大板塊裝配式幕墻的安裝固定方法——北京城市副中心B3、B4幕墻工程

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　　摘要：北京城市副中心機(jī)關(guān)辦公區(qū)B3、B4工程項(xiàng)目，建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計(jì)為大板塊裝配式構(gòu)造系統(tǒng)，需在工廠里利用專業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)工藝加工，實(shí)現(xiàn)幕墻的結(jié)構(gòu)、防水保溫、外裝飾材料一體化大板塊組裝，大板塊幕墻出廠品質(zhì)得以確保，板塊在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)與主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡(jiǎn)單的連接,快速完成建筑幕墻的施工。

　　關(guān)鍵詞：建筑幕墻、大板塊、裝配式、構(gòu)件單元、安裝固定

　　1 前言

　　2012年，中央人民政府決定把北京市政府東遷通州，以分散首都交通壓力，使北京形成不同的功能區(qū);同時(shí)，通過政府搬遷，帶動(dòng)通州地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

　　國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)2016年9月14日主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)。同時(shí)鼓勵(lì)各相關(guān)單位要適應(yīng)市場(chǎng)需求，完善裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，推進(jìn)集成化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修，支持部品部件生產(chǎn)企業(yè)完善品種和規(guī)格，引導(dǎo)企業(yè)研發(fā)適用技術(shù)、設(shè)備和機(jī)具，提高裝配式建筑應(yīng)用比例，促進(jìn)建造方式現(xiàn)代化。北京政府對(duì)城市副中心建設(shè)提升到了前所未有的新高度，要求堅(jiān)持世界眼光、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)特色、高點(diǎn)定位，以創(chuàng)造歷史、追求藝術(shù)的精神進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)副中心。市委要求把城市副中心建成標(biāo)桿工程、歷史典范。要發(fā)揚(yáng)“工匠”精神，創(chuàng)造更多精品，留下更多經(jīng)典，努力讓副中心建設(shè)“不留歷史遺憾”。

　　北京城市副中心行政辦公區(qū)是一個(gè)集約、高效、本土、人文、樸素、典雅的建筑群。B3、B4項(xiàng)目各為一組四合院式的辦公區(qū)建筑群，它們形態(tài)各異，功能不同。外墻系統(tǒng)以大面積的預(yù)制（詞條“預(yù)制”由行業(yè)大百科提供）混凝土掛板、反打石材幕墻為主，玻璃可定位為幕墻窗單元板（詞條“單元板”由行業(yè)大百科提供）塊，有不少的金屬板幕墻、陶板幕墻、金屬格柵等等，華麗莊重，現(xiàn)代大氣。

(圖一：B3、B4辦公樓總體規(guī)劃設(shè)計(jì)效果)

　　該項(xiàng)目線條明晰，分格和構(gòu)造有規(guī)律，板塊模數(shù)比較統(tǒng)一，相同尺寸材料多，特別適合以預(yù)制板塊裝配式施工。各種預(yù)制板塊采取工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)裝配的方式，不僅可省時(shí)、省工、省錢，且無污染、少噪音、無粉塵，與綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的精神相符。該項(xiàng)目打造具有北京古城墻、四合院特色，京味兒十足的現(xiàn)代建筑風(fēng)格，旁邊由綠林、水系圍繞，正好符合中國(guó)傳統(tǒng)“山水園林”的格局，行政辦公區(qū)的建筑傳承傳統(tǒng)建筑的神韻，體現(xiàn)了氣宇軒昂的中國(guó)氣象。

　　北京市弘都建筑設(shè)計(jì)院是該項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)單位，幕墻設(shè)計(jì)由中國(guó)建筑設(shè)計(jì)院建筑帷幕設(shè)計(jì)咨詢中心完成。項(xiàng)目具有分格構(gòu)造有規(guī)律、板塊模數(shù)較統(tǒng)一、相同尺寸材料多等特點(diǎn)，具備由工廠生產(chǎn)大板塊，現(xiàn)場(chǎng)完成快速吊裝施工的優(yōu)勢(shì)，特別適合于裝配式建筑的開展實(shí)施。設(shè)計(jì)單位經(jīng)過兩個(gè)多月的努力，于2016年11月底前完成了北京副中心北區(qū)B3、B4建筑群的大板塊裝配式幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究、方案實(shí)施論證、施工圖設(shè)計(jì)、加工工藝和施工工藝細(xì)則等等工作，并于11月30日通過了專家評(píng)審，該項(xiàng)目外幕墻深化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、集成及施工組織由北京和平幕墻工程有限公司完成。

　　本文主要介紹B3、B4項(xiàng)目中的重要幕墻板塊設(shè)計(jì)、加工和安裝工藝。涉及的大板塊構(gòu)件中包含了清水混凝土表面預(yù)制幕墻單元板塊、預(yù)制夾心清水混凝土反打石材單元板塊、鋁合金玻璃幕墻單元板塊、保溫防水隔音單元等等，這些部件均在工廠加工組裝完成，運(yùn)輸?shù)焦さ氐跹b后作單元間密封處理，完成后進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

(圖二系統(tǒng)1：金屬板石材幕墻單元板塊)

　　2、B3、B4項(xiàng)目中的重要幕墻板塊涉及金屬板石材幕墻窗單元、金屬板石材混凝土幕墻窗單元，其結(jié)構(gòu)及功能各有不同，深化設(shè)計(jì)的思路及實(shí)現(xiàn)方法亦有所不同。

　　2.1 系統(tǒng)1：金屬板石材幕墻單元板塊

　　幕墻分析：橫向變化，分布跨度高，懸挑遠(yuǎn)(900mm)，單片薄(100mm)，需承受巨大風(fēng)荷載;金屬層間橫板單邊固定，懸挑遠(yuǎn)(1000mm)，單片薄(200mm)，固定端需承受巨大扭矩;石材反打混凝土單元自重大，分布不均，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)難兼容;部分石材干掛單元自重相對(duì)輕，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)兼容，設(shè)計(jì)需考慮拼接處的安裝方案和防水處理。

(圖三：板塊經(jīng)過順序排列后形成的新單元組合)

　　設(shè)計(jì)思路：在變化的立面之中尋找不變的韻律，用有限的單元展現(xiàn)建筑無限的外觀可能;將縱橫兩向的建筑線條化為一體，締造牢固可靠的簡(jiǎn)單輕便結(jié)構(gòu);以大小合理板塊為原則，以價(jià)值、造價(jià)、功能、工期的性價(jià)綜合最佳值為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)單元板塊。

　　通過優(yōu)化排列組合，得到以下五種大單元板塊構(gòu)造：

　　分解每組單元板塊，進(jìn)行進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)和構(gòu)造拆解，列表如下：

　　需要特別說明的是外電動(dòng)金屬遮陽(yáng)簾系統(tǒng)。金屬遮陽(yáng)（詞條“遮陽(yáng)”由行業(yè)大百科提供）豎板的深度(900mm)是經(jīng)綠建要求計(jì)算所得，若在目前的幕墻系統(tǒng)中設(shè)置外遮陽(yáng)系統(tǒng)，則可大大提高建筑綠建性能，或降低遮陽(yáng)豎板懸挑距離。并且，外置的遮陽(yáng)簾可有效地遮擋室外直接太陽(yáng)光對(duì)室內(nèi)的照射，為室內(nèi)使用者提供更舒適的空間環(huán)境。

(圖四：?jiǎn)卧�組合中的金屬遮陽(yáng)簾系統(tǒng))

　　對(duì)于石材幕墻，通過干掛石材單元與石材反打混凝土單元結(jié)合使用，將二種效果有機(jī)融合。其中，干掛石材系統(tǒng)構(gòu)造包括：石材、鋼架、防水保溫復(fù)合板，600mmX4200mm單元重量約為：300Kg;石材反打混凝土系統(tǒng)構(gòu)造包括：石材、混凝土、保溫棉，600mmX4200mm單元重量約為：980Kg(混凝土)。

　　2.2 系統(tǒng)2：金屬板石材混凝土幕墻窗單元

(圖五 系統(tǒng)2：金屬板石材混凝土幕墻窗單元)

　　系統(tǒng)2幕墻分析：金屬遮陽(yáng)豎板橫向變化，分布跨度高，懸挑遠(yuǎn)(800mm)，單片薄(100mm)，需承受巨大風(fēng)荷載;屬層間橫板單邊固定，懸挑一定距離(600mm)，單片薄(200mm)，固定端需承受巨大扭矩。

　　石材反打混凝土單元：混凝土可視面積小，整體自重大，分布不均，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)難兼容，安裝和防水處理是難點(diǎn)之一。

　　預(yù)制夾芯清水混凝土掛板表面反打石材，與外掛裝配式金屬格珊?jiǎn)卧�混合板塊;預(yù)制夾芯清水混凝土掛板表面反打石材室內(nèi)面板設(shè)計(jì)為清水混凝土板，為室內(nèi)裝修墻面預(yù)留基面條件;預(yù)制夾芯清水混土掛板表面反打石材通過三維可調(diào)節(jié)鋼掛件連接系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu)梁)連接，鋼挑板連接件焊接工作由鋼結(jié)構(gòu)加工車間完成，避免現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)。外掛裝配式金屬遮陽(yáng)板單元通過預(yù)埋在清水混凝土板中鋼掛件系統(tǒng)連接。現(xiàn)場(chǎng)安裝考慮采用吊機(jī)系統(tǒng)起吊和安裝單元板塊，石材單元最大重量為1250KG, 外掛裝配式金屬遮陽(yáng)板單元最大重量為100KG�？煽紤]選用常用荷載卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊，在屋頂設(shè)置臨時(shí)路軌及電動(dòng)行車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)。

　　3、副中心大板塊裝配式幕墻，除與混凝土、鋁合金、鑄鋼件、尼龍、塑料等整體成型的澆鑄件外，大部分都可拆分成各種各樣的小零件進(jìn)行加工，然后組合成大組件板塊。

(圖六：B3項(xiàng)目幕墻部分大樣節(jié)點(diǎn))

　　3.1 由專業(yè)廠家將混凝土掛板造型按照洞口尺寸做成一個(gè)整體，內(nèi)部加筋、加掛件、加連接螺桿等等，做固定支承點(diǎn)，加工完成后清理備用。

(圖七：混凝土掛板制作現(xiàn)場(chǎng))

　　3.2 整體幕墻窗按照成熟工藝整體加工，安裝時(shí)板塊的重量會(huì)通過連接構(gòu)造傳達(dá)至結(jié)構(gòu)吊點(diǎn)上，需注意吊點(diǎn)及其連接機(jī)構(gòu)的受力狀況;關(guān)注幕墻窗與混凝土構(gòu)件的公差配合、有效機(jī)械連接、密封防水、斷冷橋等等關(guān)系，以保證質(zhì)量。

　　3.3 保溫防水單元組件由保溫巖棉（詞條“保溫巖棉”由行業(yè)大百科提供）、防水板、硅酸鈣板組合，通過內(nèi)部的鋼支架組合成一體，由預(yù)先準(zhǔn)備好的固定支承點(diǎn)固定在清水混凝土構(gòu)件上。

　　3.4 預(yù)制混凝土按實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)厚度，表面顏色按建筑師要求，清水混凝土構(gòu)件表面涂抹保護(hù)層，背面刷滲透型環(huán)氧防水涂料，起到良好的防水效果。

　　3.5 隱蔽的鋼構(gòu)件采用熱浸鍍鋅處理。大板塊幕墻構(gòu)件采用掛件、轉(zhuǎn)接件、槽式埋件與主體結(jié)構(gòu)連接。泛光照明的構(gòu)造切入幕墻系統(tǒng)中，預(yù)埋管線孔、道，留足接口位置。為滿足綠色節(jié)能需要，幕墻窗體設(shè)計(jì)了遙控電動(dòng)外遮陽(yáng)機(jī)構(gòu)。開啟扇設(shè)置使用了不銹鋼（詞條“不銹鋼”由行業(yè)大百科提供）紗窗。

(圖八：裝配式幕墻板塊的支承節(jié)點(diǎn)，與燈光、遮陽(yáng)系統(tǒng)的組合裝配)

　　與一般的幕墻施工做好預(yù)埋件（詞條“預(yù)埋件”由行業(yè)大百科提供）后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝不同的是，北京城市副中心裝配式建筑幕墻采用了工業(yè)化生產(chǎn)的建造方式，是一個(gè)集結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、泛光照明設(shè)備與管線系統(tǒng)、遮陽(yáng)設(shè)備及控制系統(tǒng)、硅酸鈣板簡(jiǎn)易內(nèi)裝系統(tǒng)的全專業(yè)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)集成的生產(chǎn)過程全工藝設(shè)計(jì)，施工安裝工藝全過程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)帷幕相關(guān)系統(tǒng)的策劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與施工一體化的過程。

(圖九：項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng))

　　本項(xiàng)目中，我們的技術(shù)集成創(chuàng)新體現(xiàn)在于首先明確了裝配式建筑的概念，從副中心領(lǐng)導(dǎo)的頂層設(shè)計(jì)至建筑設(shè)計(jì)院的大膽設(shè)計(jì)，都提出了必須實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的時(shí)代的建筑理念，構(gòu)建裝配式建筑的設(shè)計(jì)思想體系，進(jìn)一步鼓勵(lì)我們大膽進(jìn)行裝配式建筑的系統(tǒng)集成生產(chǎn)和施工，把項(xiàng)目當(dāng)作完整的工藝作品進(jìn)行統(tǒng)籌生產(chǎn)及施工，強(qiáng)調(diào)了裝配式建筑全生命期可持續(xù)的品質(zhì)技術(shù)，并對(duì)項(xiàng)目提出了全過程管理建造方式和實(shí)現(xiàn)要求。

　　4、裝配式建筑幕墻與一般的建筑幕墻相比，無論設(shè)計(jì)上還是施工中都是有很大區(qū)別的，其中最關(guān)鍵的是施工圖設(shè)計(jì)和加工施工工藝設(shè)計(jì)和管理。

　　4.1 施工圖

　　副中心B3、B4有高設(shè)計(jì)完成度的施工圖成果，設(shè)計(jì)單位優(yōu)質(zhì)的施工圖紙是我們進(jìn)行裝配式建筑幕墻成功的重要基石。采用的技術(shù)具備成熟、先進(jìn)、可靠、安全、節(jié)能及方便維護(hù)等特性，并且保證其設(shè)計(jì)深度能嚴(yán)格控制住中標(biāo)（詞條“中標(biāo)”由行業(yè)大百科提供）單位的工程成本。我們將圖紙深化到零部件圖，車間按圖加工、組裝便可達(dá)到效果，建筑外立面幕墻的材質(zhì)、節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造型式，是表現(xiàn)建筑的關(guān)鍵。

(圖十：B3項(xiàng)目幕墻的平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）大樣節(jié)點(diǎn))

　　4.2 工廠生產(chǎn)組裝

　　裝配式建筑幕墻應(yīng)有合理的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，注重加工廠生產(chǎn)工藝質(zhì)量管理，使得裝配式建筑幕墻板塊能夠在工廠的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)，減少工地安裝環(huán)節(jié)。特別值得一提的是，依托和平自產(chǎn)鋁型材的便捷，在開模（詞條“開模”由行業(yè)大百科提供）、工藝精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）控制、型材配套供應(yīng)等方面為本項(xiàng)目單元板塊的生產(chǎn)和工期提供了有力保障。

(圖十一：混合幕墻大板塊工廠生產(chǎn)及組裝)

　　裝配式幕墻的板塊在受質(zhì)量管理監(jiān)控的車間里組裝，所有的玻璃、石材、混凝土、金屬板通過支承框架組裝成單元板塊。所有預(yù)留接口的切割在工廠進(jìn)行并能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接安裝，要求工廠組裝的部件拆卸之前在工廠調(diào)整和做記號(hào)，確保在現(xiàn)場(chǎng)能正確組裝。保證所有連接點(diǎn)牢固可靠﹐并進(jìn)行精確切割、裝配和接口密封﹐避免削弱部件的耐候性（詞條“耐候性”由行業(yè)大百科提供）和防水性能。在其它金屬構(gòu)件與鋁框接觸時(shí)﹐提供足夠的隔離措施。采用統(tǒng)一的組件加工技術(shù)﹐以保證所有構(gòu)件外觀上的一致性。承重擠壓鋁型材應(yīng)能完全承受組件的重量、設(shè)備荷載和風(fēng)荷載﹐并考慮可能出現(xiàn)的其它要求。

(圖十二：B3大板塊裝配式幕墻吊裝現(xiàn)場(chǎng))

　　4.3 施工工藝

　　所有大板塊裝配式幕墻的實(shí)施關(guān)鍵取決于施工的可行性，由于裝配式建筑幕墻板塊大、重量重，需要有較高的運(yùn)輸和施工吊裝要求，更需要嚴(yán)格的緊固裝置。一般來說，裝配式建筑幕墻板塊是一個(gè)樓層的高度，單榀重量會(huì)在1噸以上。施工現(xiàn)場(chǎng)使用塔吊機(jī)時(shí)必須留有足夠的荷載余量，使用起重吊機(jī)車我們利用了消防通道。

(圖十三：B4大板塊裝配式幕墻吊裝現(xiàn)場(chǎng))

　　對(duì)于裝配式建筑幕墻大板塊與結(jié)構(gòu)的承重和緊固連接，必須是可靠的，余量足夠;位移節(jié)點(diǎn)應(yīng)能夠容納所有預(yù)期位移，能夠順利運(yùn)動(dòng)而不出現(xiàn)障礙，不產(chǎn)生噪音和振動(dòng);金屬的焊接應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，操作方法應(yīng)能防止變形，焊接面應(yīng)在可靠長(zhǎng)度內(nèi)充分連接，沒有孔洞，雜質(zhì)，裂紋或毛孔，以確保長(zhǎng)期性能，并確保焊接受力足夠承受設(shè)計(jì)要求;所有作業(yè)，轉(zhuǎn)角，對(duì)接，角度連接的生產(chǎn)和施工都應(yīng)有足夠強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）和剛度以承擔(dān)板塊上所有預(yù)制配件上的臨時(shí)荷載。

　　4.4 全過程施工管理

　　裝配式建筑幕墻在建造過程中必須有更強(qiáng)質(zhì)量控制手段，宜進(jìn)行專業(yè)的全過程管理，包括設(shè)計(jì)修正、設(shè)備配套、工位配置、加工工藝流程、加工施工順序等等服務(wù)。若工程監(jiān)理方的幕墻工程專項(xiàng)管理技術(shù)力量不足，應(yīng)聘請(qǐng)專業(yè)幕墻顧問協(xié)助業(yè)主和監(jiān)理共同進(jìn)行工程管理，把控施工質(zhì)量，避免業(yè)主或監(jiān)理在不知情的情況下與施工單位產(chǎn)生不必要的糾紛。專業(yè)的裝配式建筑幕墻顧問工程師具有運(yùn)用科學(xué)、專業(yè)的管理原則處理工程問題的經(jīng)驗(yàn)，精通幕墻設(shè)計(jì)和施工各個(gè)流程，有能力把控裝配式建筑幕墻設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)，派專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工配合工作，定期參與現(xiàn)場(chǎng)例會(huì)，按現(xiàn)場(chǎng)需要隨時(shí)解決技術(shù)問題及完成各項(xiàng)審查工作，直至配合業(yè)主完成裝配式建筑幕墻工程的相關(guān)驗(yàn)收工作。

(圖十四：工程完成后的B3建筑群)

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]中國(guó)政府網(wǎng)：李克強(qiáng)主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，部署加快推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”，以深化政府自身改革更大程度利企便民決定大力發(fā)展裝配式建筑推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)

　　[2]《多元裝配式幕墻—北京城市副中心B2項(xiàng)目幕墻工程設(shè)計(jì)》(王剛等《建筑幕墻》〔2017〕6月號(hào))

　　[3]《北京市人民政府辦公廳關(guān)于加快發(fā)展裝配式建筑的實(shí)施意見》(京政辦發(fā)〔2017〕8號(hào))

作者單位：北京和平幕墻工程有限公司