廣州西塔單元式幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

廣州西塔單元式式幕墻系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)與施工技技術(shù)摘要：?jiǎn)卧侥粔κ峭ㄍㄟ^(guò)幕墻板塊塊上下左右相相互插接形成成等壓腔來(lái)確確保建筑外圍圍護(hù)的水密及及氣密性能的的。而廣州西西塔幕墻工程程的建筑理念念是成就一個(gè)個(gè)晶瑩剔透“三角水晶體”造型，如何何既能滿足建建筑師對(duì)雙曲曲面造型追求求的同時(shí)，又又能夠以平面面單元板塊確確保實(shí)現(xiàn)幕墻墻“遮風(fēng)擋雨”的功能，這這對(duì)幕墻的系系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施施工技術(shù)都提提出了更高的的要求。關(guān)關(guān)鍵詞：空間間模型；以平平代曲；拋物物線；防水；；測(cè)量；施工工技術(shù)廣州州珠江新城西西塔項(xiàng)目坐落落在廣州市珠珠江新城花城城大道以南，珠珠江大道以西西，西邊毗鄰鄰富力中心，南南邊為第二少少年宮。廣州州珠江新城西西塔項(xiàng)目處在在新城市中軸軸線與珠江觀觀景軸的焦點(diǎn)點(diǎn)上，其新穎穎的結(jié)構(gòu)體系系，優(yōu)美的建建筑外觀，已已經(jīng)成為珠江江江畔的一道道亮麗的風(fēng)景景線和廣州市市新的城市名名片。廣廣州西塔整個(gè)個(gè)建筑造型別別致，首先在在平面上由隱隱框折線玻璃璃拼成圓弧半半徑分別為71m和10m的大小圓弧弧，大小圓弧弧圓滑連接組組成圓潤(rùn)的三三角。再在高高度方向有規(guī)規(guī)律的按5100m為半徑的圓圓弧層疊起來(lái)來(lái)，使建筑的的整個(gè)體量由由底部不斷向向上放大，在在第31層處達(dá)到峰峰值后順滑的的內(nèi)縮，直至至最頂部103層。隱含不不露框的折線線玻璃板塊組組成了璀璨奪奪目的各個(gè)發(fā)發(fā)散的反射面面，充分還原原了建筑師晶晶瑩剔透的“三角水晶體”的雙曲面設(shè)設(shè)計(jì)造型，形形成修長(zhǎng)、閃閃爍、流動(dòng)的的水晶效果。結(jié)結(jié)構(gòu)體系新穎穎，建筑外觀觀優(yōu)美，但是是幕墻系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)與施工的的難度很大，極極具挑戰(zhàn)性。外外觀效果見(jiàn)右右圖。一一、單元式幕幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)1．

雙曲面空間間模型的構(gòu)成成如左圖圖所示，單元元式幕墻的折折線板塊在平平面上由半徑徑為71m和10m的大小圓弧弧圓滑連接組組成圓潤(rùn)的三三角。在立面面上大小圓弧弧都處在5100m為半徑的圓圓弧上，由此此形成平面以以及立面上兩兩個(gè)方向的曲曲度-------雙曲面。大大小圓柱面經(jīng)經(jīng)過(guò)層疊、平平移錯(cuò)位、旋旋轉(zhuǎn)、搭接四四個(gè)動(dòng)作最終終形成圓潤(rùn)的的三角水晶體體。大小弧之之間的調(diào)整格格板塊起圓弧弧過(guò)渡的作用用。大小小弧板塊均由由矩形板塊組組成，單元式式玻璃板塊的的主要分格為為：酒店層：：（1500，1000）×33755mm；辦公層：：（1500，1000）×45000mm。調(diào)整格板板塊由梯形板板塊組成。也也就是說(shuō)把所所有的問(wèn)題集集中在調(diào)整格格板塊上，由由調(diào)整格板塊塊的特殊構(gòu)造造來(lái)解決以平平代曲的問(wèn)題題。由于于每層圓柱面面進(jìn)行了相應(yīng)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，其其旋轉(zhuǎn)幅度以以31F為界，形成成了兩種不同同的狀態(tài)：下下部外倒，上上部?jī)?nèi)傾。1.1

外傾的情況況下部外外倒，角度由由-1.633°至0°不等；由于于下部圓柱面面的外倒旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，使單元板板塊上部橫梁梁處兩端高，中中間低，每層層因角度不同同而高低差不不同，最大達(dá)達(dá)到94mm。1.2

內(nèi)倒的情況況上部?jī)?nèi)內(nèi)傾，由0°至+4.599°不等，而由由于上部圓柱柱面的內(nèi)傾旋旋轉(zhuǎn)，使單元元板塊橫梁中中間高，兩邊邊低，每層因因角度不同而而高低差不同同，最大達(dá)到到140mm。下部部外倒和上部部?jī)?nèi)傾這兩種種狀態(tài)，給單單元式幕墻等等壓腔的構(gòu)造造以及如何確確保幕墻水密密氣密性能均均帶來(lái)了一系系列難題。2．

單元板以平平代曲的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)對(duì)于大大小弧板塊來(lái)來(lái)說(shuō)，由于均均為矩形板塊塊，其玻璃面面夾角固定為為178.779度和174.227度。通過(guò)對(duì)對(duì)大小弧板塊塊的鋁合金公公母槽分別開(kāi)開(kāi)模，以兩套套不同的模具具來(lái)適應(yīng)上述述兩個(gè)不同角角度。而而對(duì)于調(diào)整格格板塊來(lái)說(shuō)，針針對(duì)其均為梯梯形板塊的特特點(diǎn)，采取兩兩種不同的組組合形式。對(duì)對(duì)于玻璃面夾夾角大于176.553度的所有角角度用大弧模模具來(lái)調(diào)節(jié)適適應(yīng)。鋁合金金公母槽的對(duì)對(duì)插角度不變變?yōu)?78.779度，通過(guò)旋旋轉(zhuǎn)橫梁與玻玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)角角度變化。對(duì)對(duì)于玻璃面夾夾角小于176.553度的所有角角度用小弧模模具來(lái)調(diào)節(jié)適適應(yīng)。鋁合金金公母槽的對(duì)對(duì)插角度不變變?yōu)?74.227度，通過(guò)旋旋轉(zhuǎn)橫梁與玻玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)角角度變化。廣州西塔塔幕墻雙曲面面造型以平代代曲的模型中中，單元板一一定會(huì)存在四四點(diǎn)不共面的的情況，并且且全部集中在在調(diào)整格板塊塊。實(shí)踐證明明：經(jīng)過(guò)精心心建模，將四四點(diǎn)不共面（翹翹曲）的幅度度控制在合理理的范圍內(nèi)，單單元式幕墻以以平代曲是完完全可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。3．

拋物線水槽槽的防水設(shè)計(jì)計(jì)通過(guò)上上述模型可知知：由于每層層圓柱面進(jìn)行行了旋轉(zhuǎn)，使使單元板塊的的橫梁出現(xiàn)兩兩端與中間高高低不同的情情況，整個(gè)單單元板塊的橫橫梁呈現(xiàn)出一一個(gè)拋物線型型。拋物線型型水槽的防水水設(shè)計(jì)成為亟亟待解決的問(wèn)問(wèn)題。3.1

合理構(gòu)造單單元式幕墻的的等壓腔單元式幕墻墻的鋁合金公公母槽由于其其對(duì)插的構(gòu)造造要求以及加加工工藝的要要求，形成了了C形開(kāi)口的截截面形式。但但這種截面形形式對(duì)單元企企料的抗扭性性能有一些消消極影響，為為了消除這些些不利影響，在在鋁合金公槽槽的中部每隔隔800mm設(shè)置一塊鋁鋁掛鉤以確保保公母槽始終終共同工作。同同時(shí)還增加了了企料的整體體剛度，使公公母槽的配合合更加緊密，有有效避免了在在風(fēng)壓作用下下鋁合金公母母槽張口的可可能。單元式式幕墻的鋁合合金公母槽與與鋁合金上下下橫梁的對(duì)插插構(gòu)造是完全全靠膠條來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)其水密、氣氣密性能和結(jié)結(jié)構(gòu)傳力的。通通過(guò)合理選用用不同硬度不不同壓縮量的的膠條，在公公母槽與上下下橫梁的最內(nèi)內(nèi)側(cè)則選用較較高硬度較小小壓縮量的膠膠條以確保公公母槽結(jié)構(gòu)的的傳力，確保保了鋁合金幕幕墻系統(tǒng)整體體結(jié)構(gòu)安全；；而在公母槽槽與上下橫梁梁的外側(cè)選用用較低硬度較較大壓縮量的的膠條以確保保槽口的始終終密封從而保保證幕墻的水水密、氣密性性能，形成有有效的等壓腔腔。3.2

有效組織單單元式幕墻的的排水路徑單元式幕幕墻的排水路路徑始終遵循循“分層排水、錯(cuò)錯(cuò)層排出”的原則，分分成前腔雨水水與后腔雨水水兩種不同情情況。外界雨雨水通過(guò)批水水膠條進(jìn)入前前腔后因自重重而下落由單單元板塊的底底部自然排出出可稱為前腔腔雨水。后腔腔雨水是指少少量的前腔雨雨水進(jìn)一步越越過(guò)一次密封封膠條進(jìn)入后后腔而形成的的。后腔雨水水本身數(shù)量已已較少，并且且在自重的作作用下會(huì)沿著著鋁合金企料料不斷下落，直直至在單元板板塊底部進(jìn)入入的下一個(gè)單單元板塊的接接水槽中再由由專門構(gòu)造的的排水小腔排排出后腔進(jìn)入入前腔，沿著著鋁合金企料料下落至下一一單元的水平平批水膠片處處最后徹底排排出。3.3

單元板塊間間設(shè)置擋水膠膠皮，切斷雨雨水匯集線路路由于整整個(gè)單元板塊塊的橫梁呈現(xiàn)現(xiàn)出一個(gè)拋物物線型，在單單元板塊間設(shè)設(shè)置擋水膠皮皮，完全切斷斷了雨水匯集集線路，使雨雨水能夠按單單元板塊分塊塊各自排出，大大大減小了雨雨水由于長(zhǎng)期期匯集不斷積積聚而帶來(lái)的的滲漏可能。4．

設(shè)備層及避避難層單元板板塊的后裝設(shè)設(shè)計(jì)廣州州西塔主塔樓樓幕墻總高度度434米左右，總總共103層，其中04F到103F均為單元式式幕墻,其間12-133F、30-311F、48-499F、66-677F的全部以及73F、81F的局部為設(shè)設(shè)備層和避難難層。設(shè)備層層和避難層單單元板塊的后后裝設(shè)計(jì)為整整個(gè)幕墻單元元板塊的安裝裝劃分施工區(qū)區(qū)段提供了可可能。二二、單元式幕幕墻施工技術(shù)術(shù)廣州西西塔雙曲面單單元式幕墻的的獨(dú)特性對(duì)傳傳統(tǒng)的幕墻施施工技術(shù)提出出了挑戰(zhàn)，這這就要求技術(shù)術(shù)人員不斷深深入研究施工工方法，改進(jìn)進(jìn)施工工藝，總總結(jié)安裝規(guī)律律，摸索出一一條切實(shí)可行行的路子。1．

單元式幕墻墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)廣州西塔塔單元式玻璃璃幕墻結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)如下：1)根據(jù)主塔樓樓單元式幕墻墻的分格圖，玻玻璃板塊形狀狀為：長(zhǎng)方形形和梯形（調(diào)調(diào)整塊）兩種種。前者約占占總量的90%。長(zhǎng)方形玻玻璃板塊規(guī)格格主要有四種種：（1）1500××4500mmm;（2）1000××4500mmm（3）1500××3375mmm（4）1000××3375mmm玻璃采采用8+1.552PVB++8+12AAIR+100半鋼化夾膠膠中空玻璃。板板塊單元的最最大重量可達(dá)達(dá)600公斤以上。如如此超大規(guī)格格的單元玻璃璃板塊，從制制作、運(yùn)輸?shù)降桨惭b都有很很大的難度。2)單元板塊采采用橫滑式結(jié)結(jié)構(gòu),這樣不僅給給施工安裝帶帶來(lái)很大方便便,而且極大地地提高了工程程進(jìn)度和質(zhì)量量。3)在相鄰單元元板塊上橫梁梁伸縮縫處設(shè)設(shè)置水槽芯套套和擋水膠片片，能夠有效效防止雨水向向室內(nèi)滲漏。2．

安裝總體思思路西塔塔塔樓幕墻總總高度434米，31F層為外形最最鼓處，幕墻墻外表面上、下下兩端距31F垂直距離偏偏移分別為8.4米和2米左右。外外墻自04F到103F均為單元式式板塊,其間在12-133F、30-311F、48-499F、66-677F為單元玻璃璃百頁(yè)板塊及及73F、81F為局部單元元式玻璃百頁(yè)頁(yè)板塊。整個(gè)外墻單單元板塊分如如下施工區(qū)：：A區(qū)（4-11F）、B區(qū)（14-299F）、C區(qū)（32-477F）、D區(qū)（50-655F）、E區(qū)（68-699F）、F區(qū)（70-1004F）、H區(qū)（設(shè)備及及避難層）。板板塊自下往上上安裝，各區(qū)區(qū)可在不同立立面同時(shí)施工工，同區(qū)同立立面各層可依依次踏步式安安裝。這樣，可可最大限度的的利用勞動(dòng)力力、空間和時(shí)時(shí)間，以保障障整個(gè)的施工工工期。幕墻板塊運(yùn)運(yùn)輸采用塔吊吊分別在12-133F、30-311F、48-499F、66-677F和70F段設(shè)置周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)卸料平臺(tái)，并并在每段之間間設(shè)置兩個(gè)臨臨時(shí)卸料平臺(tái)臺(tái)。70F以下各層通通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)層來(lái)來(lái)安裝板塊，70F以上通過(guò)內(nèi)內(nèi)庭直接將板板塊轉(zhuǎn)運(yùn)到各各樓層。通過(guò)過(guò)合理安排板板塊加工和垂垂直運(yùn)輸計(jì)劃劃，確保將板板塊按時(shí)的運(yùn)運(yùn)送到樓層，從從而為板塊的的順利安裝創(chuàng)創(chuàng)造有利的條條件。3．

單元板塊的的吊運(yùn)和安裝裝A、適用于A區(qū)（4~11）層單元式式幕墻的施工工方法。此部分單元元板塊利用總總包塔吊運(yùn)到到12層的卸料平平臺(tái)，借助卷卷?yè)P(yáng)機(jī)將板塊塊單元吊運(yùn)至至各樓層。板板塊吊運(yùn)時(shí)，采采用電動(dòng)玻璃璃吸盤將板塊塊運(yùn)到樓層邊邊，利用卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)將板塊吊吊運(yùn)至相關(guān)樓樓層。吊裝順順序?yàn)椋簭臇|東立面四層A2軸單元板塊塊開(kāi)始，按逆逆時(shí)針?lè)较虻醯跹b，其步驟驟如下：1.

板塊吊裝前前的準(zhǔn)備①

檢查準(zhǔn)備吊吊裝板塊的完完好性，核對(duì)對(duì)板塊標(biāo)號(hào)；；②

卷場(chǎng)機(jī)及電電動(dòng)吸盤機(jī)就就位，電動(dòng)葫葫蘆固定在安安裝層的上一一層；③

安裝單元板板塊吊裝夾具具（將水槽芯芯固定在橫框框上作為吊點(diǎn)點(diǎn)）并確認(rèn)其其可靠性；④

確認(rèn)對(duì)講機(jī)機(jī)通話的可靠靠性；⑤

確認(rèn)所有參參與吊裝人員員已指定位置置。2.

單元板塊上上行過(guò)程①

吊裝時(shí)卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)在指揮人人員的指示下下，緩緩提升升板塊；②

當(dāng)板塊在上上行過(guò)程中，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)層板塊安安裝層和上一一層均設(shè)4人負(fù)責(zé)吊運(yùn)運(yùn)，確保板塊塊不與樓板發(fā)發(fā)生碰撞。3.

單元板塊下下行過(guò)程：①

單元板塊的的下行過(guò)程由由板塊吊裝上上一層的指揮揮人員負(fù)責(zé)指指揮；②

單元板塊在在下行過(guò)程應(yīng)應(yīng)確保所有經(jīng)經(jīng)過(guò)層都有人人員監(jiān)控，防防止板塊在風(fēng)風(fēng)力作用下與與樓體發(fā)生碰碰撞。4.

單元板塊的的插接就位；；①

單元板塊的的插接就位，由由單元板塊吊吊裝層和上一一層人員共同同完成；②

單元板塊下下行至單元板板塊掛點(diǎn)與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接件高度之之間相距200mm時(shí)，命令板板塊停止下行行，并進(jìn)行單單元板塊的左左右方向插接接；③

在左右方向向插接完成后后，在控制左左右接縫尺寸寸的情況下命命令板塊繼續(xù)續(xù)下行，此時(shí)時(shí)，由板塊安安裝層人員借借助操作平臺(tái)臺(tái)負(fù)責(zé)單元體體掛件與轉(zhuǎn)接接件的對(duì)接，板板塊安裝層人人員負(fù)責(zé)上、下下兩單元板塊塊的插接。④

確認(rèn)單元板板塊的掛點(diǎn)，左左右插接，上上、下插接都都已安裝到位位后，拆除吊吊具，進(jìn)行板板塊調(diào)整。5.

單元板塊的的調(diào)整①

單元板塊的的微調(diào)借借助水平儀通通過(guò)調(diào)整高度度的調(diào)節(jié)螺栓栓，實(shí)現(xiàn)板塊塊高度方向的的微調(diào)。并且且對(duì)單元板塊塊的左右接縫縫進(jìn)行校驗(yàn)微微調(diào)。調(diào)整完完畢后將連接接掛件與支座座鎖緊。②

板塊與結(jié)構(gòu)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的的調(diào)整單單元式幕墻板板塊與結(jié)構(gòu)連連接節(jié)點(diǎn)可實(shí)實(shí)現(xiàn)三維方向向的調(diào)整：

通過(guò)連接件件長(zhǎng)條孔和掛掛件上調(diào)整螺螺栓，實(shí)現(xiàn)單單元板塊Z軸方向（上上、下方向）調(diào)調(diào)節(jié)；

通過(guò)支座的的左右方向長(zhǎng)長(zhǎng)條孔，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)單元板塊X軸方向（左左右方向）的的調(diào)節(jié)；

通過(guò)支座的的前后方向長(zhǎng)長(zhǎng)條孔，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)單元板塊y軸方向（前前后方向）的的調(diào)節(jié)；

通過(guò)鋁掛件件上圓弧凸起起實(shí)現(xiàn)單元板板塊繞X軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)節(jié)；由于于外單元板塊塊幕墻同一層層水平接縫不不在同一水平平線上(除31F以外),上下板塊之之間又存有角角度,故通過(guò)全站站儀利用連接接支座三維調(diào)調(diào)節(jié)可以確保保幕墻的外形形尺寸。B、適用于B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)和E區(qū)單元幕墻墻的施工方法法：1.

B區(qū)單元板塊塊用塔吊從地地面按順序吊吊到19層、25層和30層卸料平臺(tái)臺(tái)，再分別運(yùn)運(yùn)到樓層內(nèi)放放好；板塊安安裝，調(diào)整等等同于A區(qū)；2.

C區(qū)單元板塊塊用塔吊從地地面樓層順序序吊到37層、43層和48層卸料平臺(tái)臺(tái)，再分別運(yùn)運(yùn)到樓層內(nèi)碼碼放好；板塊塊安裝、調(diào)整整等同于A區(qū)。3.

D區(qū)單元板塊塊用塔吊運(yùn)到到55層、61層、66層卸料平臺(tái)臺(tái)，再分別運(yùn)運(yùn)到樓層放好好；板塊安裝裝，調(diào)整等同同于A區(qū)。4.

E區(qū)單元板塊塊用塔吊運(yùn)到到70層卸料平臺(tái)臺(tái)，再運(yùn)到各各樓層內(nèi)。吊裝前，先先將單元板塊塊用電動(dòng)玻璃璃吸盤運(yùn)到安安裝位置樓層層邊，用電動(dòng)動(dòng)葫蘆起吊，然然后下落到安安裝層上一層層時(shí)，調(diào)整高高度、左右進(jìn)進(jìn)出位置，擰擰緊螺栓固定定。C、適用于主主塔樓F區(qū)（70~1002）層單元幕幕墻的施工方方法：?jiǎn)螁卧鍓K的垂垂直運(yùn)輸主要要是通過(guò)塔吊吊將其單元板板塊吊到70層卸料平臺(tái)臺(tái)，然后通過(guò)過(guò)內(nèi)庭設(shè)置在在屋頂?shù)木頁(yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)將每層的的單元板塊運(yùn)運(yùn)到相應(yīng)的樓樓層。安裝時(shí)時(shí),電動(dòng)葫蘆掛掛在需安裝的的上一層，用用電葫蘆起吊吊，然后下落落在下一個(gè)單單元板塊對(duì)插插槽中，測(cè)水水平定位，用用拉緊器使插插入豎框中的的對(duì)插件就位位，定位緊固固,板塊安裝,調(diào)整等同于A區(qū)。D、適用于跨跨層部分單元元板塊（69~70層、70~72層、99~1000層和103~1104層）吊裝：①70F位于69F游泳池上方方部分為跨樓樓層,垂直運(yùn)輸方方案中已考慮慮將7