超大尺寸異型玻璃幕墻安裝普遍存在跨度較大、尺寸超長超寬，幕墻結(jié)構(gòu)傾斜角度較大等問題，利用傳統(tǒng)施工工藝定位、放線以及安裝施工比較困難。采用3D掃描測量技術(shù)，將掃描數(shù)據(jù)結(jié)果逆向建模進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)、加工、制作、安裝融合成一個(gè)聯(lián)動(dòng)的信息化平臺(tái)，消化了鋼結(jié)構(gòu)施工誤差，將現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)與幕墻表皮整體深化設(shè)計(jì)、整體加工控制、整體定位放線和整體施工，最終形成基于3D掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的BIM深度應(yīng)用.該工藝的成功應(yīng)用，為同類型工程提供參考。

超大尺寸; 異型玻璃; 幕墻安裝技術(shù)

TU767.5B

[定稿日期]2021-02-03

[作者簡介]譚剛（1979～），男，本科，高級工程師，從事市政工程施工技術(shù)與質(zhì)量管理工作。

曲面玻璃幕墻作為一種新型建筑外墻裝飾形式，因其良好的通透性和美觀越來越多的應(yīng)用在建筑中。由于異形建筑物測量定位、龍骨加工及安裝、面板安裝，遠(yuǎn)比一般的矩形、圓形等簡單幾何圖形要復(fù)雜得多，且與一般的框架結(jié)構(gòu)不同的是，該建筑的異形主體結(jié)構(gòu)先完成，而后做外面的異形玻璃幕墻，這給測量定位、龍骨加工安裝、面板安裝等施工帶來了很大的難度。放線的精準(zhǔn)度、龍骨加工和安裝的偏差、面板安裝的偏差，在施工中都是控制的要點(diǎn)，是保證幕墻外觀效果的必要措施。通過超大尺寸異型螺旋式玻璃幕墻的安裝施工，總結(jié)出新的安裝工藝。為超大尺寸異形螺旋式玻璃幕墻安裝提供了新的解決辦法。

1 工程概況

龍泉山城市森林公園丹景臺(tái)片區(qū)綜合提升項(xiàng)目——東進(jìn)展覽館工程設(shè)計(jì)外形上大下小圓形、螺旋扭曲，內(nèi)部中空無柱、鋼梁跨度約44～46 m。地下三層為全封閉地下室（其中兩層為夾層），基礎(chǔ)深度9 m，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，鋼筋與鋼結(jié)構(gòu)梁柱結(jié)合，工序繁多，工藝復(fù)雜;地上三層，總高約24 m，主體為鋼結(jié)構(gòu)，總重近4 000 t，鋼構(gòu)件數(shù)量多且每件的尺寸各不相同，外部由鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)與主體拉結(jié)，外網(wǎng)豎向外傾角度54～75 °不等，因此幕墻為連續(xù)不規(guī)則雙曲雙扭異形幕墻。每塊幕墻玻璃為不規(guī)則四邊型雙曲12+2.28pvb +10+12Ar+12夾膠中空雙銀鋼化超白玻璃，均為非標(biāo)異形玻璃。每區(qū)幕墻采用3D三維掃描測量結(jié)合BIM技術(shù)比對，每一塊玻璃均需獨(dú)立測量尺寸及繪制1∶1的材料加工圖，玻璃板塊數(shù)量為1 100塊，單塊最大尺寸6 m×2.4 m、重達(dá)1.5 t。每塊玻璃定制生產(chǎn)玻璃附框，用M8×40 mm不銹鋼螺栓與鋼橫梁連接固定（圖1）。

2 工藝原理

幕墻系統(tǒng)分布于整個(gè)建筑的外立面，直接在主體鋼結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)橫、豎龍骨骨架。橫向?yàn)殡[框，玻璃通過雙組分結(jié)構(gòu)膠與不銹鋼附框相連，附框通過M8×40 mm不銹鋼螺栓與鋼結(jié)構(gòu)橫梁相連，橫向玻璃與玻璃之間的縫隙用耐候密封膠封閉;豎向玻璃通過壓塊使玻璃與鋼龍骨貼合，達(dá)到受力要求。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

前期準(zhǔn)備—測量放線、主體鋼結(jié)構(gòu)3D掃描—逆向建?！惭b鋼結(jié)構(gòu)橫梁、豎向角鋼墊框—安裝玻璃、打膠。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 前期準(zhǔn)備

3.2.1.1 玻璃及幕墻鋼橫梁加工

根據(jù)3D激光掃描儀測量數(shù)據(jù)，采用三維設(shè)計(jì)軟件調(diào)用BIM模型參數(shù)，直接生成三維實(shí)體零件及二維加工圖如圖2～圖5。在工廠定型化生產(chǎn)玻璃及橫梁。

3.2.1.2 材料運(yùn)輸

型材及鋼材等龍骨材料包裝采用先貼保護(hù)膠帶，然后外包帶塑料膜的牛皮紙的方法，并盡量將同種規(guī)格的包裝在一起。根據(jù)道路情況，玻璃的運(yùn)輸根據(jù)玻璃長度定制專用倒“T”字運(yùn)輸架，車輛選用車廂長度6～8 m的貨車，車廂內(nèi)部焊制反扣鎖件以保障“T”字架在車廂內(nèi)不滑動(dòng)。

對于五金件、膠及其他小型附件等均需裝箱包裝，裝車后碼齊，可以受壓的放在下部，不能受壓的放在上部。運(yùn)輸中應(yīng)盡量保持車輛行駛平穩(wěn)，注意慢行。

3.2.1.3 材料堆放

材料、構(gòu)件要求按設(shè)計(jì)分類、按使用地點(diǎn)存放。面板應(yīng)傾斜立放，傾斜角10～15 °，應(yīng)墊厚度大于150 mm的木枋，搬運(yùn)時(shí)要兩人抬起，防止碰邊碰角。安裝前要檢查框架質(zhì)量，要求平直、規(guī)整，不得有明顯的變形、刮痕和污垢;搬運(yùn)時(shí)，不得硬性推拉以免損壞表面氧化膜或涂層。

3.2.2 測量放線、主體鋼結(jié)構(gòu)3D掃描

3.2.2.1 測量控制

本工程為弧形結(jié)構(gòu)，玻璃幕墻呈倒錐形。測量的重點(diǎn)是：幕墻外控制軸線的確定、轉(zhuǎn)接件、幕墻板塊的測量定位、安裝過程中的控制檢測、安裝后的復(fù)核檢測。采用分級布網(wǎng)、逐級控制的方式進(jìn)行，對觀測結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)密平差。

3.2.2.2 測量內(nèi)容

結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，進(jìn)行測量定位，測出土建結(jié)構(gòu)偏差，確定鋼結(jié)構(gòu)玻璃幕墻安裝基準(zhǔn)線，包括龍骨排布基準(zhǔn)及各部分玻璃幕墻的水平標(biāo)高線，為各個(gè)不同部位的幕墻確定三個(gè)方向的基準(zhǔn)。根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向建模下單。

3.2.2.3 測量方案

（1）Trimble RTS放樣機(jī)器人結(jié)合BIM模型提供連續(xù)的測量信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的精確放樣。RTS放樣機(jī)器人可直接放樣從設(shè)計(jì)圖紙創(chuàng)建的點(diǎn)文件，也可以現(xiàn)場創(chuàng)建放樣點(diǎn)，計(jì)算角度和距離及收集竣工數(shù)據(jù)，生成放樣報(bào)告、現(xiàn)場報(bào)告、偏差報(bào)告。在BIM模型中直接提取空間（X、Y、Z）坐標(biāo)，所需測量數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入手持PAD中，放線時(shí)通過準(zhǔn)確的控制點(diǎn)快速建站，通過PAD中三維視圖模式更直觀的放置控制點(diǎn)。

儀器建站準(zhǔn)確后，選中需放樣點(diǎn)位，點(diǎn)擊放樣，根據(jù)PAD上位移指示移動(dòng)至對應(yīng)點(diǎn)位。（X、Y、Z）均提示正確，既所在點(diǎn)為放樣點(diǎn)，如圖6所示。

（2）采用Trimble FARO X130掃描儀進(jìn)行定位測量和鋼結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)核。利用激光測距的原理，通過高速激光掃描測量的方法，大面積、高分辨率地快速獲取物體表面各個(gè)點(diǎn)的（x、y、z）坐標(biāo)、反射率、（R、G、B）顏色等信息，由這些大量、密集的點(diǎn)信息可快速復(fù)建出1∶1的真彩色三維點(diǎn)云模型，為后續(xù)的內(nèi)業(yè)處理、數(shù)據(jù)分析等工作提供準(zhǔn)確依據(jù)，3D掃描儀如圖7所示。

（3）3D掃描技術(shù)、BIM模型在施工流程中的作用。①解決精細(xì)化安裝前的測量問題，本工程土建結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)已完成，若采用人工現(xiàn)場不好測量，所要測量的數(shù)據(jù)量很大，而且效率低、誤差太大、受周圍環(huán)境影響大;②在理論和實(shí)際存在差異時(shí)，將實(shí)際施工與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對比，比較模型和掃描數(shù)據(jù)做碰撞檢測;③直接根據(jù)掃描數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計(jì)模型，解決構(gòu)件精細(xì)化安裝問題;④可以在無已知控制點(diǎn)位，進(jìn)行測量與設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合;⑤可將構(gòu)件尺寸在掃描模型中進(jìn)行測量，直接下料加工;⑥三維建模，可幫助獲得室內(nèi)柱子、結(jié)構(gòu)連接件、內(nèi)外裝修尺寸來進(jìn)行裝飾施工，根據(jù)模型尺寸預(yù)制材料;⑦在模型中作尺寸的測量，后將數(shù)據(jù)發(fā)到工廠進(jìn)行預(yù)制制加工，再將加工產(chǎn)品現(xiàn)場拼裝。

3.2.3 逆向建模

根據(jù)Trimble FARO X130掃描儀現(xiàn)場掃描通過軟件生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到REVIT軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)索引成RCP格式。將RCP格式的點(diǎn)云數(shù)據(jù)重新插入到REVIT軟件中。點(diǎn)云數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行圖像顯示，使施工現(xiàn)場的真實(shí)情況在計(jì)算機(jī)中呈現(xiàn)出模糊圖形。在REVIT軟件中識別施工現(xiàn)場中構(gòu)件的三維定位坐標(biāo)信息，此時(shí)，可以識別出來的三維定位坐標(biāo)信息即為需要后期勾勒的有用信息。

根據(jù)構(gòu)件的三維坐標(biāo)信息，從REVIT軟件的工具欄中選取相應(yīng)構(gòu)建的畫筆，勾勒出其中的構(gòu)件：即將對應(yīng)的可識別的三維定位坐標(biāo)信息連系勾勒出來。全部構(gòu)件勾勒完成后，去掉點(diǎn)云數(shù)據(jù)。形成BIM模型，使施工現(xiàn)場中的建筑物構(gòu)件在計(jì)算機(jī)中形成一一映射，完成逆向建模，如圖8所示。

3.2.4 安裝鋼結(jié)構(gòu)橫梁、豎向角鋼

安裝鋼結(jié)構(gòu)橫梁、豎向角鋼采用汽車吊籃安裝方式，將鋼結(jié)構(gòu)橫梁、豎向角鋼安裝焊接至主體鋼結(jié)構(gòu)上，鋼結(jié)構(gòu)表面氟碳噴涂處理。

將連接件預(yù)就位時(shí)，應(yīng)將連接件的水平方向和垂直方向的中心十字交叉線對準(zhǔn)上一工序在鋼結(jié)構(gòu)位置彈出的十字交叉線，如原鋼結(jié)構(gòu)有偏斜時(shí)，應(yīng)將連接件在水平垂直方向用墊鐵墊平，并將墊鐵焊接牢固。

整個(gè)面的連接件預(yù)就位后，拉水平線，吊垂線檢查，連接件的水平、垂直方向的位置正確無誤后進(jìn)行加固。

加固連接件后，檢查連接件質(zhì)量，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定后，對焊縫進(jìn)行防腐處理，如圖9所示。

3.2.5 安裝玻璃、打膠

玻璃面板安裝采用汽車加電動(dòng)吸盤來吊裝玻璃，外立面通過高空作業(yè)車固定玻璃、打膠密封。如圖10所示。

（1）初安裝：安裝時(shí)4～5人組成一組，根據(jù)設(shè)計(jì)玻璃尺寸大小、結(jié)合安裝位置尺寸檢查尋找玻璃，將玻璃運(yùn)至安裝位置、調(diào)整玻璃面板方向、鋪設(shè)墊塊，安裝對穿螺栓。

（2）調(diào)整：玻璃板塊初裝完成就對板塊進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)，即橫平、豎直、面平。橫平即橫梁水平，面平即各玻璃在同一平面內(nèi)或弧面上。室外調(diào)整完后還要檢查室內(nèi)玻璃是否平整，各處尺寸是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。安裝順序?yàn)閺纳贤乱来伟惭b。

（3）安裝壓塊：板塊調(diào)整完成后，及時(shí)安裝壓塊，如圖11所示。

（4）固定：玻璃板塊調(diào)整完成后馬上要進(jìn)行固定，主要是用螺栓、扣蓋固定。螺栓布置間距不大于600 mm，擰緊后逐一檢查螺栓是否擰緊，杜絕松動(dòng)現(xiàn)象。玻璃安裝好后，開始安裝扣蓋。

（5）驗(yàn)收：每塊玻璃安裝時(shí)，從安裝開始到結(jié)束，全過程質(zhì)量控制，驗(yàn)收同時(shí)進(jìn)行，驗(yàn)收的內(nèi)容有：板塊自身尺寸、外觀是否有問題;膠縫大小是否符合設(shè)計(jì)要求;玻璃板塊是否有錯(cuò)面現(xiàn)象;室內(nèi)鋁材間的接口是否符合設(shè)計(jì)要求。

（6）打膠密封。本工程造型為倒錐形，屋面面積較大，防水要求高，每塊玻璃安裝完應(yīng)及時(shí)打膠密封。

板塊安裝固定完成后，在接縫兩側(cè)先貼好保護(hù)膠帶，然后將膠縫部位用規(guī)定溶劑，進(jìn)行凈化處理，凈化后進(jìn)行注膠。注膠使用專用的刮膠板刮掉多余的膠，做適當(dāng)?shù)男拚?，同時(shí)拆掉保護(hù)膠帶、清理膠縫四周。膠縫與基材粘結(jié)應(yīng)牢固無孔隙，膠縫平整光滑、表面清潔無污染。

4 質(zhì)量控制

4.1 幕墻安裝質(zhì)量控制

（1）連接節(jié)點(diǎn)安裝質(zhì)量。檢查幕墻與建筑主體結(jié)構(gòu)之間的連接方式是否滿足規(guī)范規(guī)定及設(shè)計(jì)要求：要具有三維變形能力;連接是否牢固，螺栓等主要連接部件每處是否滿足規(guī)范規(guī)定不少于2個(gè)的要求。

（2）幕墻框架周邊與建筑主體之間連接質(zhì)量。框架周邊與墻體之間間隙要求采用能使幕墻框架適應(yīng)溫度變化、自由伸縮的材料填塞，其內(nèi)外表面需用耐候密封膠密封，而不能采用水泥砂漿封閉。著重檢查女兒墻頂部構(gòu)造的防滲漏處理。

（3）防火隔斷設(shè)置質(zhì)量。檢查所有的防火隔斷都必須密封嚴(yán)密，各層間防火隔斷間隙都要求用防潮材料將礦棉等不燃材料包裹進(jìn)行填塞，嚴(yán)禁采用裝飾可燃板作為防火封板，其防火隔斷須能滿足防火規(guī)范要求，從而達(dá)到既防火又防煙的作用。

（4）防雷裝置質(zhì)量。著重檢查立柱與立柱、立柱與橫梁之間有否可靠跨接，角碼與主體結(jié)構(gòu)之間的均壓環(huán)有否可靠接地，幕墻框架是否形成一個(gè)自身完整的避雷體系，接地電阻測試是否滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 立柱、橫梁安裝質(zhì)量控制

（1）立柱安裝質(zhì)量。立柱安裝的質(zhì)量是幕墻安裝質(zhì)量的奠基石。一方面，要求立柱安裝須控制在允許偏差范圍后，方可將轉(zhuǎn)接件正式焊在預(yù)埋件上;另一方面，應(yīng)檢查立柱接頭質(zhì)量，要求立柱接頭必須具備能適應(yīng)溫差變形、施工偏差調(diào)整的能力。

（2）立柱與橫梁之間質(zhì)量。要求橫梁與主柱兩側(cè)需設(shè)柔性墊片以減少兩者間的摩擦變形。

4.3 面材安裝質(zhì)量的檢查

（1）玻璃、鋁板、蜂窩鋁板等表面無殘膠、無污跡。

（2）嚴(yán)格控制硅酮密封膠的打膠質(zhì)量。

5 結(jié)束語

近幾年，異型螺旋式玻璃幕墻項(xiàng)目隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展而不斷興起。螺旋式超常規(guī)玻璃幕墻安裝普遍存在跨度較大、尺寸超長超寬，幕墻結(jié)構(gòu)傾斜角度較大等問題，利用傳統(tǒng)施工工藝不易進(jìn)行定位比較困難、放線以及安裝施工。因?yàn)閭鹘y(tǒng)測量工具進(jìn)行龍骨、面板測量定位偏差度大、質(zhì)量精度難控制，針對傳統(tǒng)施工技術(shù)的缺陷，優(yōu)先采用3D掃描測量技術(shù)，將掃描數(shù)據(jù)結(jié)果逆向建模進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)、加工、制作、安裝融合成一個(gè)聯(lián)動(dòng)的信息化平臺(tái)，消化了鋼結(jié)構(gòu)施工誤差，將現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)與幕墻表皮整體深化設(shè)計(jì)、整體加工控制、整體定位放線和整體施工，最終形成基于3D掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的BIM深度應(yīng)用，使本項(xiàng)目順利完成施工目標(biāo)。在保證質(zhì)量的前提下，縮短了項(xiàng)目施工工期，同時(shí)也減少了項(xiàng)目的施工成本。

采用本安裝施工技術(shù)，施工方便，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了超大尺寸異形玻璃幕墻安裝的準(zhǔn)確性，使得幕墻螺旋式造型達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

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