張建全

上海建工一建集團(tuán)有限公司 上海 200120

大型體育場館建造之初由于裝飾材料的局限，建筑外檐和外裝飾往往采用粉刷裝飾層。粉刷裝飾層經(jīng)過多年的風(fēng)雨侵蝕，難免出現(xiàn)老化、開裂等問題。基于大型體育場館多存在檐口高，裝飾面積大，建筑外形不規(guī)整的特點(diǎn)，對于場館高空位置的建筑裝飾修復(fù)施工，傳統(tǒng)做法是先搭外架，再進(jìn)行人工測量和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，最后進(jìn)行修復(fù)施工，施工工期較長。

為解決這一問題，以既有建筑外檐裝飾架為主要研究對象，探索使用無人機(jī)與三維掃描數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的方式，突破空間局限，將測量數(shù)據(jù)收集和設(shè)計(jì)階段提前，并生成模型，輔助完成裝飾架外裝飾設(shè)計(jì)，縮短整個(gè)修復(fù)全過程的周期，高效完成裝飾架鋼構(gòu)件修復(fù)加固及裝飾蜂窩鋁板安裝工作[1-2]。

1 工程概況

徐家匯體育公園上海體育館改建本著維持原建筑面積、原建筑層數(shù)、原建筑屋面高度不變的原則，對其內(nèi)部使用功能及外立面等進(jìn)行改建。改建前上海體育館大斜柱屋檐處原粉刷裝飾層出現(xiàn)開裂，部分鋼架出現(xiàn)腐蝕、生銹現(xiàn)象，為防止粉刷裝飾層脫落，保證體育館的安全運(yùn)營，需將體育館32根大斜柱外檐架表面原粉刷層拆除后，用2道安全網(wǎng)進(jìn)行包裹封閉。

外檐架位于場館頂部外立面，周邊一圈共32個(gè)三角翼部位，為鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系。內(nèi)側(cè)原鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)檢測后按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行切割并局部進(jìn)行加固；所有原鋼構(gòu)件全部進(jìn)行除銹、防銹、防火處理；飾面采用45 mm厚氟碳噴涂蜂窩鋁板，在原鋼構(gòu)架上進(jìn)行包敷，包敷鋁單板面積約3 900 m2（圖1）。

圖1 屋檐大刀片現(xiàn)狀

2 施工難點(diǎn)

1）修復(fù)構(gòu)件分散且數(shù)量多，時(shí)間緊迫：外檐架沿場館檐口環(huán)繞布置，數(shù)量多達(dá)32個(gè)，間距約20 m。由于項(xiàng)目整體施工進(jìn)度非常緊湊，外立面拆除改造須嚴(yán)格按照項(xiàng)目總體施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行各項(xiàng)施工。

2）高空作業(yè)運(yùn)輸不利，施工難度大：構(gòu)件高度起伏不同，大刀片外檐架位于45～75 m高度，經(jīng)過與設(shè)計(jì)院的積極溝通，最終確定采取無人機(jī)搭載三維掃描設(shè)備的方式提前對大刀片外檐架進(jìn)行尺寸掃描?，F(xiàn)場搭設(shè)外腳手架進(jìn)行原裝飾面拆除，同步進(jìn)行飾面蜂窩鋁板加工，裝飾架部分拆除加固完成，立即進(jìn)行蜂窩鋁板等修復(fù)材料的進(jìn)場及施工[3-7]。

3 裝飾架修復(fù)設(shè)計(jì)

3.1 裝飾鋁板設(shè)計(jì)

經(jīng)過現(xiàn)場無人機(jī)搭載三維掃描設(shè)備試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)掃描出來的三維模型尺寸不精準(zhǔn)，無法作為加工模型，后經(jīng)反復(fù)討論及試驗(yàn)，最終采用了無人機(jī)搭載三維掃描設(shè)備結(jié)合地面三維掃描設(shè)備的形式，導(dǎo)出的模型尺寸較為精準(zhǔn)，可以作為加工圖尺寸使用（圖2）。

圖2 大刀片三維掃描模型

3.2 鋼構(gòu)架拆除設(shè)計(jì)

水泥粉刷層拆除后，通過對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行排摸檢查，發(fā)現(xiàn)位于底部的鋼構(gòu)件及焊縫的銹蝕情況均較其余部位嚴(yán)重，需要重新對此處構(gòu)件進(jìn)行拆除修復(fù)，加強(qiáng)與主結(jié)構(gòu)的連接。鋼構(gòu)架加固方案優(yōu)化：本次施工為切割體育館裝飾翼1至裝飾翼32，經(jīng)過設(shè)計(jì)單位檢測后，確定先切割裝飾翼1至裝飾翼6，切割的裝飾翼離地高度最低為40.7 m，最高為70.2 m，裝飾翼寬1.6 m，高11.0 m，向內(nèi)延伸4.5 m，裝飾翼呈“七”字形固定在內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)梁上（圖3、圖4）。因鋼構(gòu)架內(nèi)部腐蝕程度不同，根據(jù)圖紙可有2種加固方式，銹蝕嚴(yán)重的部位采用切割替換的做法，銹蝕較輕的部位采用補(bǔ)強(qiáng)的方法。

圖3 切割鋼構(gòu)架示意

圖4 鋼構(gòu)架底部桿件復(fù)原示意

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 原水泥粉刷層拆除

根據(jù)現(xiàn)場鋼構(gòu)架水泥粉刷層部位實(shí)際情況（圖5），裝飾面積較大，使用石材切割機(jī)切開水泥粉刷層，在鋼構(gòu)架內(nèi)側(cè)及屋頂平臺上用木模板加裝圍擋，做好水泥粉刷層塊狀物防墜落措施。

圖5 鋼構(gòu)架粉刷層實(shí)景

4.2 鋼構(gòu)架切割與加固

鋼構(gòu)架的切割遵循先切除表面鋼筋網(wǎng)，再切割內(nèi)部橫向副鋼構(gòu)架，最后切割豎向主鋼構(gòu)架的順序進(jìn)行（圖6）。

圖6 鋼構(gòu)架切割實(shí)景

鋼構(gòu)架切割采用等離子切割機(jī)，切割局部桿件時(shí)與主體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板連接處保留長度≥50 mm，確保拆除時(shí)不對主體結(jié)構(gòu)造成損傷，不在結(jié)構(gòu)上鉆孔。切割過程中應(yīng)嚴(yán)格按照等離子切割機(jī)說明書中的要求進(jìn)行操作，且操作人員應(yīng)穿戴好相應(yīng)的勞動(dòng)防護(hù)用品。所有補(bǔ)強(qiáng)和替換的鋼構(gòu)架采用和原鋼構(gòu)架相同的規(guī)格，材質(zhì)為Q235B。切割局部需要替換的桿件時(shí)，與主體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)板連接處保留長度≥50 mm。補(bǔ)強(qiáng)時(shí)在銹蝕較輕的鋼構(gòu)架表面焊接1條同材質(zhì)的角鋼（Q235B），以起到加固的作用。采用手工電焊，焊條為J422型，焊縫質(zhì)量等級為二級。動(dòng)火作業(yè)應(yīng)保證“一點(diǎn)、一證、一器、一監(jiān)護(hù)”到位，高空作業(yè)應(yīng)配好接火斗。

4.3 鋼構(gòu)件防腐、防銹

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求對原鋼構(gòu)架進(jìn)行防腐處理，采用聚氨酯面漆噴涂鋼構(gòu)架。聚氨酯面漆屬于溶劑型油漆，對施工保養(yǎng)條件要求較高。溫度相對高時(shí)，成膜效果比較好；環(huán)境濕度要求不大于85%，以保證成膜效果。若低溫、濕度過大，長時(shí)間不能成膜，則容易出現(xiàn)氣泡，所以不宜施工。冬季因溫度較低的原因，將延長刷第2遍漆的時(shí)間，保證前一遍涂刷的漆能得到更好的養(yǎng)護(hù)。

4.4 蜂窩鋁板安裝

鋁板安裝前首先對照圖紙與現(xiàn)場測量復(fù)核下料。按圖紙要求，利用主體鋼構(gòu)架緊固鐵件與龍骨連接，鋼連接件與原有鋼構(gòu)架焊接，然后再用螺栓（不銹鋼）與豎向龍骨連接。

1）墊板安裝：龍骨與連接件的安裝直接影響到蜂窩鋁板與結(jié)構(gòu)主體連接牢固和安全的程度。安裝時(shí)將緊固鐵件在縱橫兩方向中心線進(jìn)行對正，初擰螺栓，校正緊固件位置后，再擰緊螺栓。緊固件安裝時(shí)，也是先對正縱橫中心線后，再進(jìn)行電焊焊接，焊縫長度、高度及電焊條的質(zhì)量均滿足圖紙要求。

2）蜂窩鋁板安裝：將蜂窩鋁板貼向龍骨，其自重由水平止滑扣承擔(dān)；在對應(yīng)的螺釘孔上裝上安裝扣和螺釘，調(diào)整板的位置，緊固上邊的安裝扣，直至確保所有的板在同一平面。

3）打膠：根據(jù)蜂窩鋁板板塊間隙，選用合適的泡沫桿填充間隙，在縫隙兩邊貼紙膠帶打膠，直至打出的膠面平整光滑。

5 結(jié)語

結(jié)合對既有建筑外檐口裝飾架修復(fù)施工的傳統(tǒng)方法的理解與整合，在緊迫的工期中運(yùn)用三維掃描技術(shù)等數(shù)字化新技術(shù)解決既有建筑構(gòu)件尺寸測量，優(yōu)化現(xiàn)場工序交接的問題，同時(shí)有效縮短施工工期，提高設(shè)計(jì)基準(zhǔn)程度，最大限度地確保修復(fù)工程滿足進(jìn)度及質(zhì)量要求，達(dá)到預(yù)期效果。