朱程森　張飛　齊福利

摘 要：介紹了寧夏大劇院外傾雙曲石材幕墻概況、幕墻構(gòu)造做法、主要施工工藝等。

關(guān)鍵詞：寧夏大劇院；外傾雙曲或花瓣式石材幕墻

1 工程背景

寧夏大劇院為大型甲等劇院，總占地面積55000多平方米，共容納1483人，建筑面積48610m2，主要屋面高度約41.0m，最高處56.62m。

寧夏大劇院造型取義“蓮花盛世”，在13m以上外立面設(shè)計(jì)了外傾雙曲面開縫石材幕墻，外傾雙曲面幕墻猶如盛開的“蓮花花瓣”一般。花瓣標(biāo)準(zhǔn)石材幕墻單體共20個(gè)，每個(gè)單體軸線間弧度為15.37° ，圓弧直徑從13.9m標(biāo)高80.71m漸變至35.68m標(biāo)高106.188m，每個(gè)單體間連接為1.8m寬隱框玻璃幕墻。

花瓣石材、玻璃幕墻主體結(jié)構(gòu)為墻面鋼結(jié)構(gòu)桁架，石材幕墻面層石材選用30mm厚芝麻白花崗巖，隱框玻璃幕墻選用8+1.9SGP+10+12A+8mm 中空夾膠鋼化 Low-E 玻璃。單體石材幕墻中心底部位置為拱形造型玻璃幕墻，花瓣幕墻頂部為鋁合金圓管組合造型，具體詳見圖2標(biāo)準(zhǔn)花瓣外立面詳圖。花瓣內(nèi)側(cè)為鋁單板幕墻。

本工程花瓣幕墻體量大，如何實(shí)現(xiàn)花瓣幕墻系統(tǒng)鋼桁架與雙曲面石材的轉(zhuǎn)換連接、及防水、保溫施工難度大。同時(shí)，石材幕墻每個(gè)單元的石材，只有對(duì)應(yīng)的兩塊為同一尺寸，其它均不相同，石材加工、安裝難度非常高，需投入大量的人力、物力才能滿足工程的需要。

2 花瓣石材幕墻構(gòu)造做法

為實(shí)現(xiàn)花瓣幕墻系統(tǒng)鋼桁架與雙曲面石材的轉(zhuǎn)換安全可靠性連接，采用背栓式可三維調(diào)節(jié)石材連接系統(tǒng)，鋼橫梁與立柱之間采用螺栓連接，幕墻立柱與主體結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計(jì)成彈性活動(dòng)連接，以抵抗幕墻自身的變形位移，如圖3石材與主體鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換連接設(shè)計(jì)詳圖。

幕墻主立柱選用100×60×6mm鋼方管，轉(zhuǎn)角位置選用120×100×6mm鋼方管，鋼橫梁選用L50×5mm角鋼，材質(zhì)均為Q235，表面均熱鍍鋅處理，花瓣背栓式石材幕墻標(biāo)準(zhǔn)橫節(jié)點(diǎn)詳見圖4。

跨層幕墻，層與層的立柱之間留有伸縮縫，以抵抗熱變形，風(fēng)荷載及地震作用影響。

玻璃幕墻與石材幕墻交接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)見圖5。

加強(qiáng)特殊部位的防水設(shè)計(jì)，在花瓣內(nèi)部鋼龍骨穿透防水鋼板時(shí)，在保證接口部位能滿足位移和溫度變形的同時(shí)，采用了專業(yè)的防水材料得泰條形蓋片，很好的保證了幕墻的防水性。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

石材翻樣、石材加工、編號(hào)、運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)→測(cè)量、放線→腳手架搭設(shè)→抱箍、轉(zhuǎn)接件的安裝→幕墻主立柱安裝→2mm鋁板安裝及橫梁安裝→補(bǔ)涂防銹漆→背栓式石材板塊的安裝→玻璃幕墻安裝→幕墻清潔整理→驗(yàn)收→腳手架拆除

3.2 主要工藝介紹

3.2.1 石材翻樣、加工

石材尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，采用三維1：1翻樣，確保石材下料尺寸精準(zhǔn)。

石材加工要精確，以免累計(jì)誤差不能在安裝時(shí)消除。加工完后無質(zhì)量問題，及時(shí)進(jìn)行編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)石材進(jìn)行尺寸和外觀驗(yàn)收，以保證安裝質(zhì)量。

3.2.2 測(cè)量控制

根據(jù)坐標(biāo)控制點(diǎn)和控制線，在標(biāo)高28m標(biāo)高屋面找出圓心，用全站儀根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)找出每一個(gè)花瓣的中心軸線，并找出花瓣上口外完成面的進(jìn)出位控制線，統(tǒng)計(jì)花瓣軸線角度位移數(shù)據(jù)和進(jìn)出位移數(shù)據(jù)，然后從上口向下打垂線，在地面上放出花瓣的墨線中軸線和進(jìn)出位控制線。

在根據(jù)統(tǒng)計(jì)的花瓣大小數(shù)據(jù)，整合花瓣尺寸，將花瓣大小統(tǒng)一，并盡量消化花瓣的位移、大小偏差，然后放出花瓣的邊口線，同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的上下寬度尺寸，放出從低到高處的放射狀分格線，相應(yīng)的也就確定了外幕墻的龍骨軸線，然后根據(jù)水平控制線、垂線以及弧度的垂直切線分格等高距放出橫向龍骨的分格線。

3.2.3 腳手架平臺(tái)的搭設(shè)

花瓣位置的施工腳手架采用俯視環(huán)形、截面階梯狀搭設(shè)，從花瓣根部向外延伸6m，高度至22m標(biāo)高處開始搭設(shè)，所留部位搭設(shè)活動(dòng)腳手架，便于拱形門的施工和進(jìn)出材料。腳手架應(yīng)按施工方案的要求放線定位。立桿下用截面200mm×50mm木墊板通長(zhǎng)鋪設(shè)，縱橫距、步距均為1.5m，詳見圖7。

3.2.4 抱箍的安裝

幕墻龍骨與主體鋼結(jié)構(gòu)之間采用抱箍連接方式，抱箍經(jīng)專門設(shè)計(jì)，抱箍與結(jié)構(gòu)采用螺栓連接，詳見圖8抱箍設(shè)計(jì)圖，抱箍材料選用鍍鋅鋼，螺栓為M12×40不銹鋼連接螺栓。抱箍的安裝應(yīng)牢固，位置準(zhǔn)確，抱箍與結(jié)構(gòu)桁架接觸面進(jìn)行間斷性焊接，抱箍上設(shè)鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件系統(tǒng)，鍍鋅鋼轉(zhuǎn)接件系統(tǒng)與主龍骨連接件采用三維可調(diào)螺栓。

抱箍安裝標(biāo)高偏差不大于10mm，與幕墻垂直方向前后距離偏差不大于10mm，平行方向的左右偏差不大于10mm。

3.2.5 幕墻主立柱安裝

幕墻主立柱選用100×60×6mm鋼方管，轉(zhuǎn)角位置選用120×100×6mm鋼方管，鋼橫梁選用L50×5mm角鋼，連接配件均采用不銹鋼，鋁型材與鋼材之間采用膠條隔離，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

幕墻立柱是幕墻安裝施工的關(guān)鍵之一，主立柱具體安裝工藝如下：

（1）以中心軸線為基準(zhǔn)軸，按照設(shè)計(jì)圖紙位置要求向兩側(cè)排基準(zhǔn)豎框。

（2）外豎向龍骨全部拉彎處理，并且整個(gè)花瓣豎向弧度分三段三個(gè)半徑的弧拼接而成。將立柱與連接鋼件連接，連接鋼件再與抱箍連接，在立柱安裝就位后做臨時(shí)固定，待整體框架安裝調(diào)試無誤后，將連接螺栓、連接鋼件?；ò觌[蔽桿件根據(jù)所定位軸線將連接件裝配定位。

（3）不同金屬的接觸面應(yīng)采用墊片作隔離處理。

3.2.6 鋁單板及橫梁安裝

（1）石材接縫采用開縫，對(duì)防水有較高的要求，防水采用2mm鋁單板，安裝效果詳見圖9防水鋁單板及橫梁安裝圖。

（2）將橫梁安裝在立柱的預(yù)定位置上，要求栓接牢固、接縫嚴(yán)密。當(dāng)安裝完一

層高度時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查、調(diào)整、校正、固定，使其符合質(zhì)量要求。

（3）橫梁龍骨安裝順序是從下往上。

3.2.7 背栓式石材板塊的安裝

采用背栓式石材幕墻，可實(shí)現(xiàn)石材的無內(nèi)應(yīng)力加工組合，連接強(qiáng)度高，節(jié)省強(qiáng)度值。同時(shí)安裝簡(jiǎn)便，鋼立柱連接支座可三維調(diào)節(jié)，易于調(diào)整，可無序安裝，安裝速度快，施工周期短。更換亦簡(jiǎn)潔易行。

（1）石材板塊鉆孔。背栓的直徑為8mm，鉆孔13mm。擴(kuò)孔頭15 mm，插入背栓并頂壓后，背栓和石材間加膠墊。擴(kuò)壓環(huán)擠緊錐形孔的錐壁，形成機(jī)械嵌固，背栓固定后通過螺帽與連接件連接到龍骨上。石材板塊鉆孔的質(zhì)量在保證背栓式石材幕墻安裝質(zhì)量的關(guān)鍵，在石材背部用金鉆石鉆頭先鉆圓；將鉆頭順斜底部擴(kuò)孔，用壓力水沖洗作為冷卻系統(tǒng)。

（2）安裝鋁掛件。通過鋁合金掛件系統(tǒng)開模，解決了幕墻石材板塊鋁掛件之間柔性接觸問題，降低了幕墻使用過程中的摩擦噪音。安裝時(shí)，在橫龍骨上的預(yù)定位置鋪設(shè)膠墊，將鋁制掛件放在膠墊上，用螺栓將掛件與橫龍骨進(jìn)行連接。然后根據(jù)控制線對(duì)掛件進(jìn)行復(fù)核，調(diào)整掛件的立面直線度，達(dá)到要求后再固接并做防松處理。

（3）石材安裝。安裝順序必須按照調(diào)配好的石材板號(hào)依次安裝；石材上的鋁制托板己在加工廠與石材上端槽口處加彈性膠墊塞緊，并施膠粘接好?，F(xiàn)場(chǎng)只需平穩(wěn)地將石材板塊抬起，將石材板塊上的鋁合金掛件槽口對(duì)準(zhǔn)橫梁并緩緩插入即可。

用靠尺檢查并調(diào)整石材的垂直、水平及進(jìn)出位置。如果不符合安裝精度要求，可調(diào)整橫龍骨上的鋁制掛件，位置正確后，進(jìn)行固定。

石材面層的安裝，慧魚背栓件與鋼結(jié)構(gòu)通過304不銹鋼螺栓彈性連接，整個(gè)花瓣為不規(guī)則雙曲體，所以排版為平板折線，板塊排序非齊頭縫安裝，屬于錯(cuò)位插接安裝。為了將版面安裝控制在誤差范圍內(nèi)，首先用等高線的形式安裝中軸線上的石材版面，等高線的依據(jù)是水平控制線和折線點(diǎn)的垂線分格距的焦點(diǎn)來控制上下口的進(jìn)出位，豎向中軸弧線的水平垂直線與橫向弧線相切，用此線與分格點(diǎn)的垂線距離鏡像調(diào)整左右進(jìn)出位，以此順次安裝完成中軸線上的石材面板，然后左右同步按其分格安裝面板，并用其相同半徑的曲向靠尺根據(jù)三點(diǎn)定一圓的原理校正雙曲變化值，嚴(yán)格控制縫隙在負(fù)差內(nèi)、嚴(yán)格控制版面弧度變化值。板材與龍骨連接用慧魚背栓以及配套三聯(lián)三維調(diào)節(jié)鋁合金背栓件，所有緊固件均為304不銹鋼材質(zhì)A2～70的螺栓。

3.2.8 隱框玻璃幕墻安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，進(jìn)行花瓣間、中心底部位置拱形造型玻璃幕墻龍骨及玻璃安裝，見圖12花瓣間、拱形造型玻璃幕墻龍骨安裝，并對(duì)玻璃幕墻和石材幕墻交接處收口處理。

4 結(jié)束語

寧夏大劇院外傾雙曲面幕墻主體鋼結(jié)構(gòu)桁架變形較大，同時(shí)幕墻豎向傾斜角超過60度，石材重量較大，石材龍骨除了受到剪切力作用，同時(shí)受到較大拉力作用，不利于整個(gè)龍骨體系的穩(wěn)定性，背栓式石材幕墻作為一種新型幕墻，通過本項(xiàng)目的應(yīng)用得到升華，可以推廣背栓式石材幕墻應(yīng)用，提高石材幕墻的耐久年限，節(jié)約成本和工期。