基于单元式幕墙的设计及施工探讨

王浩名

摘要：幕墙作为高层建筑重要的外围结构，具有提升建筑物美观性的作用。由于幕墙施工需要高空作业，有一定的危险性，若安全防护措施不到位，技术操作不规范，均会导致安全事故发生。基于此，本文就单元式幕墙的设计及施工进行简要探讨。

关键词：单元式幕墙；设计；施工；

1幕墙类型

幕墙施工是现代高层建筑工程建设过程中的重要环节，在各种先进技术手段支持下，幕墙施工技术的发展愈加成熟，幕墙类型也变得多样化，出现了如玻璃幕墙、石材板幕墙、金属板等由其他材料制成的幕墙，一般情况下，建设单位可根据高层建筑项目的建设性质以及具体施工设计要求确定幕墙类型。由于幕墙类型不同，所采用的施工技术与设计方式也有较大差异，其中，金属板及玻璃幕墙是目前高层建筑项目建设中使用率较高的幕墙类型，部分类型的幕墙在设计与施工方面也存在相似之处。

相较于其他类型幕墙，玻璃幕墙在实际应用中有良好的美观性与装饰性，是现代高层写字楼项目建设中幕墙类型首选，同时也可以将金属构件融入玻璃幕墙设计中，进而形成多种类型的玻璃幕墙，如点支承玻璃幕墙、框支承玻璃幕墙以及无框玻璃幕墙等，这几种类型的玻璃幕墙均具有较强的透光性，有调节建筑内部采光的作用，还能充分满足建筑物外部美观性要求，在一定程度上能有效降低能源消耗，从而实现现代高层建筑项目建设综合效益最大化目标。

2传统单元式幕墙设计方法概述

传统单元式幕墙基本上是采用AutoCAD软件进行二维放样，依据平立面图纸确定单元板块的外形尺寸，根据大样、节点图纸确定细部构造做法，然后对单元板块的每一个构件进行一一放样，确定每个构件的外形尺寸、豁口位置及大小、孔的位置及大小等加工信息，最终得到每个构件的加工图纸。传统方法只能解决造型简单、建筑轮廓规则的单元式幕墙的设计工作，对于结构复杂、造型新颖的建筑幕墙工程，传统方法无法准确表达，只能依靠三维软件建模准确表达每个细节。同时，传统设计方法无法使设计内容前后关联，若设计发生变更，就需花费大量时间进行修改，重新放样出加工图纸，从而大大增加了设计工作量，延长了设计周期。

3单元式幕墙设计要点

某工程含2栋10层旅客过夜用房塔楼，总客房数877间，总建筑面积为119 195.55 m2。2栋酒店内外两侧皆设计为圆弧状，为保证内外侧幕墙安装精度和成形效果，需通过装配化设计将其转化为1160个单元模块。

3.1底部坐立式支座设计

单元式幕墙支座系统与结构的连接方式主要有以下2种，分别是固定在梁结构顶端和固定在结构梁外侧的垂直方向。前者需重点考虑结构梁或幕墙厚度要求，如当结构梁的厚度小于120mm时，只能选择固定在结构梁顶部且距结构梁最外边缘不应小于100mm；后者则着重考虑室内装饰高度或单元幕墙的高度分格要求，如在结构梁厚度满足相关规范下，结构梁前的幕墙高度分格无法改变，导致单元幕墙的最顶部与结构梁顶部的距离小，不利于将支座系统安装在结构梁顶部，此时只能将支座系统固定在结构梁外侧。传统的单元式玻璃幕墙的安装往往采用将支座固定在梁顶端的挂接方式，其原理是采用整块玻璃吊挂式安装，上部用吊挂专用夹具，利用楔形力将玻璃紧紧夹扣，整体起吊，避免了因玻璃自重引起的弯曲、反光不均、积集应力，不利于防风防震、防外力等缺点。然而，在本工程中，采用这种支座固定在梁顶端的方式需要较大的堆场，且不便于在楼层内部采用机器人施工。

3.2等压腔防水设计

在单元式幕墙设计时，应重点关注幕墙防水设计，保证单元式幕墙具有良好的防水性能。为了实现良好的设计效果，需要明确影响幕墙漏水的因素，其影响因素主要有3种，分别是渗水压力缝存在压力差、大量雨水以及空隙。因此，在进行幕墙防水设计时，需着重对这3个因素进行有针对性的设计。首先，运用密封线。根据等压原理设计单元式幕墙构造，设置等压腔和特别压力引入孔，促使外部压力与内部压力处于平衡状态。该过程虽不会消除压力差，但可以保证渗水压力缝不存在压力差，而存在压力差的地方无雨水渗透，有效降低了幕墙漏水概率。其次，设置防水胶条。胶条的设置将会极大程度改善单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。

4内外协同施工方式

4.1内部机器人施工

4.1.1机器人安装柱后单元板块

具体步骤如下：单元板块运输到楼层后平放，待运输到指定安装位置时采用玻璃A字架放置，机器人安装上外置的玻璃吸盘，通过玻璃吸盘将玻璃板块可靠吸附。随后操作机器人提升玻璃单元板块，待玻璃单元提升至指定高度，将机器人整体移动至柱子左侧，将玻璃单元板块移动到脚手架和柱子之间，待单元板块完全安装到位之后，松开玻璃吸盘，机器人移出本区域。该系统由玻璃单元板块、机器人操作台和外接框架共同构成，用于柱后单元板块的机器人针对最大的柱尺寸为700mm×800mm。

4.1.2机器人安装普通单元板块

单元板块运输到指定楼层后采用玻璃A字架放置，机器人安装上外置的玻璃吸盘，其中，单个玻璃电动吸盘的吸力不小于300kg，通过玻璃吸盘将单元板块可靠吸附，在操作人员在手柄系统操作下移动机器人，将板块运送到具体的安装位置。机器人吸盘携带玻璃板块将其分别运输至柱子左边单元和右边单元板块，待安装单位板块完成后，检查安装精度，无误后松开玻璃吸盘，将机器人车移出本安装区域。

4.2内圈轨道吊装施工

项目内圈进行室外安装时，在屋顶架设吊装轨道，利用吊装轨道进行单元板块的提升及水平位移安装，并在吊装轨道上设置多个吊点提高吊装效率。轨道分布于建筑物9层内圈，屋面标高为34m，2栋酒店用楼呈对称布置，轨道总长152m＋152m＝304m，半径为63.9m，支架间距不大于2.4m。本工程轨道系统的单轮吊立柱及悬臂梁均采用HN140mm×80mm工字钢，悬臂梁长900mm；通长轨道采用HN200mm×100mm工字钢。单轮吊额定荷载为2500kg，采用2t电动葫芦（2台），分别设置在通长自制的轨道上。施工过程中主要利用5t叉车进行现场板块卸货及短距离运输，板块运输车停到垂直运输口附近位置，留出叉车操作回转场地，用叉车将板块及转运架一起从车上卸下，再用叉车将转运架上单个单元板块运到垂直运输口位置，地面施工人员将单元板块与跑车吊钩及原设定的2根缆风钢丝绳进行可靠连接，炮车开始作业将板块吊运到所需安装楼层，然后由轨道上设置的吊机挂钩接替完成水平作业面的运输。直到板块安装就绪、调整安装完成。具体施工步骤如下：转运架拆除→取出所需安装的板块→板块外饰面清理→叉车将清理的板块运到垂直运输口位置→炮车挂钩同板块原预留的吊装点连接（左右及中间计3个点）→炮车起吊、板块离地200～300mm（承载试验）→板块底部两端（原工厂预留的吊装孔）采用专用设备同2根原设置的垂直钢丝缆风绳连接→另在底部增加2根缆风绳来固定外界风向→板块在原来设置的2根垂直钢丝缆风绳路径内上升→到达指定的安装楼层→将原设置好的挂环同顶部的环链葫芦挂钩连接→环链葫芦起吊上升→原炮车挂钩松起、拆除→水平方向平移→到达所需安装位置→就位安装、调整→水槽安装—注胶。

结束语

总之，在场地有限、工期紧张的情况下，为实现良好的安装效果、确保建筑良好性能，不仅要科学合理设计支座、幕墙防水，还需要因地制宜，合理选择施工方式、制定施工方案，进而在整体上提高单元式幕墙的施工效率、安装精度和表观质量，从而促进幕墙行业绿色、健康、稳定发展。

参考文献：

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