摘 要：以渝昆高鐵宜賓站站前廣場(chǎng)文化藝術(shù)中心工程為例，圍繞多曲面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼玻璃幕墻工程施工工藝，重點(diǎn)研究了BIM+三維激光掃描技術(shù)，選用單元式玻璃幕墻、雙曲異形玻璃放樣及加工技術(shù)、單元式玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接技術(shù)等，為玻璃幕墻提前插入施工創(chuàng)造條件，縮短工程施工周期，實(shí)現(xiàn)了文化藝術(shù)中心工程的異形曲面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼玻璃幕墻精確加工與安裝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為今后類似工程的施工提供一定參考。

關(guān)鍵詞：多曲面；玻璃幕墻；三維激光掃描；單元式幕墻；連接件

中圖分類號(hào)：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）08-0113-03

0 引言

為突出造型特色和功能特點(diǎn)，公共建筑的外觀造型愈發(fā)凸顯其個(gè)性化，建筑外立面幕墻工程也從常規(guī)的矩形設(shè)計(jì)向異形曲面等設(shè)計(jì)方向轉(zhuǎn)變。近年來，建筑外幕墻系統(tǒng)以其節(jié)能環(huán)保、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)前建筑行業(yè)中得到了大量的應(yīng)用。在異形曲面幕墻施工中，存在曲面玻璃放樣與制造難度大、幕墻變形控制及幕墻板塊連接困難等問題，傳統(tǒng)幕墻施工工藝已難以滿足當(dāng)前幕墻工程施工的需要。因此，研究異形曲面幕墻施工技術(shù)，保證此類幕墻施工質(zhì)量及設(shè)計(jì)效果的有效呈現(xiàn)，具有一定的實(shí)際意義。

1 工程概況

渝昆高鐵宜賓站站前廣場(chǎng)文化藝術(shù)中心工程為鋼-混凝土空間組合結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土核心筒、C型剪力墻、外鋼筒殼、內(nèi)鋼框柱、水平鋼梁、鋼桁架、鋼筋桁架樓承板整體成形后共抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)體系。外觀形態(tài)猶如3顆緊緊環(huán)抱的竹筍，造型優(yōu)美，外立面采用70根雙曲箱型立柱及屋面33根箱型立柱與1 243根弧形橫梁組合而成的多曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。建筑外立面幕墻采用1 638塊雙曲玻璃板塊組合而成，每一塊玻璃板塊造型、曲率均不一致，具有唯一性，玻璃使用漸變彩釉的竹葉形狀圖案，通過波點(diǎn)拼組實(shí)現(xiàn)通透靚麗的變化，從而完美體現(xiàn)出地方的竹文化特色。

2 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 BIM+三維激光掃描技術(shù)

主體鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，采用三維激光掃描技術(shù)復(fù)核鋼結(jié)構(gòu)、幕墻預(yù)埋件的定位及尺寸，采集鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體數(shù)據(jù)，形成實(shí)體結(jié)構(gòu)模型（如圖2所示），以三維掃描模型為基礎(chǔ)，輔助幕墻埋件定位、龍骨與幕墻面板的放樣與生產(chǎn)等。幕墻結(jié)構(gòu)需依托鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體模型進(jìn)行二次深化，而不能僅依靠設(shè)計(jì)線模進(jìn)行加工生產(chǎn)。

2.2 單元式玻璃幕墻選用

本項(xiàng)目主體為鋼結(jié)構(gòu)-混凝土空間組合受力結(jié)構(gòu)體系，需結(jié)構(gòu)整體成形，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，便可與鋼結(jié)構(gòu)形成穩(wěn)定的共抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。特殊的結(jié)構(gòu)體系，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的安裝方式異于常規(guī)，為此安裝過程中需布置大量的臨時(shí)支撐，以解決外曲面弧形柱不能單獨(dú)承受結(jié)構(gòu)自身荷載的問題。但同時(shí)也造成主體鋼結(jié)構(gòu)卸載后的變形量無法進(jìn)行精確模擬。若采用原設(shè)計(jì)的常規(guī)構(gòu)件式幕墻，需主體結(jié)構(gòu)變形量基本趨于穩(wěn)定后再根據(jù)結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行玻璃幕墻放樣及生產(chǎn)，不利于工期及成本控制。

單元式幕墻的單元板塊之間采用陰陽扣鑲嵌連接（如圖3所示）。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)發(fā)生一定量的形變時(shí)，單元式幕墻可以通過陰陽扣預(yù)留的變形余量吸收掉主體結(jié)構(gòu)卸荷后發(fā)生的必然形變，且不會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性和功能性的損傷。通過主體結(jié)構(gòu)卸荷變形驗(yàn)算，經(jīng)過反復(fù)模擬，確保單元式幕墻能有效消化吸收鋼結(jié)構(gòu)的變形量，以達(dá)到幕墻施工提前插入的條件。

2.3 雙曲異形玻璃放樣及加工

2.3.1 玻璃裁片數(shù)據(jù)

從實(shí)體三維掃描數(shù)據(jù)中提取結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)及模型的相關(guān)參數(shù)值，再從電腦導(dǎo)出結(jié)構(gòu)模型，對(duì)原設(shè)計(jì)幕墻表皮模型進(jìn)行分析調(diào)整。根據(jù)調(diào)整后的模型在進(jìn)行電池編程分析，提取玻璃表皮模型參數(shù)進(jìn)行板塊分割，得出玻璃板塊的曲面數(shù)據(jù)，生成玻璃加工圖。

2.3.2 玻璃熱彎鋼化

采用特殊設(shè)備使其達(dá)到690℃加工溫度，玻璃軟化后采用模具進(jìn)行壓制，壓制成型后檢查是否與加工紙是否相符，無問題進(jìn)行淬冷鋼化。玻璃熱彎鋼化后再次采用3D掃描儀掃描檢測(cè)產(chǎn)品是否合格（如圖4所示）。

2.3.3 玻璃合片成型

將鋼化好后LOWE玻璃邊部進(jìn)行除膜，鋁條裝入分子篩后涂上丁基膠然后按照玻璃形狀進(jìn)行折彎，最后經(jīng)合片、安裝卡槽、打中空膠，最終成品。

2.4 單元式幕墻組裝

2.4.1 單元式幕墻框架組裝

單元式幕墻龍骨框架加工過程中，需嚴(yán)格按照模型展開后的拆模加工圖紙（對(duì)照細(xì)目表、套材表）進(jìn)行加工，同時(shí)按類分別存放，做好標(biāo)識(shí)（型材編碼、加工圖號(hào)、下料尺寸等），相似型材不能混淆。對(duì)于切角型材更應(yīng)注意，切角角度完全符合模數(shù)。

依據(jù)拆解模型后對(duì)各部件的身份編碼，進(jìn)行型材組件，避免劃傷。將各連接部位緊密結(jié)合，不得在組裝過程中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修整，保證型材組框與玻璃板塊拼裝無不合模數(shù)等情況。

2.4.2 單元式幕墻板塊組裝

雙曲中空彩釉玻璃組件安裝編號(hào)與單元式龍骨框架一一對(duì)應(yīng)，按模型拆解圖紙進(jìn)行組裝。將其全部平落在龍骨框架內(nèi)（如圖5所示）， 使附框豁口與鎖位對(duì)應(yīng)， 由上向下推嵌到位，安裝限位角片， 釘帽處進(jìn)行密封，放置橡膠墊、泡沫棒。為滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝需求，本工程共定制120個(gè)專用貨物托架循環(huán)使用。

2.5 單元式玻璃幕墻連接

2.5.1 連接件設(shè)計(jì)

常規(guī)構(gòu)件式幕墻采用龍骨與主體結(jié)構(gòu)剛性連接，本工程幕墻為增強(qiáng)適用性，改為專用陰陽扣螺栓連接件與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接（如圖6所示）。安裝到位后，通過螺栓固定及墊片焊接達(dá)到單元式幕墻安裝的完全固定。

2.5.2 連接件安裝

根據(jù)模型提取連接件位置的三維坐標(biāo)，進(jìn)行連接件定位，連接件施工時(shí)先局部焊接。單元式幕墻板塊安裝前，確認(rèn)點(diǎn)位無誤后，連接件再完全補(bǔ)焊。安裝過程中，通過陰陽扣預(yù)留的變形余量調(diào)節(jié)玻璃幕墻板塊的安裝定位。若通過調(diào)節(jié)螺栓仍無法安裝，則調(diào)整連接件位置后重新固定。

2.5.3 玻璃板塊吊裝

單塊單元式幕墻重達(dá)780 kg，需利用加長版電動(dòng)吸盤進(jìn)行固定吊裝（如圖7所示），每個(gè)板塊4個(gè)掛件，與連接件臨時(shí)連接，再使用全站儀根據(jù)玻璃四角坐標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行定位，通過預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)試，確保安裝精度，復(fù)核無誤后將調(diào)節(jié)螺母焊接固定。

通過自下而上，豎向?qū)訉泳珳?zhǔn)控制進(jìn)行安裝，上下板塊之間通過豎向鋁合金框內(nèi)的鋼插芯進(jìn)行連接與定位，以達(dá)到快速定位及安裝的目的。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 單元式幕墻運(yùn)輸

單元式幕墻板塊加工成型后通過專用的托架進(jìn)行平著碼放疊加（如圖8所示），根據(jù)板塊的平面高度確定疊加的數(shù)量，每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)架都是相對(duì)獨(dú)立的，又都能相互重疊插接在一起。轉(zhuǎn)運(yùn)架纏繞有保護(hù)性毛氈，使單元板塊與轉(zhuǎn)運(yùn)架柔性接觸，以防單元板塊磕損。

因本工程的板塊為雙曲面，有一定的拱高及扭曲度，裝貨架的時(shí)候需對(duì)每個(gè)角都必須固定墊穩(wěn)，玻璃面朝上，故每架只能放置四塊單元板塊，再用叉車進(jìn)行板塊裝車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)再用叉車進(jìn)行卸貨到指定位置按照安裝順序進(jìn)行擺放。

3.2 埋件施工保證措施

后置埋件符合《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102—2013，鋼板表面采用熱浸鍍鋅處理，鋼板的長條孔徑應(yīng)與錨栓直徑匹配，并滿足相關(guān)規(guī)范的要求。鋼墊片表面采用熱浸鍍鋅處理，鋼墊片的孔徑應(yīng)與錨栓直徑匹配，安裝完成后應(yīng)與鋼板角焊縫滿焊，并滿足相關(guān)規(guī)范的要求。現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)埋件位置均需按照模型的點(diǎn)位坐標(biāo)，采用全站儀進(jìn)行定位焊接，保證測(cè)量精度。在完成埋板安裝后請(qǐng)專業(yè)資質(zhì)公司進(jìn)行錨栓拉拔試驗(yàn)，按照各種規(guī)格每5件為一組，試驗(yàn)可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

3.3 吊裝施工保證措施

根據(jù)施工圖紙的排版按照約定的先后順序進(jìn)行依次吊裝，板塊的安裝順序?yàn)橄妊b玻璃板塊，從下至上的順序進(jìn)行安裝。因建筑幕墻外形從下到上為雙曲漸變往里收的情況，所以安裝板塊時(shí)應(yīng)先安裝板塊底端的兩個(gè)固定螺栓，然后讓起重機(jī)往下松放鋼繩，依靠單元式幕墻的自身作用力下慢慢往里靠進(jìn)行調(diào)整安裝，調(diào)整好位置后再進(jìn)行螺栓固定。

3.4 質(zhì)量檢查

每個(gè)幕墻板塊安裝完畢，應(yīng)由專職檢驗(yàn)人員復(fù)查其水平度，相臨板塊與同層板塊的水平標(biāo)高偏差情況及整個(gè)立面控制線的偏差情況，調(diào)整至符合設(shè)計(jì)及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.5 成品保護(hù)

每完成部分玻璃幕墻的安裝，應(yīng)對(duì)玻璃面板等進(jìn)行一次抹擦。其目的是清除龍骨表面多余的膠及其他污染物，減少整體清洗的工程量，使安裝好后的幕墻，給人以一種整體美感。

4 結(jié)束語

本文以渝昆高鐵宜賓站站前廣場(chǎng)文化藝術(shù)中心玻璃幕墻工程為例，系統(tǒng)論述了多曲面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼玻璃幕墻多項(xiàng)關(guān)鍵施工技術(shù)。該案例分析給出了雙曲型玻璃板塊生產(chǎn)加工方法，提出了單元式玻璃幕墻選用方案，詳細(xì)介紹了單元式幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接方法，并歸納總結(jié)了施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

實(shí)際施工中，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)有效地保證了雙曲玻璃面板放樣及加工精度，解決了多曲面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼因卸載后變形較大而影響幕墻工程提前插入施工這一問題，較好地實(shí)現(xiàn)了單元式幕墻穩(wěn)固連接與精度控制的有效統(tǒng)一，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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