上海贝律幕墙工程有限公司 上海 201600
摘要：太原植物园以木结构作为主龙骨的双曲圆弧玻璃幕墙在国内尚属首例。针对双曲面异型三维空间安装精度高，施工难度大的特点，采取埋件分阶段布置来保证空间位置的准确，以软件模拟为基础，技术论证计算为指导，针对幕墙分格进行支座的布置，缩小框架梁本身的长度，控制框架梁的强度应力和刚度，以特殊设计的不锈钢夹具来调整单块幕墙玻璃的变形，使双曲面圆弧玻璃幕墙的外观与建筑设计完全吻合，取得了理想的效果。
关键词：异型双曲面；三维可调；参数化设计；玻璃幕墙
1 太原植物园幕墙工程概况
“太原植物园的设计定位目标为国内领先，国际知名，是以科研为中心，集科普和游览于一体的综合性植物园。”建筑外形犹如一个巨大的半球，是植物园的形象建筑，屹立于植物馆主体建筑的二层屋面上，其形象挺拔、新颖而富有视觉冲击。主体为进口木结构，横纵木龙骨在空中相交，1号温室直径跨度88米，拱高近30米，经特殊设计的不锈钢夹具支座就固定在横纵木龙骨的相交点处，玻璃的铝龙骨十字拼接在夹具上，用异型双曲面超预应力玻璃幕墙进行装饰（见图1，1号馆立面图）。
图1 1号馆立面图
2 工程特点、难点
2.1、项目的主龙骨与传统幕墙有所不同，材质均为木制构造，因此我们在深化幕墙的时候还有考虑到整体幕墙的质量及直接与木龙骨接触的底座，增加了底座与木龙骨接触的面积，以减少木龙骨收到来自幕墙上方的压力。
2.2、整体幕墙是属于安装在点爪上的框架幕墙，相比起单纯的点式幕墙安装难度有所提高，每一根铝龙骨的加工参数都是不同的，我运用了三维及参数化软件的配合，导出了所有的铝龙骨加工参数。使得所有的铝龙骨安装上去后能最大化的表现出整个球面的圆滑度。
2.3、由于底部木龙骨都是属于扭曲的形态，因此，在玻璃分缝的时候我们遇到了困难，不能按照传统方式直接偏移一个玻璃面去得到每块玻璃的数据，而是我们先是通过主次龙骨的相交点，得到了点爪底座的所有定位，然后进行横纵串联，模拟出了玻璃分缝在玻璃面上的线条，我们用这些线去切割整个球面，然而这不是最后的玻璃分缝，因为我们铝型材都直的，但是目前的玻璃分缝还是跟龙骨一样的状态，是属于扭曲的，我发现这种方式去分玻璃，会导致玻璃的胶缝与铝合金不是在一条线上，在极端的情况下玻璃面会盖过超越了铝合金的中心线，因此我又换了一种思路去切割玻璃，在建好的铝龙骨基础上，用铝龙骨的中心线去切割玻璃，最终才形成了现场需要的玻璃。
2.4、幕墙防水、防渗漏是保证施工质量的关键。
2.4.1、胶缝的处理
主要把控在密封胶的施工过程中。安排专人进行技术交底、并经过程监督、分区域的验收，不达到要求的绝不开展下到工序。
玻璃幕墙是防漏控制重点，在安装完毕后，进行淋水试验。
2.4.2、开启窗防漏气、漏水处理。
现场安装时严格控制铰链的高低差，先用卷尺定位画孔，安装完成后对每个窗扇的加固螺丝头用胶进行封堵。
2.4.3、收边收口位置的防渗漏
两种不同材料的转接分缝处均设置一道1.5mm厚镀锌钢板隔断，再使用建筑密封胶密封。
图3 温室采光顶节点图
3、施工总体技术路线
（1）、由于本项目为圆弧双曲面，因此双曲面的测量放线精度要求高，以便保证后续安装的准确度，本项目的双曲测量放线参照一个类似项目的建造过程进行，利用三维扫描仪与全站仪进行放线。测量数据与建筑模型完美结合，同时运用先进的软件技术进行精确计算，确保幕墙施工控制点的三维空间坐标数据准确可靠；
一个类似项目建造过程如下：
太原植物园项目整体建筑的造型不规则，主体钢结构形状同项目外观形状，为半圆形球型结构，加工难度十分大，控制精度困难，为保证建筑效果能够实现，采用三维扫描仪对现场钢结构进行扫描分析，判定现场钢结构是否与理论的模型有较大冲突，以便在理论设计阶段进行调整，详细步骤如下：
3.1、现场扫描点云模型
3.2、根据点云建的三维模型
3.3、点云至模型精度分析
3.4、原主体钢结构模型
3.5、两个模型叠加后效果
3.6、视觉分析，检查是否幕墙构件有明显冲突
（2）、幕墙分格划分及幕墙骨架建成三维模型
图4 3号馆模型分析
异形幕墙设计的关键是结合实际的加工水平，在不影响建筑外观效果的同时，划分合适的分格，考虑到双曲铝板面板加工安装的特殊性，双曲面铝板的单个板块切分采用竖向分格线平面与铝板面板的交线，确保铝板的分格线在同一平面内，大大降低了双曲铝板的加工难度，幕墙龙骨定位及校核也较为方便可控，同时不影响建筑的整体形态。
4、幕墙系统施工方法说明
系统类型：点支持式玻璃幕墙。
位置：1、2、3号温室。
玻璃分格：最大和标准分格为 W2400*H1800mm。
玻璃类型：10+12Ar+8+2.28PVB+8双曲钢化超白暖边均质玻璃
主受力杆件：铝合金横梁，材质为 6063-T6， 闭口型材，最小壁厚 3mm；
不锈钢支座及调整盘，材质为 不锈钢316。
横梁表面粉末喷涂处理。满足技术规范满足《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56-2012：
4.1 骨架调节与防渗漏措施
本项目不锈钢夹具优点：
1）全隐外框设计，外观简洁大方，满足建筑师外观要求
2）全构件采用不锈钢或者铝型材，防止出现腐蚀现象
3）能够吸收木结构安装的细部偏差
4）现场易安装，拆卸更换方便
图6 采光顶防水节点
4.3 施工措施
项目施工采用吊车辅助安装，由于跨度大，初步计划采用100T吊车，木结构上满铺8mm规格攀爬网，工人系好安全带，在跳板上作业。吊车调运材料至安装点附近，人工辅助安装，1号温室2台吊车，2号温室3台吊车，3号温室4台吊车，施工使用周期100天，吊车总台班为600台。
4.4 施工流程
双曲面铝板施工工艺流程：测量放线→不锈钢底座安装→不锈钢夹具及节点转接夹具安装→铝合金骨架安装→面板定位安装→缝隙清理注耐候密封胶
4.5 施工步骤
1）测量放线
木结构安装完成后，现场使用三维扫描仪对主体结构进行扫描（扫描方法参照双曲面测量放线），判定现场结构是否与理论的模型有较大偏差，如偏差在范围内，以便进行适当调整。如偏差较大，要及时反馈给主体结构施工单位，进行后续更改调整，以满足幕墙安装。
2）不锈钢底座安装
依据测量放线的定位点，并放出每个不锈钢底座安装定位点，进行安装，安装完成后进行所有点位的复核，确保不锈钢底座安装无偏差或偏差在可控范围内。
3）进行不锈钢夹具及节点转接夹具安装
图8幕墙铝龙骨连接节点
5）骨架安装固定完毕后，采用吊车设备进行面板的安装；
6）面板安装完成，而且在做好安全措施的前提下，进行清洁打胶
7）隐蔽验收：构件与主体结构的连接节点；
8）完成安装。
4.5 出入口门斗系统施工方法说明
4.5.1 系统概述
系统类型：温室入口铝板幕墙。
位置：1、2、3号温室。
铝板分格：最大和标准分格为 W1200*H1200m。
铝板类型：幕墙标高 5.7m，3mm氟碳喷涂铝板。
主受力杆件：立柱：160X60X5mm镀锌钢管，材质 Q235B；
横梁，50×50×4mm 角钢 材质 Q235B。
横梁、立柱表面采用热浸镀锌处理。
门斗系统安装前，预留6米*6米洞口满足大型植物运输到温室内，最后进行门斗系统的材料安装。
4.5.2 施工措施
现场使用活动脚手架辅助人工进行安装
4.5.3 施工流程
测量放线→埋件安装→钢龙骨安装→铝板分格主龙骨安装→铝板安装→打胶
4.5.4 施工步骤
1）钢龙骨安装注意事项
材料在安装前必须进行相关检验，首先对钢龙骨进行直线度检测，检测的方法是采用拉通线法，若不符合要求，经矫正没问题后再施工安装。
2）铝板安装
（1）铝板安装前先要根据模型上的铝板编号图进行定位，而后进行铝板的安装，安装铝板前还需要先拉横向、竖向控制线，因为整个钢架总有一些不平整的地方，在铝板支承点处需进行调整垫平。
（2）整体的平整度是用钢丝线进行调整的，相邻两横向铝板的水平标高差不应大于2㎜，竖向板材直线度允许偏差为2.5㎜，横向板材水平度允许偏差控制在2～3㎜，调整完后拧紧机制螺钉。
表1
（3）铝板安装过程中，应严格按照设计的施工图纸进行施工，杜绝少钉漏钉情况发生，安装过程中，不光要考虑平整度，而且要充分考虑分格缝的大小及各项指标，使其控制在误差范围内。而且要按铝板防护膜上箭头方向进行安装，防止铝板折光产生偏差。
3）铝板打胶
（1）铝板安装完毕后，首先要求施工人员将施工面清理干净，再进行泡沫棒的填塞工作，泡沫棒安装深浅度要一致，不能出现高低不平的现象，以确保铝板表面整体平整。
（2）泡沫棒按照规范要求填塞完成后，再进行美纹纸的粘贴，美纹纸的粘贴应保证横平竖直，不得有扭曲现象。
（3）打胶过程中，应保证注胶连续饱满不应有起泡，刮胶要求手持刮刀角度统一，用力均匀，不得有跳刀现象。
5 结论与建议
本工程施工以技术论证计算为指导，以现场测量为基础，采用犀牛grasshopper软件全系统实体1：1建模，现场异形结构施工过程全程采用三维定位。特殊点支撑夹具等独特的措施，使该圆弧双曲面玻璃幕墙的外观与设计模型完全吻合，取得了较为理想的施工效果。
参考文献：
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102-2003
《建筑幕墙》GB/T21086-2007
论文作者:胡秀美
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/15
标签：幕墙论文; 铝板论文; 龙骨论文; 双曲面论文; 玻璃论文; 夹具论文; 吊车论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;