A字形截面定制钢曲面幕墙体系安装

A字形截面定制钢曲面幕墙体系安装

王彬

上海中铭建设发展有限公司  上海市  200000

摘要：本文针对A字形截面定制钢曲面幕墙体系安装进行了研究分析。

关键词：A字形截面；曲面幕墙；安装

一、幕墙安装要点

本系统为玻璃+金属板定制钢框架采光顶，S系统屋顶气泡造型，S系统面积约为1100m2。S系统钢龙骨主要为8mm厚异形龙骨杆件和200x100x8mm焊接钢通；10mm厚定制钢转接件，其中使用量最大的为8mm厚异形杆件，200x100x8mm定焊接钢通主要用于最底层起步位置。其中200x100x8mm定制钢杆件重量最大，为80KG，最大长度为2m。钢龙骨表面为氟碳喷涂。A字形定制钢泡泡采光顶，下部支座直接固定到屋面上，与屋面进行刚接连接，其杆件为焊接精致钢A字形截面。

图1 S系统泡泡立面

1.1安装前准备

骨架材料到工地后通过南立面大门进入现场，到场骨架材料采用汽车吊吊运至屋面，由于气泡三离屋顶边缘较远，需采用液压车平面倒运至安装位置附近，其余两个气泡可以直接采用汽车吊吊运至安装位置附近。材料需码放整齐，按总包指定位置堆放，不得有阻碍现场人员和材料通行的情况发生。

1.2吊装机具选择

本工程从吊装重点和吊装位置考虑，气泡一、气泡二采用50T汽车吊进行安装，气泡三采用手拉葫芦进行安装。

1.3使用BIM辅助定位坐标

采用BIM技术将气泡整体骨架建模，并各个骨架的关键点位建立坐标，为下一步测量放线及安装工作做好基础。

1.4测量放线

1、由于S系统单个气泡骨架分为三部分，分别为门框龙骨，首排起始龙骨及中间部分；根据现场实际情况，S系统龙骨分三个批次安装，第一批次为门框龙骨，第二批次为首排起始钢骨架，第三批次中间钢龙骨。

图2钢架整体分片示意图

2、由于底部门框龙骨为中间定制钢骨架的固定连接点，安装前利用BIM技术先确定好门框龙骨各个关键点位置，在门框龙骨安装时需实时用全站仪进行监测。发现有偏差立即纠正，以免后续钢骨架安装受到影响。

3、在此部位龙骨安装并满焊完成后，再一次检查钢龙骨安装的精确度特别是连接点部位的准确度，以及检查工厂钢骨架的加工拼装精确度，二者皆无误后方能进行中部钢骨架的安装。

1.5钢龙骨安装

安装措施：根据钢骨架安装方式及现场施工情况，采用满堂脚手架配合曲臂车进行安装。满堂脚手架即作为操作平台，同时也作为钢构架临时枱架起到支撑作用。

1、门框骨架的安装

安装工艺：门框骨架顺序为先立柱后横梁，每根立柱安装完成后需复核立柱顶端高度、左右及前后位置，满足要求后方能进行横框上端横梁安装，门框横梁安装完成后再进行整体满焊，在满焊过程中采取两边对焊方式防止骨架变形。

2、底部门两侧边龙骨安装：

采用BIM技术确定门两侧边龙骨底部固定点位置。U型转接件与底部固定点埋件焊接固定，采用自制钢架拔杆架设手拉葫芦将底部钢架提升，拔杆一段支撑于地面，另一端固定于满堂受力脚手架，安装底部骨架时转接件与骨架底部横梁先点焊。调整骨架至正确位置后再满焊固定。

门两侧第一排骨架安装完成后进行其余首排骨架安装，骨架底部与主体结构连接固定，两侧与之前已安装好的骨架固定，骨架安装过程中采用全站仪根据BIM技术所确定的连接点位置及杆件位置进行监测和指导调整。直至首排骨架全部安装完成。

3、中间部位钢骨架安装

第二排骨架安装底部与第一排骨架上端连接固定，其余部位安装方式同底排骨架，按此方法依次向上进行骨架安装，直至全部安装完成。

1.6网架卸载

所有骨架安装完成并满焊检查无误后进行需要对网架进行卸载，卸载步骤如下：

1、吊装完成后在临时支撑的指定位置布置螺旋千斤顶和顶升支座。

2、解除原网架下方定位支撑与网架的连接。按分级卸载控制量，慢慢将骨架支撑进行下降，卸载过程中应严格控制各卸载千斤顶的同步性。

3、网架整体卸载后，对支架进行拆除。先拆除外侧临时支架，然后拆除骨架中部临时支架。

4、骨架卸载完成后暂不进行脚手架拆除，脚手架作为油漆修补操作平台继续使用。

1.7油漆修补

1、表面涂装修补：定制钢单元在吊装过程中极易造成饰面油漆划伤，因此需对吊装好的定制钢单元饰面进行修补。修补前用角磨枪配钢丝刷等工具除去电焊缝、机械损坏等锈蚀，然后用溶剂彻底清洁，对水分、尘埃等用抹布、铁砂纸或钢丝刷进行清理。

2、最后进行整体面漆的喷涂或修复。工序同上文加工厂钢骨架油漆喷涂。达到设计要求效果。

3、油漆修补在满堂脚手架上进行。

1.8定制钢安装全过程

现场安装环节，有两个比较关键的问题，一个是放线定位，一个是钢架临时支撑。钢架放线须要提供各拼接节点坐标，支座连接点坐标以及整体校核坐标，这个也可以通过犀牛软件分别导出，现场据此严格控制钢架安装精度。

图3现场钢架安装编号及定位

钢架在拼装完整，满焊之前不能单独受力，因此需要根据钢结构受力特点，在合适位置设置胎架作为临时支撑。根据钢结构跨度、受力分析，计算结果、使用犀牛软件参数化参数优化调整胎架支撑位置，直至找到最优解为止。

考虑到S系统椭圆形造型，其跨度小，高度矮的特点，我们采用满堂脚手架的方式来支撑钢结构。同时也做为工人的安装操作平台。针对钢架的拼接点，设置专用的托架系统，满足安装定位使用。钢架定位完毕，先使用点焊连接，待钢架整体安装完成之后进行满焊，焊缝抛光，喷漆后，拆除脚手架支撑体系。

2.定制钢安装精度复核

我们定制钢的主体为全部焊接连接，过程中的安装偏差和焊接应力导致的偏差都比较大，本身钢结构相对于混凝土结构精度要高出很多，但幕墙工程对主体结构的精度要求则更高，因此对于整体采用焊接的钢结构来说，如何解决钢结构的偏差是摆在面前的一道难题。

当工程正向设计行不通的时候，我们反向思维，采用逆向设计，通过三维扫描，将现场的钢结构实际情况反馈到三维模型里，使用完工的钢结构做为设计依据，反过来设计幕墙面板就能完美解决偏差问题。

先使用激光三维扫描仪对钢结构进行扫描，获得钢结构点云数据，再使用犀牛插件grasshopper对点云处理，提取共面的点云，利用这些点云生成平面，再求得这些平面的交线，然后就能得出钢结构的轮廓。通过这些轮廓建立钢结构实体模型。合并原理论模型，根据修正后的实体模型，对玻璃面板、连接件及辅件等作出调整。这样可以高精度的完成幕墙面板安装。

3.幕墙面板安装

3.1安装前准备

1、安装完成的钢结构进行三维扫描并逆向建模

由于在钢龙骨安装过程中会出现偏差和结构沉降，钢龙骨完成面与理论完成数据出现误差的情况，通过三维扫描可以得出整体完成钢架各点的实际尺寸。然后通过软件逆向建模，采取调整措施，保证面层安装完成后满足设计进度要求。

2、根据逆向建模结果设计调整面材下料尺寸及调整面层工艺图

先对节点进行放样，对各种情况进行分类合并，然后结合三角函数，利用grasshopper编程计算每一块玻璃对应的每一条边的飞边方向和尺寸，并导出内片尺寸、外片尺寸、飞边尺寸以及面板编号到excel，结合AutoCAD加工图就可以生成加工单，发送给工厂加工。

3、U型槽定位及调节安装

由于已完成的钢龙骨与理论出现偏差，为保证幕墙完成面准确，面层与龙骨之间的U型槽成为调节面层进出关键，通过逆向建模结果，每个U型槽钢件需定尺寸加工并进行编号，安装完成后保证不同编号的U型钢件位于正确位置。

图4 U型槽位置

3.2面层安装

面层从加工厂到现场核对完成无误后将面板运输至待安装部位正下方。安装面材采用汽车吊配合曲臂车、剪刀车措施。板块初装完成后就对板块进行调整，调整的标准，即横平、竖直、面平。横平即横梁水平，胶缝垂直；面平即各玻璃、铝板在同一平面内或弧面上。

板块调整完成后马上要进行固定，采光顶面层为隐框面层，采用压块固定，上压块时要注意钻孔，螺栓采用不锈钢螺栓，压块间距不大于300mm，上压块时要上正压紧，杜绝松动现象。面层安装完成后相邻面层之间的缝隙采用注胶处理，注胶时避免出现遗漏现象，注胶深度满足设计要求。

4.小结

S系统是张江科学会堂项目中的一个比较有特色也是一个比较有难度的系统。因为截面特殊性和曲率较大，这个非常考验设计、加工、施工各方能力。采用低成本方案实现最佳效果才是这个系统的最大亮点。

往往最简单的方式才是最高效、成本最低、工艺最简单的方式，S系统的A字龙骨相贯拼接的方式才是最适合这个此种截面的做法。不断尝试，突破思维局限才是破局的关键。