单元式幕墙系统设计与施工技术.doc

单元式幕墙系统设计与施工技术 - 建筑技术 单元式幕墙系统设计与施工技术摘要：单元式幕墙是通过幕墙板块上下左右相互插接形成等压 腔来确保建筑外围护的水密及气密性能的而广州西塔幕墙工程的 建筑理念是成就一个晶莹剔透“三角水晶体” 造型，如何既能满足建 筑师对双曲面造型追求的同时，又能够以平面单元板块确保实现幕 墙“遮风挡雨” 的功能，这对幕墙的系统设计和施工技术都提出了更 高的要求关键词：空间模型；以平代曲；抛物线；防水；测量；施工 技术广州珠江新城西塔项目坐落在广州市珠江新城花城大道以南， 珠江大道以西，西边毗邻富力中心，南边为第二少年宫广州珠江 新城西塔项目处在新城市中轴线与珠江观景轴的焦点上，其新颖的 结构体系，优美的建筑外观，已经成为珠江江畔的一道亮丽的风景 线和广州市新的城市名片广州西塔整个建筑造型别致，首先在平面上由隐框折线玻璃 拼成圆弧半径分别为 71m 和 10m 的大小圆弧，大小圆弧圆滑连接组 成圆润的三角再在高度方向有规律的按 5100m 为半径的圆弧层叠 起来，使建筑的整个体量由底部不断向上放大，在第 31 层处达到峰 值后顺滑的内缩，直至最顶部 103 层隐含不露框的折线玻璃板块 组成了璀璨夺目的各个发散的反射面，充分还原了建筑师晶莹剔透 的“三角水晶体” 的双曲面设计造型，形成修长、闪烁、流动的水晶效果。

结构体系新颖，建筑外观优美，但是幕墙系统设计与施工的 难度很大，极具挑战性外观效果见右图 一、单元式幕墙系统设计1． 双曲面空间模型的构成如左图所示，单元式幕墙的折线板块在平面上由半径为 71m 和 10m 的大小圆弧圆滑连接组成圆润的三角在立面上大小圆弧都 处在 5100m 为半径的圆弧上，由此形成平面以及立面上两个方向的 曲度------双曲面大小圆柱面经过层叠、平移错位、旋转、搭接四 个动作最终形成圆润的三角水晶体大小弧之间的调整格板块起圆 弧过渡的作用大小弧板块均由矩形板块组成，单元式玻璃板块的主要分格 为：酒店层：（1500，1000）×3375mm；办公层：（1500，1000） ×4500mm调整格板块由梯形板块组成也就是说把所有的问题集 中在调整格板块上，由调整格板块的特殊构造来解决以平代曲的问 题由于每层圆柱面进行了相应的旋转，其旋转幅度以 31F 为界， 形成了两种不同的状态：下部外倒，上部内倾1.1 外倾的情况下部外倒，角度由-1.63°至 0°不等；由于下部圆柱面的外倒旋 转，使单元板块上部横梁处两端高，中间低，每层因角度不同而高 低差不同，最大达到 94mm 。

1.2 内倒的情况 上部内倾，由 0°至+4.59° 不等，而由于上部圆柱面的内倾旋 转，使单元板块横梁中间高，两边低，每层因角度不同而高低差不 同，最大达到 140mm 下部外倒和上部内倾这两种状态，给单元式幕墙等压腔的构 造以及如何确保幕墙水密气密性能均带来了一系列难题2． 单元板以平代曲的实现对于大小弧板块来说，由于均为矩形板块，其玻璃面夹角固 定为 178.79 度和 174.27 度通过对大小弧板块的铝合金公母槽分别 开模，以两套不同的模具来适应上述两个不同角度而对于调整格板块来说，针对其均为梯形板块的特点，采取 两种不同的组合形式对于玻璃面夹角大于 176.53 度的所有角度用 大弧模具来调节适应铝合金公母槽的对插角度不变为 178.79 度， 通过旋转横梁与玻璃来实现角度变化对于玻璃面夹角小于 176.53 度的所有角度用小弧模具来调节适应铝合金公母槽的对插角度不 变为 174.27 度，通过旋转横梁与玻璃来实现角度变化广州西塔幕墙双曲面造型以平代曲的模型中，单元板一定会 存在四点不共面的情况，并且全部集中在调整格板块实践证明： 经过精心建模，将四点不共面（翘曲）的幅度控制在合理的范围内， 单元式幕墙以平代曲是完全可以实现的。

3． 抛物线水槽的防水设计通过上述模型可知：由于每层圆柱面进行了旋转，使单元板 块的横梁出现两端与中间高低不同的情况，整个单元板块的横梁呈现出一个抛物线型抛物线型水槽的防水设计成为亟待解决的问题3.1 合理构造单元式幕墙的等压腔单元式幕墙的铝合金公母槽由于其对插的构造要求以及加工 工艺的要求，形成了 C 形开口的截面形式但这种截面形式对单元 企料的抗扭性能有一些消极影响，为了消除这些不利影响，在铝合 金公槽的中部每隔 800mm 设置一块铝挂钩以确保公母槽始终共同工 作同时还增加了企料的整体刚度，使公母槽的配合更加紧密，有 效避免了在风压作用下铝合金公母槽张口的可能单元式幕墙的铝 合金公母槽与铝合金上下横梁的对插构造是完全靠胶条来实现其水 密、气密性能和结构传力的通过合理选用不同硬度不同压缩量的 胶条，在公母槽与上下横梁的最内侧则选用较高硬度较小压缩量的 胶条以确保公母槽结构的传力，确保了铝合金幕墙系统整体结构安 全；而在公母槽与上下横梁的外侧选用较低硬度较大压缩量的胶条 以确保槽口的始终密封从而保证幕墙的水密、气密性能，形成有效 的等压腔3.2 有效组织单元式幕墙的排水路径单元式幕墙的排水路径始终遵循“分层排水、错层排出” 的原 则，分成前腔雨水与后腔雨水两种不同情况。

外界雨水通过批水胶 条进入前腔后因自重而下落由单元板块的底部自然排出可称为前腔 雨水后腔雨水是指少量的前腔雨水进一步越过一次密封胶条进入 后腔而形成的后腔雨水本身数量已较少，并且在自重的作用下会沿着铝合金企料不断下落，直至在单元板块底部进入的下一个单元 板块的接水槽中再由专门构造的排水小腔排出后腔进入前腔，沿着 铝合金企料下落至下一单元的水平批水胶片处最后彻底排出3.3 单元板块间设置挡水胶皮，切断雨水汇集线路由于整个单元板块的横梁呈现出一个抛物线型，在单元板块 间设置挡水胶皮，完全切断了雨水汇集线路，使雨水能够按单元板 块分块各自排出，大大减小了雨水由于长期汇集不断积聚而带来的 渗漏可能4． 设备层及避难层单元板块的后装设计广州西塔主塔楼幕墙总高度 434 米左右，总共 103 层，其中 04F 到 103F 均为单元式幕墙,其间 12-13F 、30-31F、48-49F、66-67F 的全部以及 73F 、81F 的局部为设备层和避难层设备层和避难层单 元板块的后装设计为整个幕墙单元板块的安装划分施工区段提供了 可能二、单元式幕墙施工技术广州西塔双曲面单元式幕墙的独特性对传统的幕墙施工技术 提出了挑战，这就要求技术人员不断深入研究施工方法，改进施工 工艺，总结安装规律，摸索出一条切实可行的路子。

1． 单元式幕墙结构特点广州西塔单元式玻璃幕墙结构特点如下：1)根据主塔楼单元式幕墙的分格图，玻璃板块形状为：长方 形和梯形（调整块）两种前者约占总量的 90%长方形玻璃板块规格主要有四种：（1）1500×4500mm;（2）1000×4500mm（3） 1500×3375mm（4）1000×3375mm玻璃采用 8+1.52PVB+8+12AIR+10 半钢化夹胶中空玻璃板 块单元的最大重量可达 600 公斤以上如此超大规格的单元玻璃板 块，从制作、运输到安装都有很大的难度2)单元板块采用横滑式结构,这样不仅给施工安装带来很大方 便,而且极大地提高了工程进度和质量3)在相邻单元板块上横梁伸缩缝处设置水槽芯套和挡水胶片， 能够有效防止雨水向室内渗漏2． 安装总体思路西塔塔楼幕墙总高度 434 米，31F 层为外形最鼓处，幕墙外 表面上、下两端距 31F 垂直距离偏移分别为 8.4 米和 2 米左右外 墙自 04F 到 103F 均为单元式板块,其间在 12-13F 、30-31F、48- 49F、66-67F 为单元玻璃百页板块及 73F 、81F 为局部单元式玻璃百 页板块整个外墙单元板块分如下施工区：A 区（4-11F ） 、B 区（14- 29F） 、C 区（32-47F ） 、D 区（50-65F） 、E 区（68-69F） 、F 区（70- 104F） 、H 区（设备及避难层） 。

板块自下往上安装，各区可在不同 立面同时施工，同区同立面各层可依次踏步式安装这样，可最大 限度的利用劳动力、空间和时间，以保障整个的施工工期幕墙板块运输采用塔吊分别在 12-13F、30-31F、48-49F、66-67F 和 70F 段设置周转卸料平台，并在每段之间设置两个临时卸料 平台70F 以下各层通过转运层来安装板块，70F 以上通过内庭直接 将板块转运到各楼层通过合理安排板块加工和垂直运输计划，确 保将板块按时的运送到楼层，从而为板块的顺利安装创造有利的条 件3． 单元板块的吊运和安装A、适用于 A 区（4~11）层单元式幕墙的施工方法此部分单元板块利用总包塔吊运到 12 层的卸料平台，借助卷 扬机将板块单元吊运至各楼层板块吊运时，采用电动玻璃吸盘将 板块运到楼层边，利用卷扬机将板块吊运至相关楼层吊装顺序为： 从东立面四层 A2 轴单元板块开始，按逆时针方向吊装，其步骤如 下：1. 板块吊装前的准备① 检查准备吊装板块的完好性，核对板块标号；② 卷场机及电动吸盘机就位，电动葫芦固定在安装层的上一 层；③ 安装单元板块吊装夹具（将水槽芯固定在横框上作为吊点） 并确认其可靠性；④ 确认对讲机通话的可靠性；⑤ 确认所有参与吊装人员已指定位置。

2. 单元板块上行过程① 吊装时卷扬机在指挥人员的指示下，缓缓提升板块； ② 当板块在上行过程中，转运层板块安装层和上一层均设 4 人负责吊运，确保板块不与楼板发生碰撞3. 单元板块下行过程：① 单元板块的下行过程由板块吊装上一层的指挥人员负责指 挥；② 单元板块在下行过程应确保所有经过层都有人员监控，防 止板块在风力作用下与楼体发生碰撞4. 单元板块的插接就位；① 单元板块的插接就位，由单元板块吊装层和上一层人员共 同完成；② 单元板块下行至单元板块挂点与转接件高度之间相距 200mm 时，命令板块停止下行，并进行单元板块的左右方向插接；③ 在左右方向插接完成后，在控制左右接缝尺寸的情况下命 令板块继续下行，此时，由板块安装层人员借助操作平台负责单元 体挂件与转接件的对接，板块安装层人员负责上、下两单元板块的 插接④ 确认单元板块的挂点，左右插接，上、下插接都已安装到 位后，拆除吊具，进行板块调整5. 单元板块的调整① 单元板块的微调借助水平仪通过调整高度的调节螺栓，实现板块高度方向的 微调并且对单元板块的左右接缝进行校验微调调整完毕后将连接挂件与支座锁紧② 板块与结构连接节点的调整单元式幕墙板块与结构连接节点可实现三维方向的调整： 通过连接件长条孔和挂件上调整螺栓，实现单元板块 Z 轴 方向（上、下方向）调节； 通过支座的左右方向长条孔，实现单元板块 X 轴方向（左 右方向）的调节； 通过支座的前后方向长条孔，实现单元板块 y 轴方向（前 后方向）的调节； 通过铝挂件上圆弧凸起实现单元板块绕 X 轴旋转调节；由于外单元板块幕墙同一层水平接缝不在同一水平线上(除 31F 以外),上下板块之间又存有角度,故通过全站仪利用连接支座三维 调节可以确保幕墙的外形尺寸。

B、适用于 B 区、C 区、D 区和 E 区单元幕墙的施工方法：1. B 区单元板块用塔吊从地面按顺序吊到 19 层、25 层和 30 层卸料平台，再分别运到楼层内放好；板块安装，调整等同于 A 区；2. C 区单元板块用塔吊从地面楼层顺序吊到 37 层、43 层和 48 层卸料平台，再分别运到楼层内码放好；板块安装、调整等同于 A 区3. D 区单元板块用塔吊运到 55 层、61 层、66 层卸料平台， 再分别运到楼层放好；板块安装，调整等同于 A 区。