大型場(chǎng)館類幕墻快速焊接建造技術(shù)與施工工藝優(yōu)化研究

高鵬 李曉宇 時(shí)瑞陽 紀(jì)曉鵬 吳喜元

摘 要：為解決大型場(chǎng)館類幕墻項(xiàng)目一般施工面積大、工期緊，幕墻、機(jī)電、園林等各專業(yè)同時(shí)展開施工，各作業(yè)面極易產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致幕墻施工質(zhì)量與施工工期難以得到保障的問題。以某大型場(chǎng)館幕墻工程施工為背景，運(yùn)用BIM，裝配式，創(chuàng)新無電化施工模式，研發(fā)新型軌道式設(shè)備，將材料下單到最終竣工驗(yàn)收過程中所應(yīng)用的各種管理及技術(shù)方案進(jìn)行總結(jié)提升，最終形成大型場(chǎng)館類幕墻快速施工工藝體系和一套完整的施工方案，實(shí)現(xiàn)大型場(chǎng)館類幕墻快速節(jié)能建造，以期為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大型場(chǎng)館幕墻；快速建造；裝配式；無電化施工模式；新型軌道式設(shè)備

中圖分類號(hào)：TP391.99

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）11-0169-04

Research on rapid welding construction technology and construction technology optimization of curtain wall of large venues

GAO Peng，LI Xiaoyu，SHI Ruiyang，JI Xiaopeng，WU Xiyuan

（China Construction Shenzhen DecorationCo.，Ltd.，Shenzhen 518000，Guangdong China

）

Abstract：In order to solve the problem that curtain wall projects of large venues generally have large construction area and tight construction period，the construction of curtain wall，mechanical and electrical engineering，landscape architecture and other specialties are carried out at the same time，and conflicts are easily generated among various fields，resulting in the difficulty of guaranteeing the quality of curtain wall construction and the construction period.Taking the curtain wall construction of a large venue as the background，BIM，assembly，innovation of non-electrochemical construction modewasused，new track-type equipmentwasstudiedand developed，various management and technical solutions applied in the process of final completion and acceptance of materials were summarized and improved，and finally a rapid construction process system and a complete set of construction schemes for curtain walls of large venues were formed，realizing the rapid and energy-saving construction of large-scale pavilion-type curtain walls，hoping to provide experience for the subsequent construction of similar projects.

Key words：large venue curtain walls;rapid construction;assembly type;no electrification construction mode;new track type equipment

機(jī)場(chǎng)、車站、會(huì)展中心等大型場(chǎng)館類建筑為實(shí)現(xiàn)功能和追求各種風(fēng)格往往造型各異且幕墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)大型場(chǎng)館類幕墻項(xiàng)目一般施工面積大，工期緊，多專業(yè)同時(shí)交叉施工，導(dǎo)致幕墻施工質(zhì)量與施工工期難以得到保障［1-3］。為解決此類問題，以某大型會(huì)展幕墻項(xiàng)目施工為背景，從BIM下單模擬、裝配式施工、無電化施工、新型軌道式設(shè)備輔助四個(gè)方面進(jìn)行闡述，形成大型場(chǎng)館類幕墻快速施工工藝體系，以期為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供經(jīng)驗(yàn)［4-6］。

1 工程概況

工程位于天津市津南區(qū)，是我國北方首個(gè)國家級(jí)超大型會(huì)展中心，總建筑面積138萬 m2，一期展館區(qū)建筑面積47.86萬 m2;二期建筑面積59.86萬 m2，主要由展廳、交通連廊、中央大廳、人行天橋等組成。

該工程幕墻系統(tǒng)共20萬 m2，如圖1所示。整體結(jié)構(gòu)分為展廳、交通連廊及中央大廳部分。按構(gòu)造分為鋁板幕墻、玻璃幕墻、采光頂幕墻等，其中展廳、交通連廊結(jié)構(gòu)為展翅翱翔的海鷗造型。展廳整體長(zhǎng)151.5 m，寬81 m，建筑標(biāo)高為23.9 m，其中13.2 m以下部分為框架式鋁板幕墻以及框架式玻璃幕墻，13.2 m以上部分為框架式玻璃幕墻，見圖2。鋁板幕墻系統(tǒng)面板采用3 mm厚氟碳噴涂鋁板，豎龍骨采用100 mm×100? mm×5? mm、100? mm×100? mm×6? mm及60? mm×80? mm×4? mm厚鍍鋅方鋼，橫龍骨采用L56×4及L63×4厚鍍鋅角鋼。玻璃幕墻系統(tǒng)面板采用8+12A+6 mm鋼化中空玻璃，豎龍骨采用220? mm×70? mm×16? mm×16 mm及295? mm×70? mm×30? mm×16 mm的T型鋼，橫龍骨采用180 mm×70? mm×15? mm×15 mm的T型鋼。

2 工程重難點(diǎn)

2.1 展館面積大

單個(gè)展館施工范圍為118 m×84 m，展館面積的增大加劇了與市政園林單位的交叉作業(yè)頻率，傳統(tǒng)施工措施利用率不高，若采用腳手架進(jìn)行施工，一旦市政園林進(jìn)行作業(yè)，腳手架將會(huì)面臨被迫拆除的風(fēng)險(xiǎn)，難以利用腳手架進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。

2.2 施工作業(yè)困難

對(duì)于該類場(chǎng)館類幕墻項(xiàng)目，裝配式施工可以極大的提高施工效率，達(dá)到快速建造的目的，但在施工中，若是搭設(shè)腳手架進(jìn)行外立面的施工作業(yè)，則腳手架會(huì)與裝配式龍骨產(chǎn)生碰撞，影響腳手架使用安全的同時(shí)也影響了裝配式施工的開展。

2.3 易造成資源浪費(fèi)

相比于其他類型的幕墻項(xiàng)目，場(chǎng)館類幕墻項(xiàng)目會(huì)花費(fèi)更多的設(shè)施設(shè)備，且過程中設(shè)施閑置嚴(yán)重，造成大量的資源浪費(fèi)，成本增加的同時(shí)也不利于節(jié)能環(huán)保［7-10］。

2.4 設(shè)施布置構(gòu)造復(fù)雜

本項(xiàng)目玻璃幕墻完成高度隨鋼結(jié)構(gòu)完成高度高低起伏，給幕墻施工以及施工設(shè)施選型均帶來了一定的困難，常規(guī)設(shè)施難以完全適應(yīng)這種高度變化，設(shè)施布置構(gòu)造復(fù)雜，搭設(shè)難度大，且材料準(zhǔn)運(yùn)也極為不便［11-13］。

3 大型場(chǎng)館類幕墻快速節(jié)能建造工藝體系

快速施工工藝體系包含了項(xiàng)目從材料下單至竣工驗(yàn)收全過程施工技術(shù)及施工方案，主要包括：運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行材料自動(dòng)下單及安裝碰撞模擬，以統(tǒng)一測(cè)量放線，統(tǒng)一深化設(shè)計(jì)，統(tǒng)一排版下單及材料集中加工為主的裝配式施工技術(shù)［14-15］。

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用

3.1.1 編寫Grasshopper程序自動(dòng)進(jìn)行材料下單

因場(chǎng)館類項(xiàng)目施工面積大，周期短，且結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)CAD進(jìn)行材料下單速度慢，錯(cuò)誤率高。針對(duì)這一情況運(yùn)用Rhino+Grasshopper參數(shù)化程序，搭建LOD400深度下料模型，并通過參數(shù)化程序直接導(dǎo)出鋁板下料數(shù)據(jù)、CAD加工圖紙和編號(hào)圖紙。

3.1.2 BIM模型碰撞模擬

BIM模型建立完成之后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)專業(yè)間需配合的各項(xiàng)工序，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行提前評(píng)測(cè)，做好事先的碰撞試驗(yàn)等相關(guān)工作，將需配合解決的難題提前發(fā)現(xiàn)，提前解決［16-18］。

3.2 裝配式施工技術(shù)

3.2.1 “三統(tǒng)一”

（1）統(tǒng)一測(cè)量放線。比對(duì)圖紙與現(xiàn)場(chǎng)的差異，進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一；

（2）統(tǒng)一深化設(shè)計(jì)。推敲設(shè)計(jì)與施工的規(guī)律，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一；

（3）統(tǒng)一排版下單。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和模數(shù)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的統(tǒng)一。

3.2.2 集中加工

根據(jù)裝配式方案，并不是所有材料都能實(shí)現(xiàn)工廠加工成型，在工廠難以加工或是加工成本很高的分項(xiàng)部分，可以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置集中加工區(qū)以彌補(bǔ)加工廠的不足，讓現(xiàn)場(chǎng)用電部分主要集中在集中加工區(qū)，加工區(qū)宜獨(dú)立設(shè)置，與施工區(qū)域采用隔離措施。選址宜設(shè)置在外場(chǎng)材料出入方便，加工材料轉(zhuǎn)運(yùn)快捷地方。

3.2.3 幕墻基層龍骨整體吊裝

1）對(duì)裝配式龍骨的組裝區(qū)域進(jìn)行劃分

依據(jù)海鷗梁高低起伏的造型，將每一空海鷗梁下方的玻璃幕墻劃分為一樘裝配式龍骨，其組裝大小為12 m×11 m，單榀框架質(zhì)量達(dá)9 t。

2）確定吊點(diǎn)的位置

因?yàn)槲菝嬉呀?jīng)施工完畢，會(huì)對(duì)吊臂產(chǎn)生阻礙，因此在吊裝時(shí)，一定是需要將龍骨傾斜一定的角度，使其上端先就位，同時(shí)吊頂也不宜過于靠上，防止汽車吊在將框架提升到安裝高度時(shí)，其大臂剮蹭到屋面造成安全事故。因此，最終將吊點(diǎn)設(shè)置在框架中部偏上1 m部位。

3）吊具的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)時(shí)采用的思路便是設(shè)計(jì)一種夾具，僅僅使用其夾住正中一根立柱，每次使用時(shí)僅需將鋼絲繩與吊具使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，有效降低了鋼絲繩摩擦帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)［19］。依據(jù)設(shè)置集中加工區(qū)—布置胎架—地面拼裝—整體吊裝的方式進(jìn)行了實(shí)施，通過應(yīng)用裝配式在安全方面降低了人員高空作業(yè)的頻率，減少了高空焊接的工作量，有效規(guī)避了高空作業(yè)和焊接作業(yè)帶來的安全隱患。

3.3 無電化施工

對(duì)于此類場(chǎng)館類幕墻項(xiàng)目建設(shè)面積大，施工范圍廣，若是采用常規(guī)的臨電布置方式則會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)快速施工帶來很多阻礙，在本項(xiàng)目實(shí)施中，通過使用中建深圳裝飾有限公司的專利產(chǎn)品移動(dòng)電箱及移動(dòng)焊機(jī)，充分發(fā)揮無電化施工的優(yōu)勢(shì)輔助項(xiàng)目快速建造。

3.4 軌道式吊架及軌道式升降車安裝

考慮到傳統(tǒng)腳手架施工存在種種弊端，會(huì)消耗大量的鋼管及密目網(wǎng)、安全網(wǎng)等，容易造成資源浪費(fèi)，同時(shí)搭設(shè)腳手架還會(huì)影響裝配式吊裝，存在多處安全隱患，綜合考慮施工需求及工期質(zhì)量安全等各方面的要求，采用軌道式升降車軌道式吊架進(jìn)行。

3.4.1 軌道式升降車技術(shù)說明

1）布置L56×4角鋼

L56×4角鋼布置為施工圖所含施工內(nèi)容，考慮到提前將其安裝既可以用于布置軌道，又可以起到安全防護(hù)的作用。因此，該部分嚴(yán)格按照施工圖提前施工；施工完畢后，在其上方布置鐵絲網(wǎng)。

2）布置軌道

槽鋼軌道與L56×4角鋼焊接連接，焊接時(shí)，槽鋼與角鋼交接位置全部滿焊，焊高5 mm，每道焊縫長(zhǎng)度50 mm。

3）升降車改裝

依據(jù)升降車尺寸制作底座，底座采用100 mm×100 mm×5 mm的方鋼焊接而成，并在底座下方4個(gè)角焊接4個(gè)H型行走輪，底座與升降車通過螺栓連接。

4）升降車吊裝

地面組裝完畢后，使用汽車吊將組裝好的升降車吊至13.2 m標(biāo)高處平臺(tái)安裝，安裝時(shí)首先將底座上的H型輪放置在槽鋼上，再進(jìn)行限位安裝;通過一塊鋼板將限位T型輪與底座栓接，T型輪勾住槽鋼凹槽防止傾覆。

3.4.2 軌道吊架技術(shù)說明

1）安裝軌道

吊架軌道采用8#槽鋼，槽鋼與鋼結(jié)構(gòu)工字鋼間焊接，焊高5 mm，每道焊縫長(zhǎng)度100 mm，間隔1 m。

2）吊架制作

吊架地面組裝好后再吊裝，吊架整體尺寸為60 mm×3 500 mm×14 400 mm，吊架立柱采用40 mm×40 mm×3 mm的方鋼。方鋼在接長(zhǎng)時(shí)采用對(duì)接焊，并在接口處兩側(cè)各焊接一塊長(zhǎng)100 mm，寬30 mm，厚10 mm的鋼板用于加強(qiáng)；大橫梁采用L56×4角鋼，小橫梁及側(cè)面斜撐采用L30×3角鋼，爬梯采用外徑30 mm，壁厚2.5 mm的圓鋼；吊架共設(shè)置8層操作層，每層操作層上鋪設(shè)鋼笆網(wǎng)，操作層下方拉設(shè)安全大眼網(wǎng)，操作層四周設(shè)置15 cm高的踢腳板。

3）焊接H型輪

采用100 mm×100 mm×5 mm方鋼制作吊架掛接平臺(tái)，平臺(tái)每一個(gè)立柱下端焊接2個(gè)H型鋼輪。

4）吊架吊裝

地面組裝完畢后，使用25 t汽車吊將其吊裝，吊裝就位后，在100? mm×100? mm×5 mm的方鋼靠室內(nèi)側(cè)安裝防傾覆限位，該限位通過將鋼板與T型輪組裝而成，將其焊接到方鋼上，并勾住槽鋼凹槽，在靠室外側(cè)安裝防脫軌限位，該限位將實(shí)心鋼棒與軸承組合而成，并將鋼棒焊接在方鋼上（見圖2），用于防止行走過程中脫軌。

3.5 軌道式吊架安全結(jié)構(gòu)計(jì)算

3.5.1 操作平臺(tái)結(jié)構(gòu)計(jì)算

采用有限元軟件SAP2000建立特殊預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)模型，并完成了有限元分析與設(shè)計(jì)，計(jì)算模型。其中，L56×56×4角鋼，L30×30×3角鋼，100? mm×100? mm×5? mm鋼方管桿件規(guī)格詳見方案說明，材質(zhì)為Q235B。

3.5.2 軌道式操作平臺(tái)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)受力影響計(jì)算

將軌道式升降平臺(tái)在極限狀態(tài)下產(chǎn)生的反力施加到主體鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行反力復(fù)核，計(jì)算出其對(duì)主體鋼結(jié)構(gòu)的影響［20］。

復(fù)核范圍，6#、7#、8#展廳東西立面B-A至B-J軸，復(fù)核部位：夾壁墻上端標(biāo)高為12.8 m處外側(cè)2根主體工字鋼，復(fù)核內(nèi)容，復(fù)核主體工字鋼是否可以承受升降平臺(tái)傾覆情況下的極限壓力和拉力。傾覆時(shí)升降平臺(tái)一段產(chǎn)生壓力一段產(chǎn)生拉力，最大拉力為16 kN、最大壓力為25.25 kN，見圖3。

載荷施壓其中DEAD為結(jié)構(gòu)自重，軟件自動(dòng)施加，L為支座反力，桿件計(jì)算跨度7 300 mm，容許變形為7 300 mm÷400=18.25 mm>5.6 mm，滿足要求，見圖4。

通過實(shí)際應(yīng)用，我們可以看出軌道吊架及軌道式升降車能適用于幕墻施工，且施工效率更高，操作更為簡(jiǎn)單安全。

4 結(jié)語

通過大型場(chǎng)館類幕墻快速施工工藝體系，在施工圖繪制階段及措施優(yōu)化階段，借助BIM技術(shù)建立三維模型對(duì)工程及措施進(jìn)行三維模擬，幫助施工人員更好的理解，減少了該階段的返工返修，提高了施工效率。在施工階段，借助裝配式施工和無電化施工，提高基層龍骨安裝效率，減少臨電布置時(shí)間，達(dá)到快速施工的目的；過程管理中輔以高效的管理技術(shù)，三者相輔相成，有效解決了大型場(chǎng)館類項(xiàng)目施工面積大，工期緊，施工管理難度大的問題，確保了大型場(chǎng)館類項(xiàng)目保質(zhì)保量的高效完成施工任務(wù)［8］。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 吳根寶.建筑施工組織［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019.

［2］ 何康.淺談施工總承包工程成本控制管理［J］.低碳世界，2019（9）：325-326.

［3］ 李云青.建筑工程項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究［D］：濟(jì)南：山東大學(xué)，2009.

［4］ 劉炫煬，劉德湘.施工組織設(shè)計(jì)在建筑施工管理中的重要性探討［J］.建材與裝飾，2019（20）：152-153.

［5］ 吳曉萌.臨時(shí)工程成本控制常見問題與對(duì)策［J］.工程經(jīng)濟(jì)，2019，29（2）：10-13.

［6］ 張孝營(yíng).BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析［J］.建材與裝飾，2017（29）：129-130.

［7］ 路桂娟，梁乾乾，趙晶晶.BIM技術(shù)在優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究［J］.智能建筑與智慧城市，2023（10）：105-107.

［8］ 龐潔.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.江蘇建材，2023（5）：70-72.

［9］ 封小艷，顧子臣.BIM技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的合理應(yīng)用研究［J］.中華建設(shè)，2023（6）：98-100.

［10］ GB/T 21086—2017，建筑幕墻［S］.

［11］ JGJ 102—2018，玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范［S］.

［12］ 羅曉鋒，唐青松，羅思彬.試論防水密封膠技術(shù)及在裝配式建筑中的應(yīng)用［J］.住宅產(chǎn)業(yè)，2019（1）：36-42.

［13］ 程鵬，孫鵬飛.既有幕墻用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠檢測(cè)方法研究進(jìn)展［J］.中國膠粘劑，2018，27（8）：49-53

［14］ 張文龍.裝配式建筑防水節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)研究［J］.安徽建筑，2019，26（7）：197-198.

［15］ 梅錦輝.淺析建筑裝飾工程中玻璃幕墻施工技術(shù)要點(diǎn)控制［J］.城市建筑，2013（18）：65-65.

［16］ 陳偉.鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)抗沖擊性能試驗(yàn)與數(shù)值研究張晟［J］.粘接，2022，49（8）：142-145.

［17］ 張昱.建筑裝飾工程中玻璃幕墻施工技術(shù)［J］.石材，2023（6）：105-107.

［18］ 王瑞，劉健.金屬板幕墻的施工技術(shù)［J］.科技信息，2009（14）：306-307.

［19］ 邱永泉.復(fù)合單元式幕墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)及反力計(jì)算方法［J］.四川建材，2007（6）：89-90.

［20］ 王彩雪.建筑幕墻結(jié)構(gòu)密封膠加固成果BIM建模研究［J］.粘接，2021，47（9）：124-128.

收稿日期：2023-06-06；修回日期：2023-09-26

作者簡(jiǎn)介：高 鵬（1996-），男，碩士，工程師，研究方向：幕墻施工；E-mail：huiwoqq244@163.com。

引文格式：高 鵬，

李曉宇，時(shí)瑞陽，等.

大型場(chǎng)館類幕墻快速焊接建造技術(shù)與施工工藝優(yōu)化研究［J］.粘接，2023，50（11）：169-172.