双层双曲面铝板雕花组合幕墙系统施工技术

双层双曲面铝板雕花组合幕墙系统施工技术

李长江1,金健2

1. 中建八局第三建设有限公司 南京 210000；2.中建八局第三建设有限公司 南京 210000
2. 摘要：双曲面铝板雕花在金属幕墙中应用越来越普及，然而其设计、生产加工的技术复杂性和施工安装的难度大。从实际的项目工程案例出发，提出从设计、Rino模型建立、生产加工、现场预拼装、安装等数个环节进行精细化管控，以确保施工一次成优合格率，并对施工过程中遇到的重难点进行深入分析，为后续类似的工程施工提供一定的参考价值。

关键词：铝板雕花 双曲面 3D扫描 金属幕墙 Rino模型

1 引言

随着建筑行业的螺旋式发展，各种复杂造型的金属幕墙在建筑中的应用越来越普及，双曲面铝板雕花组合幕墙就是其中应用较为广泛的一种。双曲面铝板雕花组合幕墙的设计、Rino模型建立、生产加工、现场预拼装、安装的难度大。由于生产加工和安装较为复杂，用于双曲面铝板雕花幕墙时面临诸多难题。因此，本文结合具体的工程项目，从技术的角度对双曲面铝板雕花组合幕墙的施工过程、施工特点和难点进行分析探讨。

2 工程概况

滁州市奥体中心项目是为了承办安徽省第十五届省运会承建的大型公建项目。项目位于明湖湿地生态公园内，项目基地面积54.1万㎡，总建筑面积13.24万㎡，其中体育馆、游泳馆双曲面铝板雕花组合幕墙面积30000m2,该项目平面布局以中国具有悠久历史的祥云形态为基本元素，阴阳交感图形意向充分融合在建筑平面布局中，在满足使用功能条件下，使其平面布局以及造型线条的设计更为顺畅合理，与建筑空间形态相互更好地融合。

3 工艺原理

工艺原理为根据钢结构曲面菱形空间洞口及双层双曲面铝板雕花组合幕墙的设计特点，通过采用Faro激光扫描设备对已完钢结构三维扫描逆向建立Rhino精准模型，进而导出幕墙龙骨精准坐标，最后根据坐标利用全站仪在钢结构弯扭型箱梁上进行幕墙龙骨坐标测放。同时根据Rhino精准模型和设计图纸对组合幕墙加工下料、安装方式、安装顺序方面进行分析和研究。将大截面双层双曲面铝单板宽度方向分块，将大截面双层双曲面实心铝板雕花进行高度、宽度方向分块，解决大截面双曲面铝板、铝板雕花一次性加工和安装难题。现场先施工组合幕墙龙骨，然后先施工内侧双曲面铝单板，玻璃，再施工中间铝单板，然后施工双层双曲面铝雕花，最后施工最外侧双曲面铝单板，这种安装方式能使幕墙整体形成流水施工，能有效保证雕花组合幕墙整体的施工进度和质量。

3.1工艺流程

双层双曲面铝板雕花组合幕墙安装施工总体流程，如图3-1：

图3-1双层双曲面铝板雕花组合幕墙安装施工总体流程图

3.2施工工艺技术要求

3.2.1 Faro扫描已完钢结构

一般体育场馆钢结构均为椭圆造型和拱形屋盖，外立面多数设计为复杂造型幕墙，其中滁州市奥体中心项目外立面为弯扭形钢箱梁设计，类似曲面菱形花瓣骨架结构，铝板雕花组合幕墙构造复杂，构造空间极限一般为40~200mm，并且在有限的构造空间内要完成一系列的安装、加工、焊接等工艺，那样对龙骨安装位置精度要求较高。因此需采用三维扫描技术，在钢构沉降完成后，利用Faro设备对钢结构进行三维扫描，并逆向建模生成实体钢结构模型，而后在真实的钢结构上进行重新Rhino建模设计。

3.2.2 深化设计及建模

1）由于双层双曲面铝板雕花组合幕墙设计节点复杂，每块铝板雕花截面不一且为双曲面，整体截面较大、较重，无法整块弯弧和运输，需化整为零，且该种幕墙往往呈现为异形结构，涉及尺寸渐变，弯曲角度不一等情况，需根据Rhino精准模型和设计图纸对组合幕墙加工下料、安装方式、安装顺序方面进行分析和研究，找到一种通用式加工和安装做法。本工程按以下思路制定方案：

双层双曲面铝板雕花在高度方向1.5m模数对称均匀分块，由于铝板喷漆用高温窑炉空间一般最大为7m左右，对于大截面双层双曲面铝板雕花，将其在宽度方向按7m分段原则将双层双曲面铝板雕花进行分块。每层实心铝雕花采用在工厂合片焊连接形成双层雕花，减少了现场铝雕花分层安装时的焊接工作量和施工难度。同时所有雕花块单独进行双面弯曲，雕花块之间采用不锈钢套筒螺钉连接。如图3.2.2-1：

2）铝板幕墙分格可结合圆管龙骨位置进行设计，铝单板板缝仍按照1.5m间距设置，保证线条一致和美观，钢结构实体模型建立后，根据图纸和深化设计方案，绘制出可供放线、下料的Rhino幕墙模型。如图3.3.2-2：

图3.2.2-1 雕花分块加工及连接图    3.3.2-2 双层双曲面铝板雕花组合幕墙模型

3.2.3 幕墙龙骨定位放线

本工程铝板雕花幕墙均在空间弯扭形钢结构箱梁上“生根”，由于弯扭形箱梁为空间结构，箱梁本身角度变化不一，存在众多测量不可见面，传统方式无法快速测量，可从以下2个方面进行应对：

（1）采用参数化加工，通过Rhino软件对构建半径及长度数据全提取，材料下单及加工一一编号对应，并按照施工计划要求材料到场匹配。

（2）采用地面临时坐标法：通过全站仪在楼层定位关键临时轴网（与实际轴网存在空间换算关系）。通过耐候钢板引垂线，并通过换算得出互相之间关系，将空间关系换算为平面关系。可迅速对圆钢管进行定位测量和复尺校核。

3.2.4 包箱梁铝板。玻璃、铝板雕花圆管龙骨安装

由于双层双曲面铝板雕花组合幕墙涉及铝板、玻璃、实心铝板雕花三种形式的幕墙，施工前需要结合图纸设计节点对各种形式的幕墙龙骨、幕墙面板进行安装顺序推演，寻找最佳的龙骨和面板安装方案，保证龙骨和面板安装一次到位，减少返工风险。

滁州奥体中心项目中双层双曲面铝板雕花组合幕墙施工中，首先在弯扭形钢结构箱梁上定位和焊接200*200方管，定位完成后将铝板幕墙龙骨40*40方管焊接在钢结构箱梁和200*200方管上，再以方管为参照，依次焊接玻璃和铝板雕花共用的圆管龙骨、保温板施工等。如图3.2.4-1：

3.2.4-1 包箱梁铝板、玻璃和铝板雕花圆管龙骨安装

3.2.5 中间层包钢梁铝板安装

待圆管龙骨、钢结构箱梁外包铝板龙骨安装完成且防腐防锈、面漆施工完成后，进行中间层包箱梁中间层铝板安装，为玻璃安装创造条件，如图3.2.5-1：

图3.2.5-1 中间层包钢梁铝板安装

3.2.7 玻璃安装及打胶

玻璃安装前进行铝合金横梁安装，安装过程中需检查横梁是否已被破坏。玻璃板块为在加工厂已后需按Rhino模型分格图上相应的标号对每块玻璃标记，玻璃板块下端压在横梁的垫框上，左右两端通过螺钉用压板将玻璃板块固定在铝合金横梁上。玻璃安装后，现在玻璃缝位置填塞泡沫棒，然后清洁并注胶缝。玻璃安装示意如图2.7.3-1：

图3.2.7-1 玻璃安装示意图

4.2.8 双层双曲面铝板雕花安装

玻璃安装完成后需及时进行剩余中间层包钢结构箱梁铝板施工，结束后先进行幕墙淋水试验，合格后正式进入双层双曲面铝板雕花安装。铝板雕花安装注意以下事项：

1）整体为从下到上的安装顺序，先安装标准块雕花，再安装两端非标块雕花；

2）雕花吊装前需进行圆管间距龙骨复尺，现场施工管理人员通过钢板引垂线，根据将Rhino模型上雕花空间关系换算为平面关系（辅助主标高）。可迅速对圆钢管进行定位测量和复尺校核。校核方法如图2.7.4-1：

图2.4.9-1 铝板雕花安装前对圆管龙骨复尺示意图

3）圆管龙骨尺寸无问题后，可采用小型汽车吊进行单块三点式吊装，吊装方案示意如图2.7.4-2：

4.2.9 最外侧包钢梁铝单板安装及打胶

双曲面铝板雕花完成安装后，进行箱梁最外侧铝板面层安装并打胶。最终完成整个双层双曲面铝板雕花组合幕墙安装。

图2.4.9-2 铝板雕花现场吊装示意图图2.4.10-1最外侧包钢梁铝单板安装

5 质量措施

5.1 质量控制标准

5.1.1 幕墙龙骨的精度控制

1）竖框的垂直度控制

幕墙竖框采用转接件通过钢横梁与主体结构连接，通过竖框上的圆孔以及转接件的长圆孔可以进行调整。竖框上的圆孔、转接件上的长圆孔均为加工厂加工，其加工精度控制在±1mm以内，在施工时，需要放竖向钢线，钢线上下均需用螺栓较紧，以保证钢线的垂直度。在进行竖框的安装时，用水平蜡线与两侧的钢线进行连接，作出一个虚拟平面，立竖框的时候，将竖框的前端面与蜡线和钢线对齐即可。这个环节的关键：钢线、蜡线设置精度直接影响到竖框的垂直度与平整度。

2）横框的水平度控制

转接件安装、调试完毕后，即可安装横框。横框的安装，采用螺栓穿竖框两边的角片，通过角片与横框的连接。

5.1.2 铝单板幕墙控制标准

6 结束语

双曲面铝板雕花金属幕墙应从设计、生产加工、现场预拼装、现场安装进行精准化过程管控，以确保施工质量。

1）采用3D扫描技术得到现场原钢结构施工的误差，并利用设计手段消除误差的影响；采用三维图纸设计进行安装设计，以保证整体设计的精度。

2）铝雕花生产加工过程中消除结构尺寸的偏差，加工时采用100%无损探伤检测，检测合格后方可出厂；运送到现场后再进行各单元块的复核，并做好安装标记点。

3）采用多次复核的方法进行安装，并将铝板雕花的角码件与铝合金横梁的耐候钢板连接起来，通过控制铝合金横梁、耐候钢板的安装精度来确保双曲面铝板雕花的成优质量。

参考文献

(1)陈俊松,李兵.双曲面开放式铝板幕墙精细化施工[J].建筑施工,2014,36(11):1248-1249.

(2)石海夫,余昕錡.双曲双扭装配式铝板玻璃双层幕墙施工技术[J].建筑安全,2021,36(11):39-42.

作者简介：李长江 1990.8 男 安徽合肥 汉 本科 项目总工/工程师 中建八局第三建设有限公司 研究方向：施工管理

金健 1994.9.10 男 安徽蚌埠 汉 硕士研究生 助理工程师 中建八局第三建设有限公司 研究方向：路基与路面工程