中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要：外幕墙是现代大型和高层建筑常用的带有装饰纹样的轻质墙体，由面板和支撑结构体系共同组成，相对于主体结构有一定的位移能力或自身具有一定的变形能力，不承担主体结构所用的建筑外围围护结构或装饰性结构。
关键词：青花瓷；外幕墙；BIM；吊装；焊接
3.前言
作为南昌万达文化旅游城的核心项目，南昌万达茂在建筑风格上充分展现了中国的青花瓷文化，洋溢着浓郁的中国风。青花瓷外幕墙作为世界上最大的青花瓷建筑群，其21组青花瓷装饰纹样，取材于中国传统文化题材，以人们喜闻乐见、吉祥如意的寓意进行设计，同时也展现出万达茂建筑的文化内涵。
针对不同的建筑形体，对传统纹样进行创新，平衡协调不同体块之间的装饰纹样的组合关系，做到疏密有致。
4.工程概况
4.1项目简介
南昌万达位于南昌市九龙湖新区生米镇，北临九龙湖，南临生米镇，西至九龙大道。项目地块总用地面积约为22.05万㎡，总建筑面积19.15万㎡，其中地上建筑面积15.96万㎡，地下建筑面积3.19万㎡。
南昌万达茂项目包括室内步行商业街、海洋馆、电影乐园、影城、超市、娱乐楼等业态。其中大商业建筑面积为13.61万㎡，电影乐园建筑面积1.6万㎡，海洋馆建筑面积3.94万㎡。VIP建筑面积500㎡，地下部分共1.63万㎡，其中超市建筑面积为1万㎡，地下商铺建筑面积为6300㎡。未计入容积率建筑面积为1.34万㎡。其中后勤设备用房面积8800㎡，电影乐园地下建筑面积2343㎡，海洋馆地下建筑面积1900㎡。
4.2青花瓷幕墙
南昌万达茂青花瓷外幕墙是一个由26座形态各异的青花瓷瓶组成的巨型瓷群，是目前世界最大的青花瓷群，外观以江西瓷文化元素为灵感，共采用44243块瓷片。建筑外墙是罐子形状，全部是不规整平面，每块瓷片都有细微差别，外幕墙总展开面积63721㎡：其中瓷板（东西面）幕墙展开20719㎡，铝板幕墙12116㎡，外门及玻璃幕墙2046㎡，采光顶为8510㎡，屋面假罐铝板及铝格栅面积20330㎡，另外万达茂南侧涂料墙体面积为7144㎡。
5.幕墙施工方法
5.1测量放线
本幕墙工程跟随主体进度分段施工，外部结构造主要包括球形、不规则圆弧等幕墙。整个区域造型多样，结构较为复杂，施工放线难度较大，工作量较多。在幕墙工程制作安装前需对建筑物进行结构外形定位、分段测量、整体复核，以掌握建筑物结构尺寸的偏差值，以便制定合理方案，调整误差，使幕墙工程能够顺利安装，达到建筑设计外观要求。
5.1.1整体思路
针对本工程占地面积大、造型复杂、转角多的特点，确定了“基网测量、分区放线”的原则，遵循“整体到局部”的顺序。
①首先利用计算机建立主体三维模型，导出各控制点的三维坐标，并对基准控制点（轴线和高程），并进行复核。
②建立外部控制网，包括平面控制网及高程控制网，形成外围护结构的测量放线控制体系。
③钢骨架或铝骨架吊装过程中，全站仪全程控制各连接点的三维尺寸，保证整体误差在规范允许范围之内。
④各施工段分别进行测量，并做好各施工段之间衔接部位的精度控制，主体封顶后进行整体复核，保证幕墙的整体效果。
⑤每月定期对主体结构进行复核，充分掌握主体沉降变形的数据，以便做出幕墙定位的调整。
5.1.2建立平面控制网
①根据实际情况，选择通视的位置设立基准点。
②先整体后局部、高精度控制低精度，严格检验，并进行平差处理。
5.1.4整体复核
1）定位点的复核
定位钢丝线主要是通过拉通尺的方法复核其左右及进出尺寸，使用水准仪复核其标高误差。
统计测量和复核结果，进行分析误差，最后使用平差的方法将测量误差进行消除，最后确定测量结果，并制作成册。
2）控制线的复核
根据控制点拉设完所有的定位控制线后，将会使用测量总长和测量等分长度距离的方法进行尺寸复核，并将加设等分点的位置临时控制点（由于定位点的距离有可能较长，为了避免钢丝下扰和受天气影响钢丝线的精确度）。
统计测量和复核结果，进行分析误差，最后使用平差的方法将测量误差进行消除，最后确定测量结果，并制作成册。
3）总体闭合测量
当所有区域的测量放线工作完成后，将进行总体的测量放线闭合工作。将闭合误差进行平差处理，完成整体的测量放线工作。
5.2材料运输
本工程需要运输的幕墙构件包括：钢材、铝型材、玻璃、陶瓷板、铝单板等。运输类型包括水平运输、垂直运输、场内运输三个方面。
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玻璃胶的运输及储存
①运输时应防止雨淋、日晒、挤压、碰撞，保持包装完好无损。运输环境温度保持在40℃以下。
②应远离火源。硬纸箱包装胶须存放在阴凉、通风、干燥处，按存放标识交叉轻放，叠高不超五层，底部须用木架垫高10公分，以防潮湿。
③自生产日期计，在0～27℃室温下，贮存期6～12个月。
④运输到施工现场后必须设置独立仓库进行存放。
⑤做好产品标识，按种类、生产期、保质期分别存放。
玻璃胶的储存要点如下：
钢结构龙骨的深化设计过程中，在保证结构工程的安全可靠的基础上，科学合理的进行深化和优化，充分体现设计方案的意图、设计理念以及建筑风格，并体现处其经济合理性。
施工设计应以方案图为依据，加工安装详图设计应以施工图为依据，设计图纸必须保证工厂加工和现场安装的要求；同时要严格遵循设计程序，与业主、设计院及其他施工单位密切配合，保证设计工作的顺利进行。
5.4.2龙骨的加工制作
万达茂结构形式多样，所以确定正确、合理的钢结构加工工艺是加工的一个重点环节，正确合理的加工工艺将是整个加工制作工程的技术保证。
整个幕墙龙骨的施工焊接量较大，结构在焊接过程中易产生严重的角变形、扭曲变形、局部或整体变形，若焊接变形得不到有效控制，将会直接导致构件的外形尺寸精度严重超差，构件质量根本就达不到设计、规范要求，特别是会给安装带来难以想象的施工难度；所以，如何控制本工程的焊接变形，控制构件外形尺寸加工制作精度，在本工程加工制作中将是一个难点，因此将大面积的钢骨架拼装成榀，在现场制用汽车吊进行吊装，减少现场焊接量，同时工件的整个精度较高。
1）弯曲加工
①弯曲加工原则上是在常温，用型材拉弯机进行。
②矩形管冷弯时，弯曲部位之内外侧应均匀加热（300-600。C），以消除内应力。
2）起拱
①凡图纸规定需要起拱的构件，可采用滚压或者650。C以下高温加热成型，起拱高度按设计图之要求进行。
②用火焰法加热起拱时，控温监测，可使用红外线测温计检查。
③凡起拱的所有构件，顶部应标识清楚，避免组装时出现误差。
3）钢架组装
①组装前先检查组装用的零件的编号、材质、尺寸、数量和加工精度是否符合图纸和工艺要求，确认后进行组装成榀。
②组装用的工具必须经计量检测合格。组装平台必须平整，并且有强度、刚度好，经检验合格方可应用。
③构件组装要按工艺流程进行，零件连接处焊缝两侧50-100mm范围内的油污、铁锈等清理干净，装配时要认真控制好各零件的安装位置度，避免使用大锤敲打和强制装配。
④对于在组装后无法进行涂装的隐蔽面应事先清理表面并刷好油漆。
4）焊接
①本工程采用的焊接方法：埋弧自动焊，CO2气体保护焊，手工电弧焊。
②手工电弧焊：Q235钢采用的焊条型号应符合现行国家标准（GB/T5118-1995），所选的焊条型号应与主体金属相匹配；埋弧自动焊或半自动焊用的焊丝焊剂应符合国标《低合金钢埋弧焊用焊剂》（GB/T12470）的规定。
5.4.3龙骨系统的安装
1）安装前准备工作
① 钢构件配套供应
现场钢结构吊装是根据规定的安装流水顺序进行的，钢构件必须按照安装流水顺序的需要供应。因此应严格制定出构件进场及吊装周、日计划，构件进场按日计划，明确到各构件的编号及吊装区域。每天进场的构件要满足日吊装计划并配套，第二天全部吊完。根据现场吊装进度计划，提前一周通知制作车间，使制作厂随时掌握现场安装届时所需构件的进场时间。若有计划变更时，应提前两天通知制作厂，制作厂应严格按照现场吊装进度所需的构件进场计划，按时将构件运至现场指定地点。
② 构件进场验收检查
钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，发现问题及时反馈制作厂，以便更换补齐构件。
按设计图纸、规范及制作厂质检报告单，对构件的质量进行验收检查，做好检查记录。为使不合格构件能在厂内及时修改，确保施工进度，也可直接进厂检查。主要检查构件外形尺寸，螺孔大小和间距等。检查用计量器具和标准应事先统一。
制作超过规范误差和运输中变形的构件必须在安装前在地面修复完毕，减少高空作业。
③ 钢构件堆场安排、清理
按照安装流水顺序将配套好运入现场的钢构件，利用现场的装卸机械（主要利用汽车吊）尽量将其就位到塔吊的回转半径内。钢构件堆放应安全、整体、防止构件受压变形损坏。构件吊装前必须清理干净，特别在接触面、摩擦面上，必须用钢丝刷清除铁锈、污物等。
④现场检查
钢结构的安装质量和工效与柱基的定位轴线、基础标高直接有关，必须对定位轴线的间距、柱基面标高和地脚螺栓预埋位置进行检查、测量，并经过监理及相关部门复测合格后才可进行下一节柱子的安装。
2）钢结构安装顺序及工艺流程
钢结构吊装均按区域划分平行顺序同时进行。当一片区吊装完毕后，即进行测量、校正、螺栓初拧等工序。每层各区平行施工，各区施工过程中组织单向流水施工。
①雨篷钢结构施工
雨篷钢结构施工流程如下：测量放线确定预埋件位置——预埋件施工——骨架吊装焊接——焊缝检测——次骨架安装——面板安装——注胶——清洗、验收。
②罐体钢结构施工
测量放线——钢立柱安装——单元板块吊装——注胶——清洗、验收。
3）吊装施工
①吊装准备
钢柱在吊装前，拴好揽风绳，柱头相应的连接耳板也要设置在指定的位置，检查无误后，方可进入下一步工作。
②钢柱吊点的设置
钢柱吊点的设置需考虑吊装简便，稳定可靠，还要避免钢构件的变形。
吊装时利用钢柱定位连接板的螺栓孔，为了便于吊装和防止起吊时耳板的变形，采用专用吊具，吊具用普通螺栓与钢柱连接板连接。
③钢柱的就位与临时固定
钢柱拟采用单机回转法起吊，钢柱从临时堆场用汽车吊一次性起吊到位。钢柱起吊时必须垂直，回转时必须具有一定的高度，以免碰撞其它构件。
当钢柱吊到就位上方200mm时，应停机稳定，对准螺栓孔和十字线后，缓慢下落，下落中应避免磕碰地脚螺栓丝扣，当柱脚刚与基础接触后应停止下落，检查钢柱四边中心线与基础十字轴线对准情况（四边要兼顾）和柱脚下的钢垫板位置、数量是否正确，如有不符应立即调整。调整时需三人操作，一人移动钢柱、一人协助稳固，另一人进行检测，经调整钢柱的就位偏差在3mm以内后，再下落钢柱，使之落实，收紧四个方向的缆风绳，拧紧地脚螺栓的锁紧螺母。。
④钢柱安装的注意事项
校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑，全面兼顾，每个分项的偏差值都要达到设计及规范要求。
钢柱安装前必须焊好安全环，并清除柱身上的杂物、污物。
利用钢柱的临时连接耳板作为吊点，吊点必须对称，确保钢柱吊装时为竖直状。
钢柱定位后应及时将垫板、螺帽与钢柱底板点焊牢固。
钢柱连接耳板待钢柱校正完毕，将连接板割掉，打磨光滑，割除连接板时不要伤害母材。
起吊前，钢构件应横放在垫木上，起吊时，不得使构件在地面上有拖拉现象，回转时，需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓漫进行，就位时缓慢下落，防止擦坏螺栓丝口。
⑤钢柱的安装和校正
第一节柱吊装测量定位
在吊装前，在所要吊装的柱的柱脚板上用记号笔将柱脚板中线做好标记。在吊装时，先将柱脚板上的中线与基础混凝土上的柱轴线对准；然后架设两台经纬仪，这两台经纬仪与这根柱的夹角成90度，利用千斤顶，倒链等对其的垂直度偏差、轴线偏差以及标高偏差进行校正。
第二节及其以上钢柱测量定位
将待吊装的第二节钢柱底部与第一节钢柱的顶部对齐，然后校正第二节钢柱的垂直度即可。
钢柱焊前、焊后轴线偏差测定。
a、根据轴线尺寸、钢柱节面尺寸，计算钢柱四面中点坐标，并绘制出钢柱点位坐标图，确定各钢柱中心点的坐标。
b、架设全站仪，向全站仪输入测站点和其中一个起始方向点的平直角坐标值。测量各钢柱四面中点的平面直角坐标。将此实测坐标值与理论值想比较，作为下节柱测量校正的依据。
⑥垂直度的控制要求
由于本工程钢柱是安装于砼柱中并浇筑混凝土，钢柱就位后，柱底中心线与轴线应重合，要求误差向零靠拢，控制范围在2-3mm以内，钢柱垂直度偏差应控制在柱长的1/1000，且单节柱最大偏差为10mm。
⑦安装精度要求
根据本工程施工质量要求高的特点，特制定高于规范要求的内部质量控制目标，允许偏差的减少对测量精度提出了更高的要求，因此预配置整体流动式三维测量系统GTS-602全站仪（该仪器测角精度±2″，测距精度±（2mm+2ppm.D）进行钢结构安装过程的监控。
⑧标高调整
每安装一节钢柱后，应对柱顶作一次标高实测，根据实测标高的偏差，调整标高规定要求。
⑨垂直度调整
以经纬仪测定柱子垂直度，若有倾斜，则在柱头上拉以钢丝绳，绳子下端通过倒链固定在下节柱头上，拉紧倒链，即可控制柱子垂直度在允许范围内。调整钢丝绳等到现场焊接完成后才可放松拆除。
⑩补漆
补漆为人工涂刷，在钢结构按设计就位后进行。
补漆前应清渣、除锈、去油污，自然风干，并经检查合格。
5.5幕墙瓷板施工
5.5.1主要材料概述
本工程幕墙造型复杂材料种类众多，主要材料有钢材、铝型材、铝板、玻璃、陶瓷板等多种。
根据系统和使用部位进行主要材料划分情况见下表：
5.5.2主要材料重难点分析
主要材料加工的重点难点如下：
3）施工流程
测量放线→检查钢方管型号、规格→对号就位→临时固定在钢埋件上（点焊）→确定无误后满焊固定→安装骨架→安装铝单板→安装铝合金格栅→验收。
4）施工工艺
①安装放线
幕墙整体测量放线完成后，针对铝合金格栅的安装特点、分布位置、造型特点进行安装放线，建立幕墙安装控制网。
②坚向钢方管安装
安装工艺和步骤
按照作业计划将要安装的钢方管运送到指定的位置，同时注意其表面的保护。
1、检查钢方管型号、规格：安装前先要熟悉图纸，同时熟悉订料图，准确了解各部位使用何种钢方管，避免张冠李戴。检查包括以下几个方面：
（1）颜色是否正确，钢材表面处理是否合要求；
（2）截面是否与设计的相符（包括截面高度、角度、壁厚等）；
（3）长度是否合要求（是否扣除15mm变形缝）。
2、对号就位：按作业计划将安装的钢材运送到指定的位置，同时注意其表面的保护。
3、埋件验收合格后，点焊安装（临时固定），对照上步工序测量定位线，对三维方向进行初调，保持误差＜1mm，待基本安装完后在下道工序中再进行全面调整，检查安装合格后进行满焊。
③钢骨架安装
铝合金格栅系统的骨架通过焊接坚向钢方管上，为了保证室内与室外对幕墙的美观要求，测量定位后才能放线、安装。
1、测量定位
（1）钢骨架放线是在坚向钢方管上标出横梁应在位置，在每根钢方管上标出的位置都要准确无误，一般放线是遵循从中间向上下分线的原则进行。以每层水平线为标准，随时复查他分格是否水平。
（2）检查：钢骨架放线完成后，为保证万无一失，对其准确性水平度进行抽样检查，对每组一个组的工作都要检查防止出现误差，发现误差马上调整。
2、钢骨架安装
（1）工艺操作流程：
施工准备→检查各种材料质量→钢骨架就位→焊接固定→检查
（2）施工工艺：
检查各种材料质量：在安装前要对使用的材料质量进行合格检查，包括检查钢骨架是否已被损坏，切口是否按要求切口，同时所有切口边是否有变形，是否有毛刺边等，如发现类似情况要将其清理后再进行安装。
（3）就位安装：
先把钢方管水平放至安装位置，在立柱上找出测量的钢方管安装位置的标记，点焊接横向钢方管和支撑钢方管连接。
（4）检查：
骨架安装完成后要对骨架进行检查，主要检查以下几个内容：
各种钢骨架的就位是否有错；
钢骨架与立柱接口是否吻合；
骨架是否水平；
骨架外侧面是否在同一平面上（或等距离）等。安装过程中必须作好检验记录，项目部及时做好内部验收、整改等工作，合格后组织报验，验收通过后方可转入下道工序。
④铝单板安装
钢骨架安装完成后即进行铝单板包边工作。
⑤铝格栅安装
将整榀铝合金格栅放在钢骨架上面，调整好位置后，利用沉头不锈钢自攻钉固定在钢骨架上面。
6.施工重难点分析
6.1重难点
重难点1万达茂外幕墙以圆弧为主，工程量大，测量放线工作是重中之重，也是难点。根据现场实际情况，组织专业的测量队伍，根据施工图及模型显示的各有关参数，用建筑三维测量仪和全站仪，对现场主体各立面进行放线，测绘出各立面、各层、各弧形折点的空间坐标位，满足整体骨架施工要求，并且形状符合模型要求，保证每根主龙骨按照图纸定位和施工，减小误差。
重难点2幕墙钢龙骨制作、加工精度要求高，钢龙骨（包括主、次龙骨）大部分为弧形，受材料物理特性（弹性变形）的影响，钢龙骨的制作和安装很难达到精度要求。
重难点3图纸方案（特别是面层颜色和图案）及招标滞后，整个工程施工工期跨越春节、雨季，导致工程有效工期减少。
重难点4外幕墙展开面积大，铝板、瓷板块数多，90%的板块具有唯一性，安装过程中若发生破损，增加了材料的供应难度。
重难点5现场施工作业面小，交叉作业多。
6.2施工措施
1）采用BIM模块优化，减少面板类型，提前深化图纸，缩短招标时间；
2）现场增加高水平的技术工人，提高钢龙骨制作安装精度，减少误差；
3）对现场进行施工区域划分，多只施工队伍小步距流水施工；
4）对材料的采购进行全程跟踪和监督；
5）现场加强沟通和管理，科学、合理的安排施工方案。
7.结语
南昌万达茂青花瓷建筑群实施难度极大，成功与否，依赖于其中的诸多细节：板材优化、图案数字化、板材加工、釉面呈色、安装施工等。4万5千块瓷板均以不同图案构成“青花瓷韵”的整体建筑效果，所用瓷板的规格多达上千种。规划院管控团队组织协调BIM设计数字化专业设计公司，运用数字化算法对“青花瓷”造型进行逻辑分析形成幕墙优化方案，优化幕墙板块和立面纹饰图案，并贯穿幕墙施工深化过程。
首次在景观中运用不锈钢转印技术与瓷器文化完美结合，再现拉坯工艺的魅力；首次运用现代铝板蚀刻工艺技术，在花池壁上呈现出青花图案；首次将室外雕塑小品运用于室内空间，实现室内外雕塑互动
论文作者:韩友强,李明科,李杰,李玉萍,郑颖,冯昊,高浩然
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/2/1
标签：幕墙论文; 测量论文; 构件论文; 误差论文; 标高论文; 轴线论文; 龙骨论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;