋁板造型從觀光層上一直延伸到觀光層下部。觀光層改造后效果見圖6。
原建筑觀光層采用帶型窗，本次改造調(diào)整為構(gòu)件式玻璃幕墻，幕墻設(shè)計(jì)的觀光層玻璃幕墻基本節(jié)點(diǎn)見圖7。
根據(jù)幕墻施工圖，施工人員必須到幕墻外側(cè)進(jìn)行安裝工作，這給項(xiàng)目施工帶來較大困難。通過和設(shè)計(jì)單位和甲方溝通，施工深化設(shè)計(jì)將此位置調(diào)整為內(nèi)裝式構(gòu)件幕墻，得到了設(shè)計(jì)單位和甲方的認(rèn)可。這種內(nèi)裝幕墻構(gòu)造，先安裝幕墻主龍骨，然后在室內(nèi)安裝幕墻玻璃，簡(jiǎn)化了施工工藝，而且，為后續(xù)幕墻使用中出現(xiàn)的玻璃更換提供了便捷。調(diào)整后的幕墻施工圖在模型中放樣，擬合了安裝順序和構(gòu)造，確保其可以實(shí)施。三維示意圖見圖8。
2、延邊塔高空鋁板花瓣造型
延邊塔的觀光層外側(cè)新增一個(gè)鋁板花瓣造型，鋁板造型固定在主體結(jié)構(gòu)上，和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系比較復(fù)雜。原設(shè)計(jì)圖給出了造型截面的基本做法，見圖9。由于花瓣鋁板造型復(fù)雜，且鋁板造型和主體結(jié)構(gòu)的距離較大，成型和空間定位的難度較大。
通過和幕墻設(shè)計(jì)單位溝通，我們先將整個(gè)鋁板花瓣整體重新建模，對(duì)鋁板面進(jìn)行曲面優(yōu)化，而且，建模過程調(diào)整了造型和主體結(jié)構(gòu)之間的距離，避免出現(xiàn)過大的懸挑支撐。整個(gè)造型采用大截面的圓鋼管找型，方便加工，優(yōu)化后整體模型見圖10。
整個(gè)鋁板造型的尺寸較大，如果采用先吊焊接鋼結(jié)構(gòu)后安裝鋁板的方式，則施工難度較大。于是，深化設(shè)計(jì)將整個(gè)鋁板花瓣分解成64個(gè)獨(dú)立的單元，8種獨(dú)立單元，每種單元用不同顏色表達(dá)，見圖14。
每個(gè)鋁板單元包括支撐的圓形鋼結(jié)構(gòu)和外側(cè)的鋁板裝飾，都在工廠進(jìn)行加工組裝，運(yùn)到工地后，每個(gè)單元體獨(dú)立掛接。可以更好的保證鋁板造型的加工和組裝精確。鋁板單元的掛接和單元對(duì)接節(jié)點(diǎn)三維示意見圖
3、海口免稅城鋁板吊頂
該工程位于海口市，是目前亞洲最大的單體免稅城。該建筑由法國VP建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)，中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司完成施工圖設(shè)計(jì)，我司負(fù)責(zé)外立面幕墻和屋面的設(shè)計(jì)工作。該項(xiàng)目的金屬外檐尺寸很大，通過主體鋼結(jié)構(gòu)懸挑形成基本外形。建筑師在鋁板吊頂內(nèi)設(shè)計(jì)了大量泛光燈。鋁板檐口現(xiàn)場(chǎng)照片見圖12。
如果采用鋁板從外側(cè)固定的方式，則施工比較困難，而且，項(xiàng)目泛光燈具維護(hù)困難。考慮到吊頂上部主體鋼結(jié)構(gòu)的空間較大，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)將鋁板吊頂板塊增加附框，和吊頂龍骨在內(nèi)側(cè)進(jìn)行連接固定，這樣雖然在材料上增加了用量，但方便了施工和維護(hù)。其基本節(jié)點(diǎn)見圖13示意。
泛光燈具預(yù)先安裝在鋁板板塊中，施工人員在吊頂鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)搭設(shè)施工馬道，從吊頂內(nèi)側(cè)安裝鋁板板塊，再將燈具電源連接。施工馬道在施工完成后保留，方便以后進(jìn)行吊頂鋁板和燈光的維護(hù)工作。主體鋼結(jié)構(gòu)檐口內(nèi)設(shè)置的馬道見圖14。
五、總結(jié)
幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)該是幕墻的材料、加工、組裝、安裝到維護(hù)的全過程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面考慮幕墻施工、幕墻維護(hù)遇到的問題。幕墻設(shè)計(jì)工作不是孤立的，要結(jié)合各部門、各專業(yè)，包括材料的生產(chǎn)工藝、加工工藝、幕墻組件的組裝工藝和幕墻安裝的施工工藝等。從項(xiàng)目整體出發(fā)，為幕墻工程的生產(chǎn)、施工、維護(hù)提供合理方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 《建筑幕墻》 GB/T21086-2007
[2] 《建筑幕墻施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》T/UCST 002-2018
作者單位：珠海市晶藝玻璃工程有限公司華北設(shè)計(jì)院
