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摘要： 隨著我國經濟的快速發展，幕墻作為建筑外維護結構，其差異性越來越大。充分體現了幕墻工程的豐富性和多樣性。一些幕墻工程和以往新建幕墻項目的差別十分明顯，如果設計不能充分考慮幕墻施工工藝，采用慣性思維進行幕墻設計，會導致幕墻在施工中困難重重。本文通過對幕墻設計和幕墻施工工藝的對照，提出幕墻設計應充分考慮施工的必要性。
關鍵詞： 裝配式、施工工藝
緒論：隨著我國經濟的快速發展，幕墻行業也迎來很多變化。幕墻的種類越來越豐富，幕墻的施工方法和施工機具也有很大的改善。幕墻工程中既有建筑改造（詞條“既有建筑改造”由行業大百科提供）工程比例逐漸加大，有些幕墻體系和新建幕墻存在一定區別，而幕墻的施工方法也有一些變化。幕墻設計人員應該充分考慮幕墻的特性，找到符合幕墻特點的施工工藝。避免出現幕墻設計和施工工藝脫節的現象。同時，幕墻設計人員應該從項目全壽命周期考慮，包括幕墻的材料選擇、材料加工、組裝、安裝、使用和后期維護工作。而不只是考慮幕墻材料的使用率等個別因素，從設計方案初始階段就充分考慮幕墻構造特點以及幕墻的施工工藝問題，在幕墻的全壽命周期給與合理把握。
在實際工作中，有時候碰到一些特殊的幕墻工程，由于設計師沒有充分考慮幕墻施工工藝，導致幕墻工程在實施過程中難度很大。本文擬初步探討一下設計考慮施工工藝的必要性，給項目的全流程提供合理的設計。以下列舉幾種常見幕墻形式的施工工藝。
一、常見的幾種幕墻施工工藝
幕墻是建筑的維護體系，是給建筑穿上的美麗外衣。幕墻和門窗都是建筑經常使用的外立面形式。幕墻通常是從建筑的外部進行施工，而門（詞條“門”由行業大百科提供）窗則可以從建筑內部進行施工。
1 構件式幕墻施工工藝
構件式幕墻是安裝在主體結構外，通過幕墻豎向立柱（詞條“立柱”由行業大百科提供）、橫向龍骨組成網格，再鋪設面板和裝飾線條的一種幕墻構造。這種幕墻構造需要施工人員從建筑外側進行施工。早年一些幕墻工程會采用腳手架作為施工措施，而現在則大部分會采用吊籃的施工方式。近些年也出現了自升施工平臺等更加方便的施工方法。見圖1示意。
2 單元式幕墻施工工藝
單元式幕墻是在工廠組裝好，到現場直接安裝的一種幕墻形式。單元式幕墻裝配化程度高，裝配質量好。其安裝方式通常采用自制吊裝設備進行，比如采用移動小吊車，或者環形軌道進行安裝。見圖2示意，有些單元式幕墻的外側設置了比較大的裝飾條或者其它構件，無法和單元幕墻板塊一起同時吊裝，需要二次安裝。這時候，需要在屋面或者環軌上架設吊籃將施工人員放在幕墻外側進行施工。
3 半單元幕墻施工工藝
半單元幕墻是一種介于單元和框架之間的幕墻構造形式，先安裝幕墻的主立柱，然后將幕墻板塊從室外直接吊裝。取消了幕墻橫梁的安裝，因此，幕墻施工也可以從室內完成。
4 吊頂金屬幕墻施工工藝
通過高空作業車將施工人員舉升至相應位置，施工人員從外部安裝，高空作業車目前應用十分廣泛，可以針對很多類型的幕墻進行施工，見圖3示意。
二、幕墻施工工藝的發展
隨著幕墻行業的不斷發展，幕墻技術在不斷更新，幕墻施工的方法和手段也越來越多，呈現出以下變化。
1 施工機具的種類多，能力強，各種高空作業車，大型吊車、樓面旋轉吊車、環形軌道、大型移動升降作業平臺等設備大大的方便了施工。
2 施工的人工成本越來越高，人工成本在幕墻造價中占比越來越高。幕墻施工過程中對施工機械的依賴程度越來越高，通過對施工機械的大量使用，提高施工人員效率。比如，電動工具的使用已經非常普及，提高了工人的裝配速度;有些環形軌道采用電刷，可以隨意在環形軌道內行走，大大提高工作效率。
3 安全要求越來越高，幕墻施工過程的安全要求越來越高，施工人員在施工過程中，必須做好安全防護。安全分級管控要求越來越詳細。
4 施工組織要求越來越詳細，幕墻施工組織設計的內容越來越詳細，幕墻施工過程中的很多施工內容都需要單獨編制方案。當幕墻高度超過50米，屬于超危大工程范圍，還需要進行危大專項論證。
5 特殊的幕墻越來越多，一些幕墻已經不單純是建筑功能齊全的建筑維護體系，和傳統意義的幕墻差別很大。有些特殊幕墻只是為了滿足造型、泛光的建筑要求。
6 幕墻造型越來越復雜。為了突出建筑特性，曲面幕墻、雙曲面幕墻、斜面幕墻、大懸挑幕墻等幕墻形式越來越多。
針對幕墻發展變化，幕墻設計也應該多考慮施工因素的影響。大致可以從以下幾個方面進行考慮：
1、幕墻體系選擇：不同幕墻體系對幕墻施工工藝要求不同，應根據項目情況選擇合適的幕墻體系。比如，樓層不高，造型方正的幕墻適合采用構件式幕墻。超高層規整的建筑幕墻，應首選單元式幕墻。
2、幕墻裝配率的選擇：從設計考慮，應該盡量選擇裝配率高的體系，這樣可以減少施工現場的作業。工廠的加工、組裝條件、工人素質、產品質量是明顯優于現場的，其加工和裝配效率也明顯優于現場。
3、幕墻施工方法和施工機械的考慮：盡量采用常規施工機具，減少特殊施工機具的使用，比如，采用吊籃這種使用方便的工具，減少大規格高空作業車等機械的使用。
4、考慮施工人員操作方便，盡量讓施工人員在比較安全的位置完成施工作業，比如，窗系統或者單元幕墻系統都可以讓施工人員在建筑室內完成施工作業。避免施工人員處于室外進行施工作業。
5、考慮施工人員的操作空間，要有預留足夠的空間，不能過于狹小。
三、設計未能充分考慮施工的情況
1、 某吊頂幕墻工程
該工程是既有建筑改造項目，高度60m。建筑頂部是一個懸挑結構，需要在懸挑鋼結構下設置鋁板和玻璃吊頂，并且設置泛光照明系統。由于建筑物本身功能完整，所以幕墻體系只是裝飾功能，沒有采光、保溫、防水（詞條“防水”由行業大百科提供）等性能要求。
幕墻設計采用常規鋁板幕墻和玻璃幕墻構造，施工人員需要舉升到60m的高空從外側進行安裝，并且打膠密封。幕墻施工組織設計考慮到施工難度，在高處搭設臨時懸挑鋼平臺做為施工平臺，待施工完成后再將鋼平臺拆除。隨后再使用高空作業平臺車，補充鋼平臺支撐結構預留下幕墻空隙。
由于施工操作平臺需要大量鋼材，焊接和拼裝成本較高，使用后只能拆除。而且，施工平臺拆除后，還需要配合高空車等措施，因此，幕墻施工措施費用遠超投標時候的措施費。而且，項目完工后的燈光和幕墻的維護也會十分困難。
2、 某立面穿孔鋁（詞條“鋁”由行業大百科提供）板幕墻工程
該工程也是既有建筑改造，原建筑是一個圓筒形構筑物，高度50m左右，沒有建筑功能要求。改造工程是在構筑外增設穿孔鋁板幕墻為裝飾，并且增加泛光照明。增加的穿孔鋁板幕墻面為扭轉雙曲面，通過三角形鋁板擬合。混凝土構筑物外每3m左右高搭設一層鋼平臺，然后在鋼平臺外搭設豎向穿孔鋁板幕墻龍骨。
幕墻施工圖的設計采用常規穿孔鋁板幕墻的設計思路，從外側固定。基本節點（詞條“節點”由行業大百科提供）見圖4示意。此設計方案需要施工人員到外側施工。因此，施工組織設計主要是解決如何讓施工人員可以沿著扭轉的幕墻面移動，最終，施工單位采用了斜拉導軌的吊籃作為主要施工機具，配合高空作業車作為輔助施工機具。這種施工方式成本較高，施工進度較慢。
其實，該幕墻和常規鋁板幕墻存在很大差別。首先該鋁板幕墻是純裝飾目的，沒有防水、保溫等性能要求。采用穿孔鋁板，鋁板之間不必打膠密封。扭曲的鋁板幕墻面和主體結構之間已經有主體鋼結構搭設的平臺作為鋁板幕墻的支撐結構，此空間的尺度完全可以滿足施工人員進行操作。因此，可以考慮利用這個鋼平臺作為施工人員的施工平臺，設計時采用內側安裝鋁板幕墻的方式，將大大降低幕墻施工的難度。并且給后續燈光維護提供便利。我們根據原設計構造，初步構思了一個吊頂鋁板幕墻內側安裝的方案。手繪圖示意見圖5。本工程未按照內裝方式實施。
以上兩個工程都存在設計階段沒有充分考慮項目的特殊性，而按照常規幕墻設計慣性去設計，給幕墻施工和幕墻維護都帶來一定困難。其實以上兩個工程都不是傳統的幕墻構造，除了幕墻的抗風壓性能和變形性能之外，其它包括雨水滲透性（詞條“滲透性”由行業大百科提供）能、保溫性能、隔聲性能等都沒有要求。設計人員如果考慮一種內側安裝的構造，就能簡化施工措施，提高施工效率。
四、設計考慮施工的案例
1、延邊塔旋轉餐廳的外立面幕墻
延邊塔是一個超高層觀光塔，是一個既有建筑幕墻改造工程。建筑位于延邊帽兒山風景區，現場不利于大型機械進出。延邊塔的觀光層有兩層，位于建筑標高163m的位置，雙曲面花瓣鋁板造型從觀光層上一直延伸到觀光層下部。觀光層改造后效果見圖6。
原建筑觀光層采用帶型窗，本次改造調整為構件式玻璃幕墻，幕墻設計的觀光層玻璃幕墻基本節點見圖7。
根據幕墻施工圖，施工人員必須到幕墻外側進行安裝工作，這給項目施工帶來較大困難。通過和設計單位和甲方溝通，施工深化設計將此位置調整為內裝式構件幕墻，得到了設計單位和甲方的認可。這種內裝幕墻構造，先安裝幕墻主龍骨，然后在室內安裝幕墻玻璃，簡化了施工工藝，而且，為后續幕墻使用中出現的玻璃更換提供了便捷。調整后的幕墻施工圖在模型中放樣，擬合了安裝順序和構造，確保其可以實施。三維示意圖見圖8。
2、延邊塔高空鋁板花瓣造型
延邊塔的觀光層外側新增一個鋁板花瓣造型，鋁板造型固定在主體結構上，和主體結構的關系比較復雜。原設計圖給出了造型截面的基本做法，見圖9。由于花瓣鋁板造型復雜，且鋁板造型和主體結構的距離較大，成型和空間定位的難度較大。
通過和幕墻設計單位溝通，我們先將整個鋁板花瓣整體重新建模，對鋁板面進行曲面優化，而且，建模過程調整了造型和主體結構之間的距離，避免出現過大的懸挑支撐。整個造型采用大截面的圓鋼管找型，方便加工，優化后整體模型見圖10。
整個鋁板造型的尺寸較大，如果采用先吊焊接鋼結構后安裝鋁板的方式，則施工難度較大。于是，深化設計將整個鋁板花瓣分解成64個獨立的單元，8種獨立單元，每種單元用不同顏色表達，見圖14。
每個鋁板單元包括支撐的圓形鋼結構和外側的鋁板裝飾，都在工廠進行加工組裝，運到工地后，每個單元體獨立掛接。可以更好的保證鋁板造型的加工和組裝精確。鋁板單元的掛接和單元對接節點三維示意見圖
3、海口免稅城鋁板吊頂
該工程位于海口市，是目前亞洲最大的單體免稅城。該建筑由法國VP建筑事務所設計，中國建筑設計研究院有限公司完成施工圖設計，我司負責外立面幕墻和屋面的設計工作。該項目的金屬外檐尺寸很大，通過主體鋼結構懸挑形成基本外形。建筑師在鋁板吊頂內設計了大量泛光燈。鋁板檐口現場照片見圖12。
如果采用鋁板從外側固定的方式，則施工比較困難，而且，項目泛光燈具維護困難。考慮到吊頂上部主體鋼結構的空間較大，我們在設計時將鋁板吊頂板塊增加附框，和吊頂龍骨在內側進行連接固定，這樣雖然在材料上增加了用量，但方便了施工和維護。其基本節點見圖13示意。
泛光燈具預先安裝在鋁板板塊中，施工人員在吊頂鋼結構內側搭設施工馬道，從吊頂內側安裝鋁板板塊，再將燈具電源連接。施工馬道在施工完成后保留，方便以后進行吊頂鋁板和燈光的維護工作。主體鋼結構檐口內設置的馬道見圖14。
五、總結
幕墻設計應該是幕墻的材料、加工、組裝、安裝到維護的全過程設計。設計人員應全面考慮幕墻施工、幕墻維護遇到的問題。幕墻設計工作不是孤立的，要結合各部門、各專業，包括材料的生產工藝、加工工藝、幕墻組件的組裝工藝和幕墻安裝的施工工藝等。從項目整體出發，為幕墻工程的生產、施工、維護提供合理方向。
參考文獻
[1] 《建筑幕墻》 GB/T21086-2007
[2] 《建筑幕墻施工安全技術標準》T/UCST 002-2018
作者單位：珠海市晶藝玻璃工程有限公司華北設計院
