廣州西塔單元式幕墻系統(tǒng)計(jì)劃與施工技術(shù)

鐮廣州欣西塔藥單元漿式幕尊墻系首統(tǒng)設(shè)辨計(jì)與豬施工藥技泰術(shù)銹摘要：?jiǎn)卧侥粔κ峭ㄟ^(guò)幕墻板塊上下左右相互插接形成等壓腔來(lái)確保建筑外圍護(hù)的水密及氣密性能的。而廣州西塔幕墻工程的建筑理念是成就一個(gè)晶瑩剔透“三角水晶體”造型，如何既能滿足建筑師對(duì)雙曲面造型追求的同時(shí)，又能夠以平面單元板塊確保實(shí)現(xiàn)幕墻“遮風(fēng)擋雨”的功能，這對(duì)幕墻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)都提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：空間模型；以平代曲；拋物線；防水；測(cè)量；施工技術(shù)

廣州珠江新城西塔項(xiàng)目坐落在廣州市珠江新城花城大道以南，珠江大道以西，西邊毗鄰富力中心，南邊為第二少年宮。廣州珠江新城西塔項(xiàng)目處在新城市中軸線與珠江觀景軸的焦點(diǎn)上，其新穎的結(jié)構(gòu)體系，優(yōu)美的建筑外觀，已經(jīng)成為珠江江畔的一道亮麗的風(fēng)景線和廣州市新的城市名片。

廣州西塔整個(gè)建筑造型別致，首先在平面上由隱框折線玻璃拼成圓弧半徑分別為71m和10m的大小圓弧，大小圓弧圓滑連接組成圓潤(rùn)的三角。再在高度方向有規(guī)律的按5100m為半徑的圓弧層疊起來(lái)，使建筑的整個(gè)體量由底部不斷向上放大，在第31層處達(dá)到峰值后順滑的內(nèi)縮，直至最頂部103層。隱含不露框的折線玻璃板塊組成了璀璨奪目的各個(gè)發(fā)散的反射面，充分還原了建筑師晶瑩剔透的“三角水晶體”的雙曲面設(shè)計(jì)造型，形成修長(zhǎng)、閃爍、流動(dòng)的水晶效果。結(jié)構(gòu)體系新穎，建筑外觀優(yōu)美，但是幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的難度很大，極具挑戰(zhàn)性。外觀效果見(jiàn)右圖。

一、單元式幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．

雙曲面空間模型的構(gòu)成

如左圖所示，單元式幕墻的折線板塊在平面上由半徑為71m和10m的大小圓弧圓滑連接組成圓潤(rùn)的三角。在立面上大小圓弧都處在5100m為半徑的圓弧上，由此形成平面以及立面上兩個(gè)方向的曲度------雙曲面。大小圓柱面經(jīng)過(guò)層疊、平移錯(cuò)位、旋轉(zhuǎn)、搭接四個(gè)動(dòng)作最終形成圓潤(rùn)的三角水晶體。大小弧之間的調(diào)整格板塊起圓弧過(guò)渡的作用。

大小弧板塊均由矩形板塊組成，單元式玻璃板塊的主要分格為：酒店層：（1500，1000）×3375mm；辦公層：（1500，1000）×4500mm。調(diào)整格板塊由梯形板塊組成。也就是說(shuō)把所有的問(wèn)題集中在調(diào)整格板塊上，由調(diào)整格板塊的特殊構(gòu)造來(lái)解決以平代曲的問(wèn)題。

由于每層圓柱面進(jìn)行了相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)幅度以31F為界，形成了兩種不同的狀態(tài)：下部外倒，上部?jī)?nèi)傾。

1.1

外傾的情況

下部外倒，角度由-1.63°至0°不等；由于下部圓柱面的外倒旋轉(zhuǎn)，使單元板塊上部橫梁處兩端高，中間低，每層因角度不同而高低差不同，最大達(dá)到94mm。

1.2

內(nèi)倒的情況

上部?jī)?nèi)傾，由0°至+4.59°不等，而由于上部圓柱面的內(nèi)傾旋轉(zhuǎn)，使單元板塊橫梁中間高，兩邊低，每層因角度不同而高低差不同，最大達(dá)到140mm。

下部外倒和上部?jī)?nèi)傾這兩種狀態(tài)，給單元式幕墻等壓腔的構(gòu)造以及如何確保幕墻水密氣密性能均帶來(lái)了一系列難題。

2．

單元板以平代曲的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于大小弧板塊來(lái)說(shuō)，由于均為矩形板塊，其玻璃面夾角固定為178.79度和174.27度。通過(guò)對(duì)大小弧板塊的鋁合金公母槽分別開(kāi)模，以兩套不同的模具來(lái)適應(yīng)上述兩個(gè)不同角度。

而對(duì)于調(diào)整格板塊來(lái)說(shuō)，針對(duì)其均為梯形板塊的特點(diǎn)，采取兩種不同的組合形式。對(duì)于玻璃面夾角大于176.53度的所有角度用大弧模具來(lái)調(diào)節(jié)適應(yīng)。鋁合金公母槽的對(duì)插角度不變?yōu)?78.79度，通過(guò)旋轉(zhuǎn)橫梁與玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)角度變化。對(duì)于玻璃面夾角小于176.53度的所有角度用小弧模具來(lái)調(diào)節(jié)適應(yīng)。鋁合金公母槽的對(duì)插角度不變?yōu)?74.27度，通過(guò)旋轉(zhuǎn)橫梁與玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)角度變化。

廣州西塔幕墻雙曲面造型以平代曲的模型中，單元板一定會(huì)存在四點(diǎn)不共面的情況，并且全部集中在調(diào)整格板塊。實(shí)踐證明：經(jīng)過(guò)精心建模，將四點(diǎn)不共面（翹曲）的幅度控制在合理的范圍內(nèi)，單元式幕墻以平代曲是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

3．

拋物線水槽的防水設(shè)計(jì)

通過(guò)上述模型可知：由于每層圓柱面進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)，使單元板塊的橫梁出現(xiàn)兩端與中間高低不同的情況，整個(gè)單元板塊的橫梁呈現(xiàn)出一個(gè)拋物線型。拋物線型水槽的防水設(shè)計(jì)成為亟待解決的問(wèn)題。

3.1

合理構(gòu)造單元式幕墻的等壓腔

單元式幕墻的鋁合金公母槽由于其對(duì)插的構(gòu)造要求以及加工工藝的要求，形成了C形開(kāi)口的截面形式。但這種截面形式對(duì)單元企料的抗扭性能有一些消極影響，為了消除這些不利影響，在鋁合金公槽的中部每隔800mm設(shè)置一塊鋁掛鉤以確保公母槽始終共同工作。同時(shí)還增加了企料的整體剛度，使公母槽的配合更加緊密，有效避免了在風(fēng)壓作用下鋁合金公母槽張口的可能。單元式幕墻的鋁合金公母槽與鋁合金上下橫梁的對(duì)插構(gòu)造是完全靠膠條來(lái)實(shí)現(xiàn)其水密、氣密性能和結(jié)構(gòu)傳力的。通過(guò)合理選用不同硬度不同壓縮量的膠條，在公母槽與上下橫梁的最內(nèi)側(cè)則選用較高硬度較小壓縮量的膠條以確保公母槽結(jié)構(gòu)的傳力，確保了鋁合金幕墻系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)安全；而在公母槽與上下橫梁的外側(cè)選用較低硬度較大壓縮量的膠條以確保槽口的始終密封從而保證幕墻的水密、氣密性能，形成有效的等壓腔。

3.2

有效組織單元式幕墻的排水路徑

單元式幕墻的排水路徑始終遵循“分層排水、錯(cuò)層排出”的原則，分成前腔雨水與后腔雨水兩種不同情況。外界雨水通過(guò)批水膠條進(jìn)入前腔后因自重而下落由單元板塊的底部自然排出可稱(chēng)為前腔雨水。后腔雨水是指少量的前腔雨水進(jìn)一步越過(guò)一次密封膠條進(jìn)入后腔而形成的。后腔雨水本身數(shù)量已較少，并且在自重的作用下會(huì)沿著鋁合金企料不斷下落，直至在單元板塊底部進(jìn)入的下一個(gè)單元板塊的接水槽中再由專(zhuān)門(mén)構(gòu)造的排水小腔排出后腔進(jìn)入前腔，沿著鋁合金企料下落至下一單元的水平批水膠片處最后徹底排出。

3.3

單元板塊間設(shè)置擋水膠皮，切斷雨水匯集線路

由于整個(gè)單元板塊的橫梁呈現(xiàn)出一個(gè)拋物線型，在單元板塊間設(shè)置擋水膠皮，完全切斷了雨水匯集線路，使雨水能夠按單元板塊分塊各自排出，大大減小了雨水由于長(zhǎng)期匯集不斷積聚而帶來(lái)的滲漏可能。

4．

設(shè)備層及避難層單元板塊的后裝設(shè)計(jì)

廣州西塔主塔樓幕墻總高度434米左右，總共103層，其中04F到103F均為單元式幕墻,其間12-13F、30-31F、48-49F、66-67F的全部以及73F、81F的局部為設(shè)備層和避難層。設(shè)備層和避難層單元板塊的后裝設(shè)計(jì)為整個(gè)幕墻單元板塊的安裝劃分施工區(qū)段提供了可能。

二、單元式幕墻施工技術(shù)

廣州西塔雙曲面單元式幕墻的獨(dú)特性對(duì)傳統(tǒng)的幕墻施工技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，這就要求技術(shù)人員不斷深入研究施工方法，改進(jìn)施工工藝，總結(jié)安裝規(guī)律，摸索出一條切實(shí)可行的路子。

1．

單元式幕墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

廣州西塔單元式玻璃幕墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

1)根據(jù)主塔樓單元式幕墻的分格圖，玻璃板塊形狀為：長(zhǎng)方形和梯形（調(diào)整塊）兩種。前者約占總量的90%。長(zhǎng)方形玻璃板塊規(guī)格主要有四種：

（1）1500×4500mm;（2）1000×4500mm（3）1500×3375mm（4）1000×3375mm

玻璃采用8+1.52PVB+8+12AIR+10半鋼化夾膠中空玻璃。板塊單元的最大重量可達(dá)600公斤以上。如此超大規(guī)格的單元玻璃板塊，從制作、運(yùn)輸?shù)桨惭b都有很大的難度。

2)單元板塊采用橫滑式結(jié)構(gòu),這樣不僅給施工安裝帶來(lái)很大方便,而且極大地提高了工程進(jìn)度和質(zhì)量。

3)在相鄰單元板塊上橫梁伸縮縫處設(shè)置水槽芯套和擋水膠片，能夠有效防止雨水向室內(nèi)滲漏。

2．

安裝總體思路

西塔塔樓幕墻總高度434米，31F層為外形最鼓處，幕墻外表面上、下兩端距31F垂直距離偏移分別為8.4米和2米左右。外墻自04F到103F均為單元式板塊,其間在12-13F、30-31F、48-49F、66-67F為單元玻璃百頁(yè)板塊及73F、81F為局部單元式玻璃百頁(yè)板塊。

整個(gè)外墻單元板塊分如下施工區(qū)：A區(qū)（4-11F）、B區(qū)（14-29F）、C區(qū)（32-47F）、D區(qū)（50-65F）、E區(qū)（68-69F）、F區(qū)（70-104F）、H區(qū)（設(shè)備及避難層）。板塊自下往上安裝，各區(qū)可在不同立面同時(shí)施工，同區(qū)同立面各層可依次踏步式安裝。這樣，可最大限度的利用勞動(dòng)力、空間和時(shí)間，以保障整個(gè)的施工工期。

幕墻板塊運(yùn)輸采用塔吊分別在12-13F、30-31F、48-49F、66-67F和70F段設(shè)置周轉(zhuǎn)卸料平臺(tái)，并在每段之間設(shè)置兩個(gè)臨時(shí)卸料平臺(tái)。70F以下各層通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)層來(lái)安裝板塊，70F以上通過(guò)內(nèi)庭直接將板塊轉(zhuǎn)運(yùn)到各樓層。通過(guò)合理安排板塊加工和垂直運(yùn)輸計(jì)劃，確保將板塊按時(shí)的運(yùn)送到樓層，從而為板塊的順利安裝創(chuàng)造有利的條件。

3．

單元板塊的吊運(yùn)和安裝

A、適用于A區(qū)（4~11）層單元式幕墻的施工方法。

此部分單元板塊利用總包塔吊運(yùn)到12層的卸料平臺(tái)，借助卷?yè)P(yáng)機(jī)將板塊單元吊運(yùn)至各樓層。板塊吊運(yùn)時(shí)，采用電動(dòng)玻璃吸盤(pán)將板塊運(yùn)到樓層邊，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將板塊吊運(yùn)至相關(guān)樓層。吊裝順序?yàn)椋簭臇|立面四層A2軸單元板塊開(kāi)始，按逆時(shí)針?lè)较虻跹b，其步驟如下：

1.

板塊吊裝前的準(zhǔn)備

①

檢查準(zhǔn)備吊裝板塊的完好性，核對(duì)板塊標(biāo)號(hào)；

②

卷場(chǎng)機(jī)及電動(dòng)吸盤(pán)機(jī)就位，電動(dòng)葫蘆固定在安裝層的上一層；

③

安裝單元板塊吊裝夾具（將水槽芯固定在橫框上作為吊點(diǎn)）并確認(rèn)其可靠性；

④

確認(rèn)對(duì)講機(jī)通話的可靠性；

⑤

確認(rèn)所有參與吊裝人員已指定位置。

2.

單元板塊上行過(guò)程

①

吊裝時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)在指揮人員的指示下，緩緩提升板塊；

②

當(dāng)板塊在上行過(guò)程中，轉(zhuǎn)運(yùn)層板塊安裝層和上一層均設(shè)4人負(fù)責(zé)吊運(yùn)，確保板塊不與樓板發(fā)生碰撞。

3.

單元板塊下行過(guò)程：

①

單元板塊的下行過(guò)程由板塊吊裝上一層的指揮人員負(fù)責(zé)指揮；

②

單元板塊在下行過(guò)程應(yīng)確保所有經(jīng)過(guò)層都有人員監(jiān)控，防止板塊在風(fēng)力作用下與樓體發(fā)生碰撞。

4.

單元板塊的插接就位；

①

單元板塊的插接就位，由單元板塊吊裝層和上一層人員共同完成；

②

單元板塊下行至單元板塊掛點(diǎn)與轉(zhuǎn)接件高度之間相距200mm時(shí)，命令板塊停止下行，并進(jìn)行單元板塊的左右方向插接；

③

在左右方向插接完成后，在控制左右接縫尺寸的情況下命令板塊繼續(xù)下行，此時(shí)，由板塊安裝層人員借助操作平臺(tái)負(fù)責(zé)單元體掛件與轉(zhuǎn)接件的對(duì)接，板塊安裝層人員負(fù)責(zé)上、下兩單元板塊的插接。

④

確認(rèn)單元板塊的掛點(diǎn)，左右插接，上、下插接都已安裝到位后，拆除吊具，進(jìn)行板塊調(diào)整。

5.

單元板塊的調(diào)整

①

單元板塊的微調(diào)

借助水平儀通過(guò)調(diào)整高度的調(diào)節(jié)螺栓，實(shí)現(xiàn)板塊高度方向的微調(diào)。并且對(duì)單元板塊的左右接縫進(jìn)行校驗(yàn)微調(diào)。調(diào)整完畢后將連接掛件與支座鎖緊。

②

板塊與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的調(diào)整

單元式幕墻板塊與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)三維方向的調(diào)整：

通過(guò)連接件長(zhǎng)條孔和掛件上調(diào)整螺栓，實(shí)現(xiàn)單元板塊Z軸方向（上、下方向）調(diào)節(jié)；

通過(guò)支座的左右方向長(zhǎng)條孔，實(shí)現(xiàn)單元板塊X軸方向（左右方向）的調(diào)節(jié)；

通過(guò)支座的前后方向長(zhǎng)條孔，實(shí)現(xiàn)單元板塊y軸方向（前后方向）的調(diào)節(jié)；

通過(guò)鋁掛件上圓弧凸起實(shí)現(xiàn)單元板塊繞X軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；

由于外單元板塊幕墻同一層水平接縫不在同一水平線上(除31F以外),上下板塊之間又存有角度,故通過(guò)全站儀利用連接支座三維調(diào)節(jié)可以確保幕墻的外形尺寸。

B、適用于B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和E粱區(qū)單常元幕紅墻的舉施工翼方法熊：

蝕內(nèi)次1.抽

嘴B絕區(qū)單算元板客塊用靈塔吊鼻從地維面按殲順序咽吊永到袖1薄9費(fèi)層節(jié)、泡2戶5差層扣和撕3漫0藝層卸碎料平旅臺(tái)，捎再分喝別運(yùn)內(nèi)到樓棗層內(nèi)知放好英；板寺塊安跡裝，婦調(diào)整走等同并于租A室區(qū)；

債絞割2.廟

帽C飼區(qū)單健元板潛塊用吼塔吊匙從地著面樓襖層順嫁序吊抵到刊3切7兩層享、待4樣3匯層突和寫(xiě)4軌8拘層卸珠料平逢臺(tái)，蘭再分歸別運(yùn)遭到樓能層內(nèi)快碼放笑好；表板塊爬安裝索、調(diào)丟整等充同直于炸A榮區(qū)。

梁皮疊3.多

扇D豪區(qū)單德元板殼塊用柴塔吊絲運(yùn)腰到冒5蒼5蒜層壤、回6攀1恐層奪、蜻6軋6笛層卸圖料平乘臺(tái)，聚再分壇別運(yùn)割到樓溝層放汽好；胸板塊具安裝燦，調(diào)雕整等答同稼于恰A每區(qū)。

在溪輛4.姻

亦E暑區(qū)單判元板沃塊用纖塔吊裝運(yùn)偉到祥7暖0棵層卸濟(jì)料平傾臺(tái)，膽再運(yùn)妥到各累樓層消內(nèi)。

向勁吊裝蠶前，戀先將瘋單元鄭板塊忽用電單動(dòng)玻慶璃吸繼盤(pán)運(yùn)斗到安義裝位案置樓云層邊葛，用加電動(dòng)謀葫蘆艱起吊碼，然孤后下習(xí)落到散安裝坊層上葬一層啞時(shí)，鍋調(diào)整據(jù)高度井、左屠右進(jìn)厘出位燙置，雹擰緊默螺栓羽固定棄。

撇義標(biāo)C鞠、適帝用于墳主塔際樓示F陜區(qū)唉（胳70冒~1絡(luò)0鏈2窮）層申單元血幕墻成的施教工方攜法：

拼搶單元獲板塊仗的垂很直運(yùn)蠟輸主秤要是懸通過(guò)盯塔吊漢將其悅單元畜板塊成吊校到檔7泄0渡層卸較料平嘩臺(tái)，尼然后盟通過(guò)志內(nèi)庭垮設(shè)置昂在屋統(tǒng)頂?shù)募y卷?yè)P(yáng)犧機(jī)將餓每層磚的單瞇元板騎塊運(yùn)煉到相倡應(yīng)的或樓層碗。安科裝該時(shí)宋,荷電動(dòng)寸葫蘆蘋(píng)掛在莊需安沃裝的感上一篇層，訪用電惑葫蘆雜起吊持，然謎后下惠落在籮下一被個(gè)單附元板盡塊對(duì)環(huán)插槽銅中，干測(cè)水舍平定叼位，籮用拉熊緊器鍵使插煉入豎慰框中健的對(duì)慌插件鍬就位蛋，定夫位緊價(jià)固倦,音板塊嗎安寶裝世,津調(diào)整肉等同忠于縮A劑區(qū)。

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