大型公共建筑异形幕墙工程施工技术

    海临港新城皇冠假日酒店位于上海浦东新区临港新城滴水湖南岛。由5栋4层不超过22m高的叶片形状单体建筑分别与不超过24m高的球形大堂和约为7m高的宴会厅相连，仿佛一朵盛开的莲花漂浮在湖面上。工程总建筑面积为69196m2，其中F大堂区为球形钢结构主体，由非标几何球形玻璃幕墙及球顶中央的金属屋面组成;A、B、C、D、E酒店区为叶形混凝土结构主体，上部天窗部位为钢结构主体。主要功能包括酒店大堂、宴会厅、会议区域、餐饮、酒店客房、游泳池及其它娱乐休闲设施。

    (1) 施工放线难度大。由于建筑立面形状为异形，且大多为曲面，部分为双曲面，施工定点放线难度大，需要在三维空间上准确地找到相关点位。

    (2) 球形面节点处理难度大。球形面建筑的交接点系由多达8块幕墙玻璃集结在一处不但有平面的误差，更有三维空间上的误差，如何利用节点调整三维空间的误差，是必须要解决的问题。

    (3) 节点防水处理困难。临港地区地处海边，风压较大，幕墙节点防雨水处理是重中之重，特别是一些异形体结构的交界处，必须根据现场实际尺寸，精心设计防水构造。

    由于幕墙安装的精度要求较高，球形区和其它异形区必须采用如下措施来保证施工的精度。

    3.1 立体三维法的测量放线

    为保证测量放线精度，确保工程质量，首先，应确立本工程的一个基准，多轴线为基准势必存在一些偏差(而幕墙各项偏差均在±1mm之间)，为了克服这一难点，本工程在轴线确认无误的前提下，利用幕墙公差，在合适的位置设立参照基准轴线，经反复核对无误后，确立为辅助基准轴线，以此来达到施工的高质量。

    其次，要考虑到基准点、基准线温差对计量的误差，以及地面不平造成的误差。为此，采用全站仪通过棱镜复核相互之间的几何关系，搞清楚点线之间的关系，以及相互间的几何尺寸，通过点线的精度来提高幕墙施工精度;在确保门洞口以及沉降缝的宽度的前提下，要使各种累积误差在幕墙大面内消化。

    此外，标高定位也是一个重点，由于整个幕墙工程施工难度较大，因而对标高的定位要求较高，本工程标高的定位采用全站仪测距进行。

    3.2 弦高法的尺寸定位

    利用弦高法可测量圆弧部位。方法是采用全站仪确定立面幕墙的左右控制线;幕墙的水平标高控制，按总包提供的水准基点，采用水准仪在基准层放出一圈闭合控制线;幕墙进出位的基准控制线，采用经纬仪根据总包提供的基准线在室内放出平面控制网，即确定幕墙的进出位。平面控制基准点的确定，首先要依据图纸计算出的或项目技术部门提供的南北立面圆弧的半径，并采用弦高法对基准点的确定。然后再确定外围的控制线。要找到主体部分关键的的两相邻的横向轴线与竖向轴线的交点，并根据图纸计算出的或项目技术部门提供的圆弧半径，以此确定一段圆弧。我们取此段圆弧进行分段定位此处的幕墙基准点，然后依次定位出其它段上的基准点。

    已知OA、OC为半径，AD为弦长，EF为任意点在弦上的投影距离，求出EF的距离，这样可以确定基准点E在的平面的位置，也可以依次确定出其它任意基准点的位置，如图2所示。

    4.1椭团形球体幕培施工技术

    由于F区为椭圆形球体，外表面的玻璃是拼接而成的三角形分格造型，圆球内部的主体结构为圆钢管组成的球形网架结构。此造型的建筑如果产生误差必然会是三维空间上的误差，所以，如何解决在施工中出现此种误差便成了必须解决的难题。对此，我们在施工中采用铸模制造出了可进行三维调节的圆盘连接件，用独具一格的固定方式将此部位的幕墙系统与主体钢结构牢牢地连接在一起。该连接件底座为圆形碳钢，表面氟碳进行了喷涂处理，采用了一端现场实际切割与主体钢结构进行连接，另一端与M42螺杆进行螺纹连接，因此保证了此套系统轴向的调节;同时采用M42螺杆一端也攻丝与底座进行连接，另一端则与球形和圆盘进行连接，来满足任意角度的三维调节(如图3、图4)。圆盘上伸出的爪件可连接铝合金横梁，从而最终实现了幕墙龙骨精准的定位和结构的安全。

    表面的玻璃分格均被切割成三角形，为玻璃的加工和安装提供了很大的方便。在施工点位放线时，我们根据球体的特点，采用全站仪打点的方法，并结合现场的原点坐标，模拟出每个定位点的位置得出三维坐标值输入仪器进行了现场实际的定位。

    4.2 树叶状坡屋面施工技术

    对于类似于树叶形状的坡屋面采光顶施工，我们采用全隐框幕墙系统，并将其固定在底部主体钢结构上。对侧向主体钢结构施工，我们根据轴线布置，凸显出叶茎的设计理念。具体做法为:先将采光顶侧边玻璃插入处与叶茎预先固定的U型槽进行连接，并且采用4mm铝塑板对外部进行包饰;再对根部采用不锈钢机制螺丝，将此部位的铝合金龙骨固定在主体钢结构上。这里要注意的是:此部位应采用3mm厚U型钢与主体钢结构预先进行连接，这样基座固定起来会更加方便，同时找平的精准性也会更高。

    在施工中，角度是整个采光顶部位的最大难题所在。由于每个叶片共200片玻璃，每片玻璃的角度都不一样，并且该部位是坡屋面，所以玻璃面与水平面也存在夹角。为了解决两个方向都具有角度的这个问题，施工中将此套系统的铝合金基座共分为3层(图5)，其中底层基座为隔段放置，可以沿钢龙骨轴向进行调节。第二层为底层与排水层的过渡，以避免底层与排水层直接接触而无法进行调节。第三层为排水层，这是为了防止暴露在室外的密封胶填充不够密实和随着时间的推移密封胶开始老化而引起的漏水，故在此部位设计了内排水构造措施，可以将流入室内的雨水进行收集并且排出，从而有效地保证了水密性的效果。

    4.3 叶片体与球形体连接处百叶框施工技术

    由于叶片体与球形体连接处要安装三折百叶，而平时所常见的百叶适用于直面幕墙上。此处由于是弧形，而且是双曲面，所以如何把条型材料加工成双曲面的效果就成了施工中一大难点。对此，我们在施工中将百叶框预先拉弯，达到实际的弧形效果，当组框的时候百叶的截面方向，可根据百叶框的弧度进行旋转。当每片百叶旋转微小的角度和百叶框达成弧度一致的时候，单方向的弧度已经出现。对另外一个方向的弧度，我们采用百叶分格减小的方式。这样，用小分格多折角的方式可使百叶拉弯达到曲面的效果(图6)，同时也能满足建筑整体的美观和功能的使用。对百叶上部的施工，我们采用了铝板进行背衬封堵，从而防止雨水通过檐口直接落入室内。

    4.4 叶片体叶尖施工技术

    在此处施工中，由于叶尖是两片呈对称关系的玻璃幕墙随着夹角越来越小最终相交在一起而形成的，所以要达到双曲的立面效果同样给此位置的施工带来了困难。对此，我们采取的措施如下:(1)因主体结构施工存在一定的累计误差，所以我们在施工中采用了金属板与玻璃相连接的方式，从而解决了结构之间的误差保证了外立面的效果。(2)又因两个方向的曲面相交，且上下层转弯半径不同，仅靠二维方向定位已经确定不了准确的位置。所以我们根据实际情况，此位置最终采用全站仪打点的方法，结合现场的原点坐标，模拟出每个定位点的位置得出三维坐标值，并且输入仪器进行现场实际的定位。(3)每根主龙骨采用双支点进行固定来满足幕墙结构的安全。上支点为钢转接件，与预先埋入混凝土结构中的预埋件焊接;下支点为槽钢，与混凝土结构下面的主体工字钢进行焊接。(4)叶尖的玻璃采用中空夹胶钢化玻璃，夹胶层在室内，中空层在室外。玻璃的内夹胶外中空的中空层需要进行镀膜处理，由于玻璃都是曲面，而且玻璃表面的镀膜无法耐高温，国内大部分玻璃厂家均无法完成此种工艺，实际生产中采用在线镀膜的方式来进行加工。

    值得注意的是，离线镀膜的U值比在线镀膜的U值要小很多，为了保证玻璃配置的生产可行性和节能效果能够满足要求，我们必须对生产加工工艺做特别处理。叶尖效果如图7所示。

    4.5 陶土板幕墙施工技术

    本工程陶土板幕墙施工(该系统中陶土板为德国厂家所提供)，采用开放式幕墙系统进行施工，这样是为了避免密封胶产生的化学污染。由于横缝处上下两片相邻的面板都具有棱角，所以其互相咬合可避免大量的雨水进入幕墙内部，同时还可避免透过缝隙直接看到里面的龙骨。具体施工方法如下:100mmx60mmx5mm镀锌钢管为竖向主龙骨，铝合金挂码为横梁，并用不锈钢自攻钉与竖向主龙骨进行连接;在此挂码基础上增加60mm长铝合金挂钩来固定陶土板。陶土版连接节点纵向剖面如图8所示。

    因门厅处为椭圆形结构，所以在其表面采用陶土板作为装饰材料，陶土板本身有固定的尺寸模数。为了能够使平板的面材固定在球形的结构上时的视觉效果更加地顺滑，因此我们在两片相邻的面板中间加了一道竖向通长的间隔条。这样能起到视觉效果的缓冲作用，同时也避免了开放式幕墙的缝隙被直接暴露在室外的情况，从而使近距离观赏更加美观。

    本工程施工以技术论证计算为指导，以现场测量为基础，分步实施，现场设计施工节点，使实际建筑外形效果与设计模型相吻合，取得了理想的施工效果。