雙曲面開放式鋁板幕墻精細化施工*

陳俊松 李 兵

1. 無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 無錫 214153；2. 上海玻機智能幕墻股份有限公司 上海 200235

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，各種復(fù)雜形式的幕墻在建筑中的應(yīng)用越來越廣泛，雙曲面就是其中應(yīng)用較為廣泛的一種[1,2]。雙曲面幕墻工程規(guī)模大，施工技術(shù)要求高，幕墻的設(shè)計制作、施工安裝的難度大。同時，開放式鋁板目前也應(yīng)用廣泛。相對于傳統(tǒng)的封閉式鋁板，開放式鋁板具有較好的變形能力、防水性能以及外觀效果。但由于施工工藝較為復(fù)雜，用于雙曲面幕墻時面臨諸多困難[3]。因此，本文依據(jù)具體的實例，從技術(shù)的角度對雙曲面開放式鋁板幕墻的施工過程、施工的特點和難點進行分析探討。

1 工程概況

三亞波波利會所酒店項目所屬規(guī)劃區(qū)域東接三亞市，南臨大海，西接龍騰灣，北望九所新區(qū)，背山面海，總用地面積13 834 m2。該項目平面布局以中國具有悠久歷史的太極八卦形態(tài)為基本元素，將太極八卦的彼此融合滲透，陰陽交感圖形意向充分融合在建筑平面布局中，在滿足基本功能條件下，使其平面布局以及交通流線的設(shè)計更為順暢合理，與建筑空間形態(tài)相互更好地交融（圖1）。

2 施工難點

本工程是自由度很高的雙曲面幕墻，采用開放式鋁板設(shè)計，給施工帶來一定的難度，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

圖1 波波利會所酒店項目效果圖

（a）幕墻設(shè)計任務(wù)量大。業(yè)主方僅提供了一個外立面的三維模型，要求依據(jù)此外皮模型將整個項目設(shè)計并建造出來。且業(yè)主對工程質(zhì)量要求較高，開放式鋁板的豎向縫要求6 mm，橫向縫要求12 mm，在一定程度上增加了設(shè)計和施工的難度。這需要設(shè)計師進行深化設(shè)計，進行幕墻構(gòu)件尺寸的計算。關(guān)鍵節(jié)點還需要反復(fù)多次復(fù)核，精確地下料加工和安裝控制。

（b）雙曲面幕墻材料加工和運輸要求高。由于曲面模型的特性增加了材料加工、制作和檢測的難度。此外，材料的堆放和運輸?shù)囊笠草^高。

（c）施工精度要求高。鋁板的安裝精度必須控制在毫米級，才能保證鋁板縫大小均勻，而鋁板安裝精度高的前提是骨架安裝的誤差要小。如何保證較高的安裝精度是本工程面臨的一個難點。

3 重點施工過程介紹

3.1 現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)掃描分析

為了避免原鋼結(jié)構(gòu)施工誤差對幕墻安裝的影響，本工程首先采用三維掃描儀，將現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)掃描成點云，并通過點云建模，得到現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)的施工模型，然后將鋼結(jié)構(gòu)的實際施工模型同理論模型疊加之后切片分析，得到了現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)的誤差分布（圖2）。最后根據(jù)誤差分布圖調(diào)整了部分有碰撞區(qū)域的模型設(shè)計。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)的理論模型與實際模型對比

經(jīng)分析，鋼結(jié)構(gòu)整體安裝精度較高，偏差大部分在50 mm以內(nèi)，局部地方超過50 mm，且基本都是往內(nèi)側(cè)偏移，不會影響鋁板及鋁板骨架的安裝。但有4 根梁和1 根斜柱，會影響吊掛式玻璃幕墻安裝。由于4 根梁不是主梁，局部切除便可消除影響。并通過調(diào)整鋁板的形態(tài)消除斜柱影響。

3.2 骨架和鋁板的設(shè)計

首先進行了分格設(shè)計，思路如下：橫向縫12 m標高以下除了入口外全部采用水平面切割，12 m標高以上，采用傾斜的平面切割；豎向縫除2 個球體連接部分外全部采用通過圓心的垂直平面切割。這樣較好地解決了雙曲鋁板的加工問題和骨架的布置問題

然后進行骨架設(shè)計。由于整個項目外形非常自由，面板定位安裝的精度非常高，而鋁板的直接定位難度很大。因此通過設(shè)計讓鋁面板同骨架之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，既解決了骨架的設(shè)計，又解決了鋁板的安裝。

這樣通過控制骨架的安裝精度，從而控制鋁板的安裝精度。其中豎向骨架是用一組特定的垂直平面切割項目鋁板外表皮，在鋁板面上得到一組單曲線條，再將此線條在此切割平面上向內(nèi)偏移300 mm即得到了豎向骨架的中心線位置。橫向鋁管骨架是鋁板橫向縫的中心線法向偏移120 mm即得到鋁管的中心線。

此外，針對雙曲面鋁板，每一塊鋁板的4 條邊線都優(yōu)化成單曲，即按照一定的角度，這塊鋁板的任意一條邊都能放置在一塊平板上，整條邊都能與平板結(jié)合。鋁板加強筋在三維模型中切割出來，能夠與雙曲鋁板完美貼合。而對于鋁板外立面有許多窗戶洞口，都暫時忽略掉窗戶的影響，將窗戶位置都看成是鋁板，這樣在進行骨架設(shè)計和骨架安裝時就能大大簡化工作，等骨架全部安裝完后，再將窗戶洞口的邊框焊接出來，最后將窗戶中間多余的鋼立柱割除。

3.3 骨架的加工和檢測

整個工程豎向骨架1 289 根，且每一根都不一樣，單根骨架都是一個非規(guī)則的變曲率形狀，加工的難度非常大。加工精度控制在±5 mm，每一根骨架在工廠加工時都經(jīng)100％檢測，在5 mm誤差控制線內(nèi)才合格并允許出廠。在檢測時采用1∶1打印放樣檢測圖，以控制加工誤差和找到安裝的點位。

材料至工地后，也是用同樣方法100％檢測復(fù)核，并在對應(yīng)位置做好安裝標記點，通過這種方式能很好的控制材料的加工精度。

3.4 骨架和鋁板的安裝

本工程鋁板支座的調(diào)節(jié)距離是±20 mm，考慮施工誤差后理論上骨架的安裝誤差允許±15 mm，但實際上本工程骨架安裝控制誤差在±5 mm。如此高的安裝精度是本工程解決的一個難題，所采用的方法是多次校核。首先將基準的軸線多次校核，確保基準的軸線是100％的準確。將每一根豎向骨架都通過基準軸線直接定位安裝，由于將坐標定位點都轉(zhuǎn)化為至特定點的距離，所以能夠確保定位的精度；然后橫向鋁管也是通過基準軸線直接定位安裝，這樣就避免了誤差的累積，同時通過已經(jīng)安裝好的立柱和橫梁之間的實際距離（理論上法向距離180 mm），這樣還可以檢測立柱和橫梁的安裝精度。

3.5 防水施工

開放式鋁板的防水施工比較關(guān)鍵，本工程采用防水鐵皮進行防水。為避免漏水，整個防水鐵皮都采用二保焊，屋頂?shù)姆浪F皮全部焊接，立面的防水鐵皮豎向焊接，橫向采用上壓下的搭接方式，最后再整體刷防水涂料，確保防水做到萬無一失。

4 結(jié)語

雙曲面開放式鋁板幕墻應(yīng)從設(shè)計、材料加工和現(xiàn)場安裝進行精確控制，以確保施工質(zhì)量。

（a）采用三維掃描得到現(xiàn)場原鋼結(jié)構(gòu)施工的誤差，并利用設(shè)計手段消除誤差的影響；采用三維圖紙設(shè)計進行安裝設(shè)計，以保證整體設(shè)計的精度。

（b）材料加工時采用100％檢測，合格才能出廠；運送到工地后再進行100％復(fù)核，并做好安裝標記點。

（c）采用多次復(fù)核的方法進行安裝，并將鋁板的安裝與骨架的安裝聯(lián)系起來，通過控制骨架安裝的精度來達到控制鋁板安裝的目的。