呼吸式扭转折线形单元式幕墙施工技术_张富森.pdf

202212Building Construction2916呼吸式扭转折线形单元式幕墙施工技术张富森广东省第四建筑工程有限公司 广东 广州 510199摘要：为保证呼吸式扭转折线形幕墙安装质量和安全，提出了针对性的措施：对结构进行三维激光扫描，提取结构实际数据；用BIM技术进行幕墙深化设计；按模型幕墙玻璃尺寸进行构件加工；屋面安装环形轨道进行吊装。相关措施保证了幕墙安装质量和安全，具有良好的社会和经济效益。关键词：BIM；三维激光扫描；折线形单元式幕墙；吊装中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2916-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.031Construction Technology of Breathing Twisted Broken Line Unit Curtain WallZHANG FusenGuangdong Fourth Construction Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510199,ChinaAbstract:To ensure the installation quality and safety of the breathing torsional broken line curtain wall,targeted measures are proposed:3D laser scanning of the structure to extract the actual data of the structure;deepening the design of curtain wall by using BIM technology;processing components according to the size of model curtain wall glass;installing ring rails on the roof for hoisting.Relevant measures ensure the quality and safety of curtain wall installation.It has good social and economic benefits.Keywords:BIM;3D laser scanning;broken line unit curtain wall;hoisting1 工程概况深圳海纳百川总部大厦建筑高度约100 m，总建筑面积10.2万 m2，塔楼外墙采用呼吸式扭转折线形单元式幕墙。为提升幕墙节能和通风水平，幕墙设计减少了一切不必要的分隔，大胆采用了同一水平面上呈折线形的单元板块，塔楼幕墙112层在立面上顺时针扭转，1324层在立面上逆时针扭转，每个单元板块都设计为与层高4.2 m相等的玻璃板块，形成一个由第12层向上和向下相反方向竖向扭转的总体建筑立面设计效果（图1）。幕墙在扭转侧面设置了隐藏式平开窗，外侧覆盖穿孔铝板，外观新颖，通风效果良好。图1 幕墙效果实景2 幕墙特点呼吸式扭转折线形单元式幕墙外形美观，线条生动活泼，通过折线形的外观，提高了幕墙的遮阳性能，同时呼随着幕墙技术的发展，幕墙外形变化越来越丰富，线条也越来越活泼，同时，幕墙的节能技术也快速发展，呼吸式幕墙应运而生。本文研究的呼吸式扭转折线形单元式幕墙具有外观异形而内部构造为呼吸式幕墙的特点，苗方辉等1对折线形幕墙深化设计和施工进行了研究，乔稳立等2提出了“BIM”技术节点优化、参数化提料等施工措施，而刘鹏3对三维激光扫描技术在幕墙施工中的应用进行了总结，刘克强等4、鲁少虎等5对呼吸式玻璃幕墙的工作原理和热工效果进行了研究，刘芳6、亓立刚等7研究总结了呼吸式玻璃幕墙施工技术。本文主要研究了海纳百川总部大厦项目的呼吸式扭转折线形单元式幕墙施工技术，这种异形幕墙具有丰富的外形变化和活泼的线条风格，满足了人们对富于美感的建筑外形的追求，同时这种幕墙在扭转侧面采用了呼吸式幕墙，并且内层玻璃幕墙采用了向内开启的平开窗，增大了幕墙窗户通风面积，在利用呼吸式幕墙节能保温性能的基础上，进一步增强了幕墙自然通风。本文对幕墙的特点及施工技术进行了总结，以期为幕墙设计和施工提供一些启发。作者简介：张富森（1981），男，本科，高级工程师。通信地址：广东省广州市越秀区白云路99号4楼（510199）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-26结构施工STRUCTURE CONSTRUCTION建筑施工第44卷第12期2917吸式幕墙通过幕墙间形成的空气交换通道，提高了幕墙的保温隔热功能，研究表明，呼吸式玻璃幕墙与单层玻璃相比，室内温度受外界温度影响波动小约5。在扭转侧面设置了隐藏式平开窗，外侧覆盖穿孔铝板，增加了幕墙的自然通风性能，同时也降低了滨海城市台风对幕墙安全性能的影响，让公共建筑的幕墙更加安全。3 施工重点、难点1）幕墙同一平面上呈锯齿状造型，在立面上，从中间层向上各层间顺时针扭转2.8，向下各层间逆时针扭转2.8，形成偏转扭转的立面效果，因此会出现许多小的三角形或梯形单元幕墙板块（图2）。幕墙的测量定位、下料加工和安装是施工的重点、难点。半钢化夹胶双银LOW-E中空玻璃穿孔铝板（银白色氟碳喷涂）铝板（银白色氟碳喷涂）图2 幕墙上下扭转立面示意2）海南百川总部大厦的幕墙安装最大高度110 m，安装总面积约6万 m2，最大单元板块尺寸2 000 mm 4 200 mm，单块质量达540 kg，单元板块的吊装就位是施工难点。4 施工关键技术4.1 埋件安装4.1.1 预埋工作的前置作业本幕墙工程埋件采用板式预埋件，其中板式预埋件锚筋与面板采用塞焊，焊接后除焊渣，加工的长度尺寸误差应不超过3 mm，面板外侧须做除锈和防腐处理。主体结构施工时随结构层施工进行预埋工作。4.1.2 预埋作业及施工方法1）结构模板安装过程中，测量员根据幕墙设计图纸将预埋件中心线和孔距线位置在结构底模上标记出来。2）梁柱钢筋绑扎完成后，先将预埋件用铁丝临时固定在梁柱箍筋上，结构钢筋绑扎定位完成后，进一步确认埋件位置，校核无误后焊接牢固。3）在混凝土浇筑前，由现场监理工程师组织施工总包单位和幕墙专业施工单位检查验收，确认预埋件安装位置符合设计图纸后浇筑混凝土。4）模板拆除后，对预埋件位进行清理，使预埋件露出金属面，应复测预埋件位置，如有误差，应详细记录，并提交设计进行尺寸偏差分析，做出相应的解决方案。4.2 结构三维激光扫描4.2.1 控制点布设在建筑平面上选取控制点，本项目为2座塔楼，选取了16个控制点，采用全站仪进行控制测量。4.2.2 获取点云数据由于建筑外边缘为扭转折线形，轮廓不规则而且周围仍有脚手架等设施遮挡扫描视线，为了获得大厦结构全部完整轮廓，在地面和楼顶2处采用三维激光扫描仪扫描获取结构轮廓点云数据。4.2.3 数据处理1）坐标系统的转换。三维激光扫描完成后，将扫描的点云数据转换为场地坐标，转换标准差控制在2 mm左右，以满足本次玻璃幕墙建模要求。2）数据及噪声点剔除。将数据传输至计算机，检查扫描的原始数据的一致性和完整性，通过软件去掉点云数据中的噪声数据，补齐缺失的部分点云，清除其中的杂质点，根据幕墙深化设计需求利用软件滤波功能除去不必要的数据信息，获得滤波点云数据。3）数据抽稀。三维激光扫描数据非常庞大，为了提高数据处理的效率，对扫描数据进行精简，在保证精度要求的基础上极大减少点云数据的冗余度。4）数据导出。将点云数据导出，然后在CAD中进行建模。4.3 用BIM技术进行幕墙深化设计利用激光三维扫描数据及初步设计图纸进行BIM建模，对折线形幕墙各个部位单元板块的形状、尺寸、连接方式进行深化设计，特别对节点大样进行深化设计。将深化的不同形状或尺寸的单元板块进行编号，利用物联网信息系统跟踪幕墙单元板块工厂加工、运输及现场安装。4.4 测量放线1）根据深化设计图纸和结构梁、墙轴线定出窗口竖向中线，用红外线水平仪放出每层1 m标高水平控制线，并根据水平控制线把窗口水平线和幕墙龙骨位置线弹出来。2）按照幕墙深化图纸和BIM模型，在每层结构层上放出幕墙分格线和转角点。3）在建筑结构阴阳角位置下挂垂线放出建筑阴阳角控制线，再以角位控制线根据BIM深化图纸用经纬仪放出折线幕墙的每个折线阴阳角位置。4.5 环形轨道安装本工程幕墙高度高，幕墙总面积大，最大单元板块尺寸大，单块质量大，单元板块的吊装就位是施工难点。通过分析现场施工电梯、塔吊运力和幕墙单元板块的尺寸及张富森:呼吸式扭转折线形单元式幕墙施工技术202212Building Construction2918质量，为了提升幕墙安装效率和安装精度，在结构顶层24层标高100 m处安装环形轨道进行幕墙吊装，环形轨道运力达1 000 kg。4.5.1 安装流程1）轨道及支架加工：本项目环形轨道的路轨和悬挑臂采用22#工字钢及厚16 mm钢板焊接而成，悬挑臂端焊接2个吊挂耳板；支架采用200 mm100 mm10 mm方钢管。2）在顶层结构梁处，根据设计位置，安装轨道支撑立柱，立柱上、下分别焊接钢板，上钢板通过U形抱箍与悬挑工字钢连接，下钢板与结构采用化学螺栓连接，安装悬挑工字钢斜拉钢丝绳。3）轨道工字钢安装：轨道采用22#工字钢，轨道与悬挑工字钢采用螺栓连接，轨道离前支柱距离为800（750）mm，轨道安装到位后，调整轨道工字钢的接缝，紧固螺栓，检查斜拉钢丝绳受力状态。4）安装吊篮和电动葫芦，电动葫芦用手动葫芦提升到轨道工字钢位置安装。4.5.2 轨道的调试1）空载试验。试验的主要目的是在空车运行的情况下检验环形轨道吊各个按钮的灵敏度及限位装置的可靠性。2）静载试验。在额定电压下，轨道吊静载一定时间后，卸载后检查环形轨道吊各构件及吊机运行状态有无异常，本项目静载荷载设定为额定荷载的1.5倍。3）负载运行。环形轨道吊进行竖向、水平及转弯负载运行试验，负载质量为额定荷载的1.5倍，观察电动葫芦移动是否顺畅，检查环形轨道吊各构件状态是否稳定。4）验收。所有试验合格后，进行环形轨道吊整体验收，挂牌公示后投入使用。4.6 幕墙安装4.6.1 立柱连接件安装为了准确控制连接件安装位置，每34个连接件设置1个基准连接件，每对连接件中心拉水平钢丝和竖向钢丝，控制连接件平面位置，将L形镀锌连接件与预埋件焊接，对焊接点进行防腐处理。4.6.2 立柱的安装1）安装前先要检查立柱规格（主要包含立柱截面尺寸、壁厚及长度等）是否与深化设计图纸相一致。2）立柱的安装一般从底部开始向上逐层推进，将附件、芯套、防腐垫片、连接件等组装到立柱上，有芯套的一端朝上，第1根立柱底端插入底部的插芯支座中，调整立柱的垂直度和水平度，通过连接件上的长孔调节立柱前后位置，通过立柱上的长孔调节立柱上下位置，位置调正后穿入螺栓进行固定，依次向上逐根安装直至安装完成，上下相连的2根立柱间预留15 mm的伸缩缝。3）立柱安装精度决定了幕墙最后的安装效果，立柱安装完成后，应依据深化图纸和测量组所布置的定位线对立柱进行三维方向的整体检查校正。4.6.3 横梁安装1）横梁安装前应检查横梁材料规格（包含横梁长度、冲口等），做好安装前准备工作。2）用手电钻在立柱上钻出螺栓孔，用对穿螺栓将防腐垫片和横梁通过角码与立柱连接，横梁两端与立柱连接处应使用防噪垫片。3）横梁与立柱接缝要严密，防噪垫片、弹性垫圈等要安装牢固，横梁安装完成后，要检查和校正，确保横梁安装位置准确。4.6.4 单元板块的安装在A座24层设置安全防护挑棚，下方设置外悬轨吊装系统，布置2台组合环链电动葫芦用于单元板块的吊装就位。1）单元板块起吊。电动葫芦放下吊绳，施工人员使用转运架将单元板块从装运箱内转到平板车上后，推到地面起吊位置，工人将电动葫芦放下的吊绳绑扎牢固后，信号工指挥电动葫芦操作员缓慢启动，向上提升单元板块，在起吊过程中应控制速度，防止单元板块碰到结构楼板或结构梁而划伤。2）单元板块就位。电动葫芦吊装单元