外倾钢矩管双曲框架式幕墙安装技术
1 工程概况
北京冬季运动管理中心综合训练馆(“冰坛”)项目总建筑面积33 220m2,其中地上24 057m2,地下9 163m2(包含地下人防面积6 796m2),主要包括冰上训练大厅及相关服务用房、科研教学用房、医疗康复用房、100间集体宿舍、餐厅等附属配套设施,设计使用年限为50年,耐火等级为一级,抗震设防烈度为8度,建筑分类为二类高层公共建筑。
幕墙工程包含11个系统:玻璃幕墙+铝板线条、竖明横隐玻璃幕墙系统、全玻璃幕墙系统、T形钢幕墙系统、铝板幕墙+铝板线条系统、铝板幕墙系统、屋顶铝板线条系统、玻璃栏板系统、不锈钢水槽系统、玻璃地弹门系统、波浪铝板系统。主要系统为玻璃幕墙+铝板线条。
2 施工难点
1)本工程龙骨转角圆弧外立面向外倾斜,需兼顾两侧立面线条效果,从钢骨架开始精确定位,3~6层同心圆弧龙骨与1~2层倾斜非同心圆弧龙骨要精准焊接,才能实现本工程的双曲面龙骨对接。
2)倾斜龙骨为双曲线面,本工程转角圆弧位置1~2层倾斜钢龙骨须扭转才能实现,定位放线难度大。
3)本工程主要系统为玻璃幕墙+铝板线条,铝板线条根据室内采光要求高度由300~900mm渐变。铝板线条的连续设置呈现出冰刀划过冰面的“冰痕”效果,铝板大小、外倾龙骨角度及渐变造型导致铝板加工制作难度大。
3 外倾钢矩管双曲框架式铝板幕墙安装技术
3.1 安装顺序
建立模型及铝板玻璃提料等施工准备→测量放线→龙骨定位→底部外倾钢矩管立柱安装→竖直钢立柱底口非同心转接件焊接→上部竖直钢立柱安装→横梁安装→铝单板龙骨安装→玻璃板块安装(铝板安装)→打胶→压板、扣盖安装→铝单板安装。
3.2 操作要点
3.2.1 建立模型及铝板玻璃提料等施工准备
基于几何模型建立表皮模型,根据分隔划分规则建立模型分格的同时,细化造型节点。对经过建筑结构碰撞点检查无误的模型内构件进行编号,提取相应参数,生成加工图。最后进行参数整合,形成精确用量数据(见图1)。
图1 建立模型
3.2.2 测量放线及平面控制网定位
按外部控制点设置场区整体控制网,利用全站仪分别将轴线及控制点布设在幕墙造型及曲率变化的结构上,相邻点通视良好,形成不规则控制网。
外部控制网与内控点联测,统一进行导线平差,保证内、外控制点坐标系统的一致性。采用强制对中归心,减少对中误差影响。
根据表皮模型提取本工程带有倾斜角度的龙骨,通过三维软件建模(见图2),根据模型提取倾斜龙骨的三维空间坐标,利用全站仪对倾斜龙骨进行放样。安装中利用全站仪对控制点进行测设,实测数据与理论数据对比,得出偏差,并依据偏差数值按坐标系方向进行调整,直至满足要求。
图2 龙骨三维模型
3.2.3 钢矩管龙骨定位安装
采用钢矩管,利用已建立的表皮模型,建立龙骨模型,根据模型生成钢材加工图,提取龙骨定位坐标。
3.2.4 扭转转接件安装
龙骨转角圆弧外立面向外倾斜,兼顾两侧立面曲线效果,上部同心圆弧龙骨与下部倾斜非同心圆弧龙骨中心有扭转偏位,龙骨无法上下对接,需通过转接钢板实现连接。龙骨扭转效果如图3所示。
图3 龙骨扭转
根据模型坐标定位,确立上、下龙骨中心坐标偏差值,以扭转龙骨及竖直龙骨长边b及短边h的较大值为基数(见图4),埋件尺寸宽于钢矩管龙骨长、短边较大值20mm,厚度不低于钢矩管壁厚。交接位置龙骨焊接完成,切除龙骨表面突出的钢板,打磨平整。
图4 外倾双曲幕墙扭转龙骨连接固定节点
3.2.5 横梁安装
钢横梁与铝型材在工厂加工完成运至现场安装,一端焊接固定在立柱上,一端内插套芯,调整横梁位置后,将套芯焊接固定在立柱上。
3.2.6 铝单板龙骨安装
铝单板龙骨焊接固定在钢立柱上。
3.2.7 玻璃板块安装
安装玻璃板块前在L/4横梁处先放置长度≥100mm,厚度≥5mm的氯丁橡胶垫块。每块玻璃的垫块≥2块。玻璃板块依据编号图进行安装,施工过程中不得将不同编号的板块进行互换。同时,注意内外片的关系,防止玻璃安装后产生颜色变异。
3.2.8 打胶
板块安装固定后进行打胶。打胶后刮掉多余的胶,并做适当修整,拆掉保护胶带,清理胶缝四周,胶缝与基材黏结应牢固无孔隙,胶缝平整光滑、表面清洁无污染。
3.2.9 压板、扣盖安装
安装前应利用线锤或全站仪将内压板调整为横平竖直,然后再进行压板、扣盖安装,扣盖应用橡胶锤击打安装。
3.2.1 0 铝单板安装
铝单板从侧面推入铝合金边框,并用螺栓固定。
4 安全质量保证措施
1)龙骨加工尺寸控制偏差为±5mm,交接处焊缝饱满,打磨平整。
2)主龙骨安装就位后,及时检查立柱上端及下端定位点,采用全站仪复测立柱平面位置及标高,偏差应控制在±2mm,对不符合规范和设计要求的立柱进行调整、固定,再次检查,直至达到规范和设计要求。经检查验收合格后,进行立柱龙骨满焊,焊缝长度依据钢材搭接长度,焊缝高度≥6mm,要求焊缝饱满无孔隙。
3)满焊及栓接完成后,用钢刷对焊缝进行清理,去除焊渣、灰尘,检查有无孔隙,栓接处是否牢固、有无螺栓脱落等。自检不合格处进行补焊或加固。经自检合格后,报项目部管理人员隐检,检查合格后报监理工程师隐检,监理工程师验收合格后方可进行焊接处防锈漆涂刷作业。
4)矩形管与埋件焊接及次龙骨矩形管与主龙骨焊接时接触的4条边线全部围焊。槽钢连接件与埋件焊接上、下翼缘及腹板焊接,3道焊缝不得缺失。
5)焊缝两侧3~5cm范围内用钢丝刷或砂轮机清理干净,露出钢材亮黑原色,第2遍防锈漆在第1遍防腐漆干燥后涂刷,每遍平均膜厚≥40μm且均匀、全面、无明显叠层,涂刷完成后全面检查,确保无遗漏。
6)原焊接母材表面为镀锌时,需将焊接破坏的镀锌位置除刷防锈漆外涂刷2道银粉漆,每道平均膜厚≥40μm,要求涂刷均匀,第2道必须在第1道完全晾干后涂刷,保证镀锌钢件整体外表面干净整洁。原焊接母材为富锌底漆处理的表面时,焊接完成后用同材质的无机富锌底漆处理。
5 结语
针对北京冬季运动管理中心综合训练馆(“冰坛”)项目外倾钢矩管双曲框架式幕墙倾斜钢龙骨定位放线难度大,铝板加工制作难度大等工程难点,采用三维坐标及双曲非同心立柱的转接安装技术,有效保证了外倾双曲幕墙的安装精度。
[2] 彭德坤,朱发东,文常娟,等.大扭转双向曲面玻璃幕墙设计与施工[J].建筑结构,2020,50(9):103-109.
[3] 郑毅,莫林.大直径渐变式圆弧状玻璃幕墙施工技术[J].施工技术,2019,48(4):106-109.
[4] 黄建国.大尺寸双曲面幕墙玻璃冷弯施工技术[J].建筑安全,2020,35(4):4-9.
[5] 王续东.多楞面斜交异形石材幕墙施工技术[J].施工技术,2018,47(18):125-128.
[6] 佟克龙,侯磊.组焊箱型钢柱玻璃幕墙设计施工技术及其应用[J].山西建筑,2020,46(5):85-87.
[7] 韩磊,曾智明,何利兵,等.百米跨度四弦菱形弯扭钢飘带独立式塔架同步提升施工技术[J].施工技术,2019,48(19):36-38.
[8] 邵海民,杨嘉露,余小寅.玻璃幕墙安全监测系统的应用[J].上海建材,2020(1):19-21.
[9] 雷林.建筑工程中的玻璃幕墙节能技术探究[J].低碳世界,2020,10(1):133-134.
[10] 刘卫未,王晶,樊成龙,等.国贸三期B阶段基于BIM的现场施工管理信息技术[J].施工技术,2019,48(18):52-55.