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摘要：為提升建筑幕墻工業化和裝配化程度，提高幕墻產品的標準化水平，從而提升生產和施工效率，提高產品質量，使幕墻從設計、生產、安裝、維護全過程做到更節材、更節能，達到創造更多經濟效益和社會效益的目的。
關鍵詞：裝配式 構件式幕墻 鉸接多跨 胎具 整體吊裝
1 引言
隨著建筑幕墻的技術進步，裝配式幕墻系統得到越來越多的應用。我們在工程實踐中有意對除單元式幕墻以外的幕墻系統進行了裝配式改造，無一不取得良好的效果。本文介紹的是一個進行了裝配式改造的幕墻系統應用工程實例，與傳統的構件式相比較，該幕墻系統各項性能、裝配化程度、生產施工效率等都得到較大提高。本文通過對原幕墻系統方案的分析，以及對新幕墻系統的節點構造設計、施工安裝方式、性能提升等方面進行分析，介紹構件式幕墻裝配化改造的思路和實施要點。
2 裝配式石材幕墻工程應用實例分析
2.1工程概況
工程項目位于廣東省深圳市，總建筑面積14.33萬㎡，有四棟塔樓，建筑高度98.07m,幕墻高度106m，主體結構形式為鋼筋混凝土（詞條“鋼筋混凝土”由行業大百科提供）框架結構。項目施工劃分為兩個標段，每個標段都有兩個塔樓和一個連體裙樓，我司施工了其中一個標段。
從該項目的立面效果圖不難發現，其建筑外形平直、規整，幕墻種類也不多，主幕墻系統是玻璃與石材線條相間分布的構件式幕墻。我司承包的標段中，幕墻面積約45000㎡，其中其中石材裝飾柱面積約22000㎡，幾乎占到了全部幕墻工程量的一半。對于此類項目，其實特別適合采用工業化生產、裝配式施工的建造模式。但建設單位出于控制成本的原因，在這個項目原來采用了構件式幕墻的設計方案。考慮到合同約定的施工周期很短、總包單位的腳手架不滿足幕墻安裝需要、項目垂直運輸設施不足等一系列不利因素，我們在項目實施伊始就確定了對該幕墻系統進行裝配式改造的設計優化方向，以針對性地解決所面對的現實問題。
2.2項目幕墻系統的簡介
該項目的幕墻系統為玻璃幕墻與石材幕墻的組合體。橫、豎向的石材線條主要分格寬度為800mm，玻璃的分格寬度為1150mm。
在這個系統中比較特別的一點是在玻璃部分沒有開啟窗。石材線條凸出玻璃面300mm，石材兩側設置通風百葉，豎向石材線條的內側設置了開啟扇，用于幕墻系統的通風換氣。
在原設計方案中，石材幕墻采用傳統的背栓連接構造，由于石材線條的分格尺寸只有800mm，所以在該方案中無完整橫梁，僅通過立柱上懸伸的鋼支臂固定石材面板，成本控制非常到位;玻璃幕墻部分是常規做法，支撐系統采用經典的矩形鋁合金龍骨，玻璃面板采用全隱框的的連接構造，玻璃與鋁合金附框通過結構膠粘接，然后采用壓扣件固定到龍骨上;石材線條后面設置兩扇鋁板平開窗，采用常規的折頁平開形式。
支撐系統的連接構造稍有變化，其中玻璃幕墻部分采用了雙跨梁的力學模型，在梁側面的上下兩端均布置了連接支座;但石材幕墻為單跨梁，采用了簡支梁的力學模型，僅在梁側的下端布置了連接支座。其豎向龍骨通過80*80*5矩形鋼牛腿連接到主體結構，與玻璃幕墻的龍骨相對獨立，但仍然共用了同一個埋件。
不難看出原設計方案采用了非常成熟的幕墻系統，在處理玻璃與石材混合布置的構造上將兩套系統彼此獨立，使幕墻的傳力清晰明了，提升了該幕墻的整體可靠度。但該方案對于施工來講，卻存在不少難點：
首先是玻璃幕墻的連接支座與石材幕墻鋼牛腿位置重合，相互影響，而且都需要現場焊接。其中石材幕墻龍骨的連接方式不能三維調節，所以鋼牛腿的安裝精度要求很高;
其次，石材線條的鋼立柱凸出結構邊線570mm，腳手架距結構邊緣的間距已經不能滿足安裝要求。只能先裝玻璃幕墻龍骨，拆完腳手架后再利用吊籃安裝石材幕墻龍骨;
第三，豎向石材線條的兩根鋼龍骨在層高范圍內僅上下兩端有貫通的橫梁，因而鋼立柱的間距、平面高低差等均難以保障。800mm寬的石材線條實際上是由左右兩組面板組成且相互獨立，造成了兩塊面板分別只掛在各自的立柱上。這樣一來，只要鋼立柱產生輕微扭轉，就會明顯影響石材面板的安裝精度;
最后，從這個系統的構成上來講，龍骨有鋁合金龍骨、鋼龍骨兩種，面板有石材、玻璃、鋁板、百葉等多種材料，這些材料有著嚴格的安裝順序又彼此交錯，所以施工效率很低、成品保護難度很大。
2.3裝配化改造的思路及最終方案簡介
基于對項目特點及施工需求的分析，我們決定對該系統進行裝配化改造。原設計方案中將玻璃幕墻系統與石材幕墻系統做了較為徹底的區分，兩者各自保留相對獨立的支撐系統，這對我們進行裝配化改造奠定了良好的基礎。通過對原設計方案的分析，我們意識到玻璃幕墻部分和石材幕墻部分都相對獨立，而且自然形成了玻璃單元和石材單元，再加上隱藏在石材線條背后的開啟單元，就構成了該系統的全部要素。由此我們就確定了將這三部分進行單元化改造，然后進行裝配化安裝的基本思路。
玻璃單元較為簡單，最初設想是將玻璃與鋁合金框架復合成一個單元整體吊裝，但后來發現由于涉及到玻璃破損更換、窗檻墻（詞條“窗檻墻”由行業大百科提供）封閉及石材線條安裝配合問題，最終方案改為鋁合金組框成一個單元，并整體吊裝。由于全隱框構造在應用中受到政策限制，所以新方案采用將玻璃面板明框鑲嵌的思路。通過百葉框的遮蔽，仍能滿足原設計的外觀要求。在這個單元化的設計過程中，我們重點將原來玻璃幕墻、石材幕墻與主體結構的連接構造進行了優化。在原設計方案中玻璃幕墻龍骨與石材幕墻龍骨各自獨立地與主體結構連接，所以施工過程中需要重復定位、安裝。考慮到石材幕墻外挑較遠，我們利用石材幕墻的鋼牛腿作為主連接構件，通過一次定位即可完成玻璃幕墻鋁框單元及石材單元的安裝。至于原方案中玻璃幕墻龍骨選擇了雙跨梁的力學模型的問題，我們選擇了“多跨鉸接的力學模型”，保留梁底的支座，將上下相鄰兩根立柱的連接點向上移動。
石材單元是本次裝配化改造的核心也是難點。考慮到原設計中石材幕墻立柱之間沒有聯系構件而導致剛度較差，裝配化改造時沿石材背栓安裝位置設置了鋼橫梁，并與鋼立柱焊接成一個整體鋼框架，整體剛度尤其時抗扭能力顯著增強。鋼框架采用掛接方式連接到鋼牛腿上。由于連接點可以實現三維調節，較原設計方案施工便利性明顯改善。
在原設計方案中，800mm寬的石材線條是由三塊石材拼接而成的，其中大的370mm寬、小的僅120mm寬。裝配化改造的一個核心思路就是要簡化面板安裝難度。我們利用工廠化生產的便利條件，預先制作了胎膜，將石材面板在胎膜上預先鋪好，然后再將鋼構架放到胎膜上。在重力作用下，連接碼件自動貼合在石材面板的背面，無需干預自動完成調平工作，然后只需要簡單地鎖緊相關調節螺栓，即可完成石材面板的安裝調試。將整個石材單元從胎膜中取出來既為成品狀態，馬上可以進行安裝，大大提高了安裝精度和施工效率。
由于豎向石材線條單元化后整體剛度大幅度提高，所以橫向石材線條也進行了單元化處理，其直接連接到了豎向單元的鋼框架上，連接方式仍然采用掛式連接。但考慮到橫向線條掛點間距很短且單元自重較輕，所以在連接設計上增加了防脫構造，以增強抗震性能及連接可靠性。
裝配化改造后，標準石材板塊規格為：800*4500、800*5400，重量約800和900kg，玻璃幕墻板（詞條“墻板”由行業大百科提供）塊主要規格是1150*4500，重量不足100kg(不含玻璃)。施工時，先安裝玻璃幕墻單元，然后吊裝石材單元，最后安裝玻璃面板及百葉。單元吊裝也不困難，采用2噸小型吊機進行吊裝即可。
在兩個玻璃單元之間是開啟窗單元。開啟窗單元基本算是獨立的雙扇外平開窗，但上下邊框做了加強，用以連接中梃。上下開啟窗單元之間的空洞是結構梁部位，在開啟窗單元安裝完成后，該部位采用鋁板封堵，完成幕墻的封閉。
2.4裝配化改造的效果
經過裝配化改造后，無論是玻璃幕墻部分還是石材幕墻部分的安裝精度都有顯著提升，其中玻璃幕墻的立柱與橫梁之間不留間隙，具備單元幕墻一樣的室內效果;石材幕墻系統的鋼框架在工廠完成，現場無任何焊接，無論是外觀質量還是防腐性能均顯著提升;石材面板在模具中排版，接縫平直度和面板平整度都非常好。
在施工效率方面，裝配化改造后提升巨大。由于采用了整體吊裝的施工方案，我們沒有使用總包單位的腳手架，所以不涉及復雜的配合。總包腳手架全部拆除后我們才進場，此時該項目另外一個標段同類型幕墻的龍骨都快裝完了。但整體吊裝在施工中高效率的巨大優勢隨即就顯現了出來：我們在規定工期前就基本完成了施工任務。而另外一個比我們早進場的標段還在用吊籃裝石材線條!
經濟效益方面的提升也是很顯著的。以前建設單位對施工單位的設計優化多存在諸多猜忌，生怕施工單位把“優化”變成“簡化”，通過偷工減料來獲取利潤，所以常出現在結算時死摳材料含量的場景。我們在這次設計優化過程中，整體材料成本持平。但由于施工簡便、成品保護容易、施工質量好，所以措施費、人工費用、材料損耗等都大幅度下降，經濟效益顯著。對此，建設單位、施工單位都開心，不用偷偷摸摸，也能光明正大地獲得了合理利潤。
3 結語
以幕墻行業的發展趨勢來看，裝配式將是主流方向。但在相當長一段時間內，100米以下的建筑仍然以構件式幕墻為主。對構件式幕墻，尤其是大的石材裝飾線條、裝飾柱進行裝配化改造，仍有很大潛力可挖。與構件式幕墻的傳統做法相比，采用裝配改造將絕大部分的工序留在了加工廠，避免了現場施工質量控制難、工人現場安裝成本高的難題。同時還有助于施工質量的提高、節約在施工現場的安裝時間，縮短施工工期。
我們在構件式幕墻裝配化改造方面進行了一些探索和嘗試，也取得了良好的回饋。但仍是淺嘗輒止，在更進一步的規律性總結、規范性探索以及標準化推廣等方面仍涉足較淺。但敝帚自珍，些許心得仍希望能與行業同仁分享，以期共同推進幕墻技術的進步和發展。
作者單位：深圳中航幕墻工程有限公司
