深圳金粤幕墙装饰工程有限公司
摘要：本文从多个工程技术方向简要的阐述了该地标项目主要幕墙系统在工程实施过程中，遇到技术问题的解决方法和思路。
关键词：单元式玻璃幕墙；大跨度框架玻璃幕墙；单层索网玻璃幕墙
前言
某新地标项目幕墙由内凹单元式玻璃幕墙（A系统）、大跨度框架玻璃幕墙（C系统）、横向大跨度钢板肋结合竖向索杆为主体支撑体系的单元式玻璃幕墙（D系统）、国内较大的单层索网玻璃幕墙（F系统）等为主的多种幕墙系统组成。本工程幕墙系统众多繁杂，特点、难点突出。本文以该地标项目为例，对其A、C、D、F四个主要幕墙系统作技术重点探讨。
1工程实例
A系统位于该项目东、南、西、北四个立面，标高60m～177.5m区域。该系统特点是：单元体上部从顶横梁往下1435mm内向内凹243mm，单元体下部从底横梁往下悬挑玻璃面板775mm延伸到下一单元板块，立柱外凸300mm铝合金大装饰线条。A系统典型构造图，详见附图一。
在对A系统进行研究时，发现存在以下技术难题：（1）凹槽的存在，导致单元体安装时横竖滑移困难；（2）凹槽部分，由于铝材的工艺限制，必须采取钢铝结合构造措施将立柱连接成一个整体，导致立柱杆件上下两部分存在刚度差异，钢铝结合连接部分受力复杂；（3）凹槽部分上下拐点位置，由于传力突然转折，将会存在应力突变。
随着对A系统详细的系统构造研究、结构力学模型有限元受力分析、现场安装模拟，认为可采取如下措施：（1）板块上部凹槽部分采取部分框架形式，板块之间拼缝打胶密封；（2）钢铝结合部分应适当增加插接长度，以解决受力协同变形时，钢、铝两种材料刚度差异带来的连接螺钉抗剪、薄壁铝型材螺钉孔承压的问题等一系列复杂的力学问题，同时建议局部有限元实体模型分析；（3）建议在凹槽下拐点附件增设第二铰接支座，避免杆件及构件局部应力突变和集中而导致屈服强度超限或风振作用下的疲劳破坏。
C系统位于该项目东、南、西、北四个立面，标高40m～60m区域。该系统特点是：立柱跨度比较大，达到10m，钢铝结合框架系统的铝立柱、钢插芯截面构造较复杂。C系统典型构造图，详见附图二。
经过分析研究相似工程案例，查找技术资料，要解决钢插芯、铝立柱之间的装配工艺的可行性，关键点在于严格控制钢插芯工厂制作时的焊接工艺和钢结构拼装工艺，大幅提高钢插芯成品的直线度和扭曲度等配合公差尺寸。依据关键控制点，采取如下措施切实可行：（1）钢插芯的钢板部件，在切割下料阶段，应从切割缝端头开始，每隔2000mm左右预留10mm长左右的防变形点不予割断，待大面切割缝冷却后再行隔断；（2）钢插芯整体预拼装前，应将钢板和矩形钢管部件热镀锌处理后矫直预拼装；（3）钢插芯整体预拼装时，应专门制作刚性限位及防变形工装，将工装、预拼装的钢插芯及操作钢平台之间临时点焊连接等措施，使之组成一个临时大刚度整体构件，以达到预防焊接变形的效果。（4）钢插芯整体预拼装完成后，应分段退步间隔焊接，焊缝长度以300mm，间距150mm为宜。双面对称焊接：焊缝两侧同时施焊，焊接速度、焊接电流应基本一致。通过这些措施来均衡和抵消焊缝的残余应力，防止大的焊接变形。
D系统位于该项目东、南、西、北四个立面，标高0.000m～17m、177.5m～200m区域。该系统特点是：单元体的支撑体系由横向大跨度抗风钢板肋（最大跨度26m，最小跨度11m）和竖向承重、稳定拉杆组成。D系统典型构造图，详见附图三。
经过与拉杆系统配件供应商多次沟通，再详细分析D系统构造特点，发现要满足单元体的高精度挂接安装，必须解决以下几个关键制约因素：（1）大跨度横向钢板肋的安装定位精度；（2）钢板肋上的拉杆基本轴向同心问题；（3）单元体铝合金挂件支座的三维可调节性。
通过与钢结构制作、施工团队讨论，结合拉杆系统、单元体挂件系统的安装特点，有必要采取以下办法解决D系统的相关问题：（1）应充分借鉴C系统的①、②、③钢结构工艺措施来减少工地预拼装及焊接的变形；（2）钢板工地拼装焊接时，应采取立焊焊位，尽量减少双V型对接焊缝背面电气泡清根时，吊装翻面工序；（3）钢板肋双V型对接焊剖口，应采用非对称形式，建议采用3：4开口面积比例（可试验确定），且应先焊接小面剖口，利用先焊接小剖口产生的反变形，后焊大剖口拉回反变形工艺措施，使焊缝接头区域自然平直；（4）钢板肋吊装耳板最好与刚性限位工装整体考虑，这样可以减小吊装变形；（5）在拉杆穿板连接头与钢板肋的连接区域，增加一个机械机构使拉杆穿板连接头既能竖向承受拉力，又能通过机械机构沿钢板肋平面任意方向移动±5mm，消化钢板肋的安装偏差，确保拉杆竖向基本同轴；（6）连接拉杆穿板连接头与拉杆的内螺纹套筒，可以考虑在中段特制一个万向球铰，优化成分体式套筒，以方便拉杆与连接头的连接；（7）附图三中铝合金挂件支座，可以实现二维±10mm调节，同时钢板肋标高方向安装偏差必须控制为负偏差，以确保整个铝合金挂件支座三维可调。
F系统位于该项目东、南、西、北四个立面，标高0.000m～17m、60m～177.5m区域。该系统特点是：大跨度、大面积单层索网玻璃幕墙，局部区域有开窗，与其它幕墙系统交接（转角）区域，对索头、拉索之承载大钢柱安装精度要求高。
通过逐步熟悉和了解相关建筑方案图纸，发现F系统主要有如下几个难点：（1）单层索网玻璃幕墙是个柔性结构，在索网幕墙上较大面积的开窗，首先必须解决索网结构的大变形、大挠度同窗框与窗框之间，窗框与窗扇之间的气密、水密要求小变形、小挠度的矛盾；（2）如何有效控制最大高度达117.5m的索拉力承载大钢柱，安装直线度、扭曲度公差，以满足拉索头安装偏差控制在规范允许范围，使之横、竖钢索组成一个满足力学模型要求的平面索网；（3）如何有效控制最大高度达117.5m的大钢柱安装精度，以满足与大钢柱直接交接的F系统收边玻璃幕墙，A、D系统收边或转角单元体幕墙系统立柱的安装定位要求。
经过有限元非线性模拟分析，及与拉索系统供应商交流沟通，与总包钢结构施工单位讨论，针对方案图纸存在的问题提出以下应对办法：（1）将该开窗区域竖向拉索改为竖向钢板，将竖列3个开窗组成一个大框，铝合金窗框外侧增加C形槽钢，铝合金中横框采用钢铝组合形式，以增加窗系统的刚度，以此来减小此区域的相对变形和挠度，使之满足开窗的气密、水密要求；（2）建议将索头安装方式改为耳板连接方式，耳板待大钢柱施工完成后再行安装焊接定位，使之能保证较高的安装定位精度；（3）建议大钢柱适当挪移位置，避让开大约100mm。内外幕墙与钢柱交接位置采用铝板收口遮挡钢柱即可加以解决上述问题。
2.结语
本文从幕墙系统构造设计、结构受力分析与模拟、工厂或工地加工及制作工艺、现场安装工艺等几个方面探讨了该新型地标项目的A、C、D、F四个主要幕墙系统在工程实施过程中遇到技术问题的解决方法和思路。希望此文能起到一个抛砖引玉的作用，但由于作者水平有限，有不当之处请读者批评指正。
参考文献：
[1] 玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）.中国建筑工业出版社.2003（12）
[2] 赵西安.建筑幕墙工程手册[J].中国建筑工业出版社.2002（12）
论文作者:何龙佳
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/8
标签：系统论文; 幕墙论文; 钢板论文; 拉杆论文; 单元论文; 玻璃幕墙论文; 立柱论文; 《基层建设》2016年11期论文;