鄂尔多斯市体育中心体育场位于康巴什新区高新科技区, 建设总用地96.4hm², 规划面积1 350亩 (1亩=666.67m²) , 是鄂尔多斯市政府规划的七大文化工程项目之一, 建设内容包括“一场两馆”, 以体育场为主体, 周边放射状环绕布置体育馆和游泳馆。体育场由46根核心筒柱组成, 核心筒柱与地面呈75°倾角, 柱体高43.97～78.43m, 呈阶梯状递增。核心筒柱外装饰幕墙由135 000m²金色蜂窝铝板幕墙与穿孔铝板幕墙组成, 色彩鲜明、立体层次感突出;与金属屋面遥相呼应, 构成马鞍形的外轮廓曲面, 如图1所示。

该铝板幕墙系统包括由左至右均匀布置的竖龙骨和由上及下等间距固定在竖龙骨上的横龙骨, 在每根横龙骨上等间距设有若干对固定座, 在上下对应的2对固定座之间设有横向截面为凵形的第1铝板, 左右相邻的2块第1铝板间设有第2铝板。铝板幕墙安装结构如图2所示, 整体结构如图3所示。

其优点为:①相邻的第1、第2铝板通过固定扣与同1个固定座实现无缝连接, 省去了注耐候胶工序, 简化安装工序的同时, 保证了铝板幕墙整体的美观性;②1排铝板的安装固定只需2根横龙骨, 减少龙骨安装的工作量, 提高安装效率;③省去注耐候胶的同时减少了横龙骨的安装数量, 降低工程造价;④第1铝板与第2铝板间隔安装, 便于修复。

本工程针对特殊体育场馆施工的蜂窝铝板与穿孔铝板幕墙连接系统构造采用母子扣连接系统;创新并优化了铝合金母子扣挂件连接节点, 优化螺栓连接的利用率, 更好地做到“结构受力、节点多用、相互关联、美观实用”的原则。 “铝合金母子扣”的咬合连接, 既达到了铝板的横向位移, 又满足了结构受力要求;尤其在当地温差大及风压大等环境下, 蜂窝铝板连接更加牢固耐用, 穿孔板能更好地过渡缓冲强风压作用。连接节点充分考虑了使用功能与拆卸维护工程:①与结构龙骨的连接采用L形母扣与F形子扣, 通过M6不锈钢螺栓连接, 锁紧蜂窝铝板C形槽, 并安装摩擦胶条, 摩擦胶条起增大摩擦阻力、防止蜂窝铝板脱位的作用。②面板安装过程中L形母扣一边采用咬合尼龙胶垫与镀锌角钢自攻自钻丝连接固定, 每隔800mm由连接点进行连接;尼龙胶垫更好地过渡蜂窝铝板与镀锌钢材, 增加结构防腐及耐久性能。锁扣连接系统铝板与龙骨间有微量的“伸缩余量”, 而一般的螺栓连接、蜂窝铝板和穿孔铝板安装使用角码直接自攻丝连接, 无伸缩位移余量。蜂窝铝板锁扣连接系统构造既保证了蜂窝铝板和穿孔铝板的受力要求、又满足结构稳定性, 解决了机械连接易产生变形等质量通病。锁扣连接系统充分体现了幕墙结构的耐久性和安全性。

1) 可塑性强、安装简便、快捷、高效, 缩短整体安装工期, 建筑外立面层次感突出、色彩鲜明、艺术质感好。

2) 安全可靠, 结构稳定性好 蜂窝铝板与1.5mm厚条形穿孔板同节点共用锁扣连接系统施工, 既满足建筑立体效果, 又降低了工程整体造价。

3) 施工安装质量牢固可靠 创新设计的锁扣连接系统使用L形铝合金母扣与F形铝合金子扣, 在穿孔铝板两侧开长圆钥匙孔, 扣接安装既保证了铝板的平整度又满足了穿孔铝板的位移调整。现场安装线条流畅、造型美观、空间立体感强。

4) 施工简单、方便、工人易于操作、安装效率高。采取核心筒柱标准化施工方法, 同时施工, 互不干扰。

5) 技术性强 前期要求技术先行, 专项施工方案考虑周全, 做到车间流水板块加工作业;现场吊装、板块偏差可控、安装便捷。

1) 依据幕墙施工图进行放线, 轴线及水平标高以土建单位提供的控制线为准, 水平标高从地面逐层引上, 以免误差积累, 根据轴线放出平面控制线, 根据立柱定位原理现场测量定位, 用全站仪定位每个次龙骨的定位线。由于建筑物受气温变化发生侧移, 所以测量应在每天定时进行, 测量时风力不应大于4级。

2) 根据幕墙施工图及施工现场实测, 采用计算机辅助设计软件AutoCAD将幕墙立柱在计算机上模拟定位, 然后进行现场测量, 把计算机定位点转换到现场定位, 利用经纬仪、全站仪确定埋件及龙骨的位置。

3) 采用莱卡免棱镜全站仪对控制点精准定位后, 先水平放样, 在地面上精确打桩定位, 再将水准仪精准架设到桩位上, 将平面坐标投射到墙面上。安装放样采用极坐标法。引测内控点后, 即以所引测控制点为设站点, 在全站仪内输入待放样点坐标, 全站仪自动算出待放样点在设计坐标系下到站心的距离和方位角、高度角。在设站点架设全站仪, 以另一已知点作为后视点定向, 全站仪自动计算出所放点位方位角及距离。先用盘左位置拨角, 在全站仪拨角视线上设立棱镜, 测量其距离, 挪动至所需距离点位, 放出待放样点, 并实地标定。再用盘右位置同法标定待放样点。将盘左、右2次放样点位连线, 连线中点即为待放样点。若在限差范围内则合格, 否则分析原因, 重新放样。全站仪极坐标放样法如式 (1) 和图4所示。

$\begin{array}{l}L{}^2=(X{}_p-X{}_0){}^2+(Y{}_p-Y{}_0){}^2\\ \tan \alpha =(Y{}_p-Y{}_0)/(X{}_p-X{}_0)(1)\\ \tan V=L/({\rm Z}{}_p+i{}_p-{\rm Z}{}_0-V{}_p)\\ S=L/\text{s}\text{i}\text{n}V\end{array}$

4) 运用全站仪、反射贴片对已初步安装的钢构件进行三维坐标检测, 检测结果与钢构件控制点的理论坐标进行比较, 对误差超限的钢构件进行校正;运用全站仪、反射贴片对已安装完成的钢构件进行三维坐标实测, 运用全站仪数据采集器、接口技术使全站仪和计算机相关联, 在计算机上建立准确的蜂窝铝板龙骨三维立体图, 并以此作为蜂窝铝板下料的依据。三维坐标如图5所示。

测量放线完毕后对后置埋件进行安装, 并在埋件上准确标出龙骨轴线位置。

龙骨及面板均按三维模型进行下料、统一编号, 安装空间测量放样尺寸进行安装, 具体安装工艺流程为:空间测量模型绘制→放线后置埋件安装→蜂窝板主龙骨安装→蜂窝板次龙骨安装→避雷、保温施工→蜂窝铝板锁口连接系统安装→穿孔铝板安装→偏差调整、验收。

1) 使用由□120×60×4焊接成型的卸料平台进行材料的堆放运输倒运。

2) 平台上的龙骨采用平移推车分料, 龙骨集中堆放数量不得超过限载;并采取必要的绑扎防倾倒措施。

3) 将转接件通过螺栓与主龙骨安装到位, 与主龙骨一同吊装, 吊装时采用1个5t手动葫芦与吊篮连接, 辅助作业。

4) 起吊时主龙骨前后两端均固定, 与吊篮同时启动。

5) 吊装时作业区下方设置警戒线, 并设专人看管, 吊装区域不得作业、不得有人员走动。

6) 主龙骨起吊时由1台6m吊篮辅助作业, 操作人员在吊篮内挪动并操作倒链, 到达安装区域后进行龙骨放线倾斜面吊线控制。

7) 主龙骨就位后通过前后两端的控制线进行三维调整, 使用连接板与龙骨连接, 连接板与龙骨使用M12不锈钢螺栓进行连接, 对安装偏差进行有效调节, 如图6所示。

1) 次龙骨通过热浸镀锌└100×63×6进行过渡连接, 镀锌角钢与主龙骨进行满焊, 次龙骨通过角钢转接件与主龙骨螺栓连接。

2) 次龙骨安装主要控制水平标高线的准确性, 使用三维空间测量点位将核心筒立面部位进行竖向分割, 通过拉钢丝线控制角钢次龙骨的安装偏差。

1) 完成龙骨隐蔽验收, 合格后, 进行蜂窝铝板锁扣连接系统安装及小单元组拼工作。现场将2, 3, 6, 7, 8, 12m槽型蜂窝铝板进行分类, 使用L形母扣与F形子扣通过连接螺栓对槽型蜂窝铝板进行两侧固定, 固定位置间隔1 000mm。

2) 槽型蜂窝铝板安装前核心筒转角位置放定位控制线, 底部使用方管或角钢进行完成面焊接控制, 核心筒横向位置布设控制钢丝线。

3) 蜂窝铝板采用电动葫芦吊装作业, 核心筒顶部架设电动葫芦, 并采取可靠措施固定电动葫芦。

4) 蜂窝铝板根据单元尺寸错开接头从下往上进行安装, 其中安装至一层接头处应将横竖钢丝线进行偏差控制, 大面积安装完后方可攻入自攻丝。

蜂窝板安装完毕后可进行穿孔铝板安装, 穿孔板自下而上进行安装作业;通过钥匙孔与蜂窝板外露螺栓扣紧;角钢龙骨错缝处使用自攻自钻丝连接。

对核心筒的安装质量进行局部处理时, 零星角部与幕墙、石材交接部位做好保温、封堵施工。铝板幕墙整体效果如图7所示, 蜂窝铝板的安装偏差要求如表1所示。

鄂尔多斯市体育中心体育场“蜂窝铝板锁扣连接系统”从基础施工安装和机械连接方面着手, 创新连接方式、更新既有系统。蜂窝铝板锁扣连接幕墙在应用模具方面简单明了, 与原来的铝板幕墙系统安装工艺及流程相同, 重点将传统的角铝变为铝合金母扣和子扣, 使用创新锁扣连接系统。施工安装方便、快捷、效率高。蜂窝铝板锁扣同节点共用连接系统, 将穿孔铝板直接挂在母扣的螺栓上, 既保证结构安全又满足美观、经济适用要求。