西非地區(qū)沿海城市全立面石材外幕墻施工技術(shù)

肖長(zhǎng)輝

上海建工集團(tuán)股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200032

針對(duì)西非地區(qū)沿海城市空氣中常年鹽霧重、雨季濕度大，以及氣溫高、風(fēng)沙大的氣候特點(diǎn)，采取有效措施解決了暴露在空氣中的金屬材料在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生銹蝕和密封膠施工質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題。針對(duì)因項(xiàng)目造型需要而產(chǎn)生的石材幕墻面挑出結(jié)構(gòu)跨度大的情況，提出相應(yīng)的方案，解決了工程難題。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中國(guó)援多哥政府辦公樓項(xiàng)目位于首都洛美二區(qū)，占地面積28 710 m2，總建筑面積20 090 m2，由A、B、C、D四個(gè)區(qū)組成，其中A、B、C三個(gè)區(qū)為辦公區(qū)，地下2層，層高3.6 m，地上4層（局部3層），第1層層高4.5 m，第2～3層層高均為4.2 m，第4層層高4.24 m，框架結(jié)構(gòu)，總高度22.8 m；D區(qū)為會(huì)議廳，地上1層，層高6.74 m（圖1）。

1.2 石材外幕墻設(shè)計(jì)概況

圖1 項(xiàng)目鳥(niǎo)瞰圖

本項(xiàng)目室外石材幕墻總面積約9 776 m2，其中：A區(qū)石材幕墻面積3 184.93 m2，東側(cè)面長(zhǎng)17.9 m、高16.7 m，南側(cè)長(zhǎng)42.5 m、高16.7 m，西側(cè)64.4 m、高16.7～20.9 m，北側(cè)長(zhǎng)42.5 m、高20.9 m，石材板塊基本尺寸從700 mm×800 mm到800 mm×950 mm不等 ；B區(qū)石材幕墻面積2 322.73 m2，北側(cè)長(zhǎng)80.78 m、高22.5 m，南側(cè)面的石材外幕墻呈“∩”形，即兩側(cè)的長(zhǎng)均為5.3 m、高22.5 m，上面長(zhǎng)80.78 m、高3.8 m，石材板塊基本尺寸從550 mm×800 mm到700 mm× 950 mm不等；C區(qū)石材幕墻面積3 248.39 m2，北側(cè)長(zhǎng)42.5 m、高20.9 m，東側(cè)長(zhǎng)64.4 m、高16.7～20.9 m，南側(cè)長(zhǎng)46.3 m、高16.7 m，西側(cè)長(zhǎng)17.9 m、高16.7 m，石材板塊尺寸同A區(qū)；D區(qū)石材幕墻面積1 020 m2，長(zhǎng)41.4 m、寬22.65 m、高8.0 m，石材板塊基本尺寸從517 mm×880 mm到637 mm× 950 mm不等。本石材幕墻的固定形式為干掛花崗巖板材石材幕墻，板材厚度30 mm，根據(jù)外立面造型要求，幕墻外表面挑出結(jié)構(gòu)外墻面800～1 200 mm；石材外幕墻龍骨均采用鋼龍骨。

1.3 氣候條件

項(xiàng)目位于北緯6°左右，東經(jīng)1°02'，南瀕大西洋幾內(nèi)亞灣，東鄰貝寧，西面為加納，北面與布基納法索接壤；南部屬于熱帶雨林氣候，北部屬熱帶草原氣候。全年分四季：11月中旬至次年3月為大旱季，3月至7月中旬為大雨季，8至9月為小旱季，9月底至11月中旬為小雨季。最冷月月平均最低氣溫23.5 ℃，最熱月月平均最高溫度33.5 ℃。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 當(dāng)?shù)亟ㄖY源匱乏，外裝飾工程實(shí)施需周密籌劃

多哥共和國(guó)是西非國(guó)家，包括首都洛美在內(nèi)的建筑資源匱乏，沒(méi)有完整獨(dú)立的建筑工程規(guī)范，建筑裝飾材料基本是進(jìn)口為主，建筑工人技術(shù)水平較低。本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工，建筑材料到主要技術(shù)工人，全部來(lái)自中國(guó)，因此，必須進(jìn)行周密的安排才能按時(shí)、高質(zhì)量地完成。

2.2 當(dāng)?shù)乜諝鉂穸燃胞}霧較大，金屬構(gòu)件易銹蝕

洛美緊鄰大西洋幾內(nèi)亞灣，濕度大、空氣中鹽霧重，暴露在空氣中的金屬構(gòu)件表面易被侵蝕而產(chǎn)生銹蝕，影響石材幕墻的使用壽命，必須采取有效技術(shù)措施加以避免。

2.3 石材幕墻面挑出結(jié)構(gòu)外墻面大，鋼構(gòu)架易變形

由于造型需要，石材幕墻面挑出結(jié)構(gòu)外墻面大部分均在800～1 000 mm范圍，最大挑出長(zhǎng)度達(dá)到1 200 mm。在安裝受力鋼支撐及主次鋼龍骨時(shí)，必須進(jìn)行詳細(xì)的深化設(shè)計(jì)計(jì)算，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求施工，確保鋼架不發(fā)生位移、變形等。

3 主要技術(shù)措施

3.1 因地制宜，應(yīng)用中國(guó)技術(shù)克服當(dāng)?shù)刭Y源不足難題

1）針對(duì)多哥共和國(guó)沒(méi)有完整獨(dú)立的建筑設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，經(jīng)雙方商定全部采用中國(guó)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收?；诋?dāng)?shù)卣枨蠛兔癖婏L(fēng)俗習(xí)慣，在外幕墻石材顏色和材質(zhì)選擇上充分考慮當(dāng)?shù)卣痛蟊姷南埠?，?jīng)反復(fù)比選，最終確定的石材顏色和材質(zhì)完全體現(xiàn)政府辦公樓既莊重又現(xiàn)代的風(fēng)格，得到了一致認(rèn)可。

2）在技術(shù)準(zhǔn)備方面，自項(xiàng)目開(kāi)工起就著手幕墻的深化設(shè)計(jì)，主要針對(duì)幕墻石材板塊分割尺寸、固定方式、板塊之間縫隙處理、陰陽(yáng)角石材相交方式、結(jié)構(gòu)內(nèi)埋件的布置和規(guī)格等進(jìn)行深化落實(shí)。做到預(yù)先把圖紙問(wèn)題解決在國(guó)內(nèi)，不把問(wèn)題留到遠(yuǎn)離中國(guó)的施工現(xiàn)場(chǎng)。

3）在資源組織方面，首先按照計(jì)劃在結(jié)構(gòu)施工前將預(yù)埋件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，由專業(yè)人員協(xié)助結(jié)構(gòu)施工人員隨結(jié)構(gòu)施工完成預(yù)埋；其次是在結(jié)構(gòu)完成后對(duì)外立面進(jìn)行全尺寸復(fù)核，確保加工的幕墻鋼骨架尺寸準(zhǔn)確，避免因現(xiàn)場(chǎng)切割造成桿件防腐涂層破壞，影響鋼構(gòu)件的耐久性；最后，在石材板塊從國(guó)內(nèi)發(fā)運(yùn)前按不同建筑立面進(jìn)行排版編號(hào)，確保顏色均勻，數(shù)量準(zhǔn)確，同時(shí)按照海運(yùn)加陸運(yùn)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行板塊包裝，盡量減少運(yùn)輸過(guò)程損耗。

3.2 從設(shè)計(jì)上采取措施防止金屬構(gòu)件出現(xiàn)鹽腐銹蝕

對(duì)隱蔽鋼材表面全部進(jìn)行熱浸鍍鋅處理，鋅膜厚度符合如下規(guī)定：鋼厚度≥6 mm，鍍鋅層局部厚度≥70 μm、平均厚度≥85 μm；鋼板厚度3～6 mm，鍍鋅層局部厚度≥55 μm、平均厚度≥70 μm。外露鋼材表面進(jìn)行氟碳噴涂處理，螺釘、墊圈等附件選用不銹鋼件，連接角碼采取表面鍍鋅防腐處理，所有密封件為耐腐蝕的非金屬材料，不同金屬材料之間加設(shè)絕緣墊片，以防止雙金屬腐蝕。

3.3 幕墻系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目預(yù)埋件全部在國(guó)內(nèi)采購(gòu)、加工、鍍鋅，完成后再發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。預(yù)埋板為200 mm×300 mm×10 mm的鋼板，幕墻主龍骨為120 mm×60 mm×5 mm方鋼管，其左右基本間距為1 200 mm。次龍骨為50 mm×50 mm×5 mm方鋼管和50 mm×4 mm等邊角鐵，水平鋼支撐為14#雙槽鋼（圖2），連接件為鋁合金鋼掛件；主龍骨接長(zhǎng)連接采用105 mm×45 mm×5 mm方鋼管套接。

圖2 豎向主龍骨支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意

3.3.1 內(nèi)力計(jì)算

通過(guò)對(duì)長(zhǎng)懸臂水平和斜撐鋼構(gòu)件、立柱連接伸縮縫、耐候膠膠縫進(jìn)行計(jì)算，全部滿足規(guī)范要求[1]。

3.3.2 板塊分割

為達(dá)到尺寸合理、外形美觀的效果，本工程在深化設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分考慮主要層高為4.5 m和4.2 m的特點(diǎn)，結(jié)合外立面線條，石材幕墻板塊分割按照寬度統(tǒng)一為900 mm，高度為600 mm和500 mm這兩種。如此分割，既達(dá)到了美觀效果又最大限度地控制了石材的加工損耗。針對(duì)建筑物每區(qū)外輪廓長(zhǎng)度在40～80 m，并超過(guò)規(guī)范規(guī)定值的情況，為了避免建筑物受到外界溫度的影響，每區(qū)又設(shè)置兩條溫度縫，溫度縫兩側(cè)的石材與石材之間采用柔性連接。

3.4 過(guò)程管控措施

3.4.1 石材板塊的選擇

石材采用中國(guó)山東日照單縣生產(chǎn)的厚30 mm石材，經(jīng)抽樣試驗(yàn)，彎曲強(qiáng)度大于10 MPa，吸水率滿足規(guī)范要求。加工過(guò)程中按照規(guī)范進(jìn)行抽檢，確保彎曲強(qiáng)度和吸水率達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4.2 鍍鋅層厚度監(jiān)控

石材幕墻所用的鋼材，在采購(gòu)后直接送至鍍鋅廠進(jìn)行熱浸鍍鋅。鍍鋅期間，派技術(shù)人員在鍍鋅廠家全過(guò)程監(jiān)控；并對(duì)已鍍鋅的半成品抽樣，并用測(cè)厚儀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有露鍍鋅或鍍鋅層厚度不達(dá)標(biāo)的，要求廠家重新熱鍍鋅處理，必須確保鍍鋅厚度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定要求。

3.4.3 材料運(yùn)輸儲(chǔ)存保管

針對(duì)多哥洛美地區(qū)的氣候條件，幕墻所涉及的鋼板預(yù)埋件、鋼骨架材料、掛板掛鉤、石板、結(jié)構(gòu)膠和密封耐候膠等，在國(guó)內(nèi)進(jìn)行滿足海運(yùn)加陸運(yùn)要求的包裝，按照物資采運(yùn)計(jì)劃，通過(guò)集裝箱海運(yùn)，分期、分批抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。本項(xiàng)目幕墻物資都需要提前一個(gè)月抵達(dá)，以便進(jìn)行清點(diǎn)驗(yàn)收。抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的金屬材料和膠類物資全部存放在倉(cāng)庫(kù)貨架上保持干燥，石材板塊按照編號(hào)分別堆放在建筑物周圍，設(shè)置圍欄和警示牌并用油布覆蓋保護(hù)。

4 重點(diǎn)施工工藝

4.1 預(yù)埋件施工工藝

本項(xiàng)目辦公區(qū)A、B、C三個(gè)區(qū)，由于立面長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，又將每個(gè)區(qū)劃分為3小段，即A1、A2、A3，B1、B2、B3，C1、C2、C3，幕墻固定埋件按照上述區(qū)段隨結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行預(yù)埋。固定埋件采用專用鍍鋅預(yù)埋件，預(yù)埋件在主體混凝土中與鋼筋點(diǎn)焊固定，確保埋件準(zhǔn)確。為確保豎向支點(diǎn)的間距要求，在外墻窗臺(tái)處另設(shè)置一道C25鋼筋混凝土圈梁。預(yù)埋件施工期間，為避免與結(jié)構(gòu)施工干擾和交叉作業(yè)，提前對(duì)兩專業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證在同一區(qū)不能出現(xiàn)上下層同時(shí)交叉作業(yè)的情況。

4.2 高溫條件下測(cè)量放線

當(dāng)?shù)匕滋鞖鉁剌^高，早晚與午間的溫差也較大，為確保測(cè)量放線及定位的精度，在相同時(shí)段進(jìn)行測(cè)量放線，避免因測(cè)量時(shí)段不同導(dǎo)致的誤差。另外，避開(kāi)溫度最高的時(shí)段施工，保證操作人員的安全，提高效率和準(zhǔn)確率。

4.3 鋼龍骨施工及防腐修補(bǔ)

在項(xiàng)目完成框架結(jié)構(gòu)施工后，由專人對(duì)各層結(jié)構(gòu)施工階段預(yù)埋的幕墻埋件進(jìn)行檢查，當(dāng)埋件的數(shù)量和位置確認(rèn)無(wú)誤后安裝鋼龍骨。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，豎向鋼龍骨為鍍鋅方管，規(guī)格為120 mm×60 mm×5 mm，通過(guò)從混凝土結(jié)構(gòu)伸出的14#雙槽鋼連接，14#雙槽鋼與主體結(jié)構(gòu)的埋件滿焊連接；同時(shí)，每層設(shè)有14#槽鋼加焊斜鋼支撐（該鋼支撐是保證幕墻施工質(zhì)量、安全的關(guān)鍵和核心）；然后在每層樓的水平鋼支撐的自由端，自上而下用鋼絲拉鉛垂線，自下而上依次安裝豎向主鋼龍骨，保證同一墻面上的水平鋼支撐外端在同一平面上誤差在±1 mm內(nèi)；鋼龍骨豎向接長(zhǎng)連接采用套接，下端采用2φ12 mm高強(qiáng)螺栓連接固定，上端采用承插式，以便豎向鋼龍骨自由伸縮（圖3）。待所有鋼龍骨安裝完成并經(jīng)檢查驗(yàn)收通過(guò)后，再進(jìn)行銹漆處理。補(bǔ)漆前先將焊接部位進(jìn)行仔細(xì)清理并除去周邊銹跡和雜物，再用刷子和干布進(jìn)行表面灰塵處理，用環(huán)氧富鋅漆對(duì)焊接部位進(jìn)行防腐處理，分兩次涂刷完成。

圖3 豎向主龍骨接長(zhǎng)示意

4.4 板塊安裝及接縫處理

安裝時(shí)，自下而上逐排安裝，拼縫采用厚8 mm的專用限位器，每一側(cè)面設(shè)兩個(gè)點(diǎn)，確保拼縫寬窄一致。安裝過(guò)程中，隨時(shí)檢查相鄰石材的垂直度、平整度及縫寬。拼縫打膠前，先在拼縫兩側(cè)貼美紋紙，然后自上而下打膠。

5 實(shí)施效果

石材幕墻安裝完成至順利通過(guò)工程竣工驗(yàn)收，經(jīng)歷了大旱季、大雨季等惡劣環(huán)境的影響和考驗(yàn)，石材幕墻外觀無(wú)褪色、變色，相鄰兩石塊板材之間未發(fā)生缺棱掉角和明顯位移等現(xiàn)象。建筑物在裝飾裝修期間逐層加載以后，每月通過(guò)儀器監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)或受力鋼架下沉等變形問(wèn)題，完全符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[2]。

6 結(jié)語(yǔ)

在西非地區(qū)進(jìn)行墻面石材干掛施工，既要考慮當(dāng)?shù)刭Y源匱乏以及特殊的氣候與作業(yè)條件，也要重視運(yùn)用合理的設(shè)計(jì)方法、先進(jìn)的施工流程和施工方法。針對(duì)該項(xiàng)目，從材料采購(gòu)、金屬構(gòu)件的處理、特殊部位的設(shè)計(jì)、施工工藝和工序等方面進(jìn)行統(tǒng)籌安排，解決了濕度大、空氣中鹽霧重等對(duì)石材幕墻系統(tǒng)耐久性的影響以及大懸挑要求對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特殊要求等問(wèn)題，確保類似項(xiàng)目在非洲地區(qū)得到繼續(xù)運(yùn)用和發(fā)展。