论文 | 浅析穹顶幕墙施工技术
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2024-11-12 15:04
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作者：北京江河幕墙系统工程有限公司 高强、李飞、赵忠伟 在建筑幕墙领域，采光顶幕墙较为常见，而穹顶玻璃幕墙比较稀缺，即使有往往也是结构形式复杂，幕墙施工难度极大，但穹顶玻璃幕墙也有其独特优势，比如造型简洁大气、光线自然透明，被广泛应用于大型体育馆、博物馆、商业综合体等建筑项目中。常规施工一般选用搭设脚手架或高空车施工，本项目打破常规思路，大面积采用索网上人平台，有项目部管理人员精细化的施工管理，有合理化的幕墙设计，确保了该项目的施工质量，保证了施工人员安全，顺利完成了幕墙验收，为客户提交了一份满意答卷。
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该项目穹顶玻璃幕墙工程位于辽宁省沈阳市，是某学校校区最有标志性的建筑之一，主体结构形式为管桁架钢结构，穹顶玻璃幕墙为露天构筑物，支座承托于周边建筑三层平台上。穹顶幕墙结构外形为喇叭形，顶部喇叭口为¢18m的开口圆洞，底部为室外硬质铺地广场,总体水平跨度110m，整体钢结构倾角为33°，内高外低，顶底高差28.12m，建筑高度39.970m，属业内罕见的大坡度、大跨度类型的玻璃幕墙穹顶系统。穹顶隐框玻璃幕墙分布为穹顶大面采光部位，整个穹顶共划分为36榀平面玻璃幕墙,每榀玻璃幕墙由141块不同规格的四边形玻璃拼接组成,每榀玻璃幕墙又分七大部分，每部分从上至下分别有2块、3块、4块、5块、6块、7块、8块玻璃错峰排列组成，层次感清晰，排布规律可循，错落有致独居特色。![]()
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本工程主要幕墙系统有穹顶隐框玻璃幕墙、顶部铝板幕墙、穹顶底部天沟及四周的分雪板系统，其中用量最大的是隐框玻璃幕墙系统，位于穹顶大面采光部位，面板选用夹胶钢化玻璃，支撑龙骨选用铝合金喷涂型材，每榀之间是折线过度，折线夹角174.5°，为了保证顺滑过度并适应幕墙构造需要，玻璃铝附框及其配套铝压块设计为圆弧状点接触形式，可有效吸收折线角度偏差，只用一套幕墙系统解决本项目玻璃幕墙构造需要。选用铝合金型材做为幕墙龙骨，简化构造做法，一套铝料既是横梁又是立柱，二者之间通过一个铝角片连接，既能减轻幕墙传递给主体结构的自重荷载，又可避免选用钢龙骨带来的高空焊接，大大提高工作效率。另外在常用金属型材中，在相同的环境中铝合金相对耐腐蚀性也是比较优秀的。![]()
本项目钢结构复杂导致钢结构偏差较大，幕墙保证精度困难，幕墙施工方案需考虑足够的调节空间。为保证安装效果，前期复测钢结构尺寸消耗大量时间。全站仪测点，三维模型模拟，所有幕墙材料均为三维建模提料加工。现场施工以三维模型为基准测量安装。 因穹顶整体展开面积10354㎡，如使用传统满堂脚手架进行施工，材料用量大且搭设周期较长、这样也会导致施工成本的增加。结合本项目实际结构及造型情况，我司决定采用钢丝绳索网平台支撑，铺设错位脚手板作为施工上人平台，来完成本项目的幕墙安装工作。索网搭设在本项目穹顶区域，位于相应的横向檩条下方，钢梁与水平面呈33°夹角，内高外低高差达28.12m，通过铺设错位阶梯式脚手板，不仅全范围覆盖施工区域，还可降低人员行走难度，并起到防滑作用。 钢索选用φ16mm钢丝绳，为适应结构外形需要，钢丝绳纵向呈放射状布置，横向环形布置，类似蜘蛛网式铺设；为确保张紧力，纵向钢丝绳不大于14m应与主体结构固定一次；横向钢丝绳不大于10m应与结构固定一次；钢丝绳形成网格状，纵向钢丝绳布置间距≤2m，横向钢丝绳布置间距≤1.8m，纵横钢丝绳之间每隔一根相互之间在十字相交处通过U型夹固定一次，防止相互之间滑移。 钢丝绳索网铺设完成后，在索网底部悬挂双层大眼网，绑扎位置在索网横、纵钢丝绳交叉主节点位置及钢结构位置，安全网可有效保护施工人员安全，也可避免物件直接坠物到地面。![]()
脚手板板选用不小于50mm的木板，规格为200mm*4000mm，为防止使用过程中脚手板端头损坏，在距脚手板两端80mm处用10号铁丝紧箍两道，木板用铁丝与钢结构和索网进行绑扎固定。木脚手板使用范围广、铺没方法简单、拆卸方便，使用时施工人员行走的脚感较好。为保证后期幕墙过程中施工人员在平台上任意方向可行走，提高幕墙施工过程中的施工效率，索网平台上采用错缝满铺脚手板的方案，可节省约50%的木板使用，从而降低传递给主体结构的自重荷载，减少结构形变。![]()
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为保证幕墙安装精度，施工前期要全面复测钢结构，现场施工以三维模型为基准测量安装。本工程在设计提料初期，为保证幕墙龙骨安装整体进出尺寸统一性，提高安装施工效率，公司安排技术部门专业测量人员对主体钢结构进行整体复测，对钢结构幕墙龙骨生根部位檩条坐标数据进行汇总，并对与理论数据偏差较大部位转接件进行特殊尺寸提料，以便在幕墙龙骨施工过程中，合理吸收钢结构尺寸偏差影响。测量数据为设计三维模型模拟提供了有效支撑，使所有幕墙材料做到三维建模提料加工，与现场结构完全吻合。 首先根据三维犀牛模型图纸定位单榀玻璃幕墙边立柱顶点坐标，并将控制点坐标现场定位，然后用钢线拉通，通过与钢线位置关系，定位玻璃幕墙立柱、横梁位置，最后由底至顶，依次进行安装。![]()
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因穹顶整体高度近40m，需使用汽车吊完成材料垂直运输，吊装位置为顶部圆心位置及穹顶底部两个区域，为加快安装效率，将玻璃放置在定制好的“床架”上，并用绑带绑扎，可防止防吊装过程中玻璃发生滑落，通过“床架”进行吊装，每次吊装玻璃数量不超过8块，吊装到位后，由施工人员按落架顺序进行依次安装。本项目采用压块固定副框，安装高效方便。![]()
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通过对穹顶幕墙施工技术的研究和分析，我们发现穹顶幕墙的施工不仅需要具备扎实的技术能力，还需要科学的施工方案和合理的施工措施，例如在涉及穹顶幕墙类型的措施选择上，尽可能简化幕墙构造，选用一些特殊平台措施（如索网），改变传统思路做法，更有利于提高施工质量，并加快施工进度；大型钢结构尺寸偏差如何合理的吸收也是本项目解决的重点。希望通过本项目应用案例，能为同类幕墙的施工提供参考，共同推动行业进步。 ![]()
