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[分享]长沙保利国际广场 ——超高层曲面单元式幕墙设计与施工
1、 导语
长沙知名地产国际广场位于长沙市南湖路与书院路交叉口，其中B3塔楼最高点楼高235米，共50层，属于超高层建筑的范畴，凭借其超高超大的建筑体量与
独具一格的曲面外观，使其荣膺“2013-2014中国百城建筑新地标”称号，针对本工程高端的定位，最终采用单元式幕墙系统，以提升其幕墙品质、缩短施工工期。
在建筑外立面的塑造上，建筑师在其水平方向采用流线形的曲面元素，这给超高层的建筑施工增加了难度，众所周知，单元式幕墙适合在一些方正的建筑中运用，更利于其工厂化加工和现场快速有序地吊装，但在曲面幕墙中，该优势如何得以体现？这对设计与施工提出了更高的要求。
本工程B2号楼为裙楼，高25.5米，采用框架式幕墙，B3号楼为塔楼，高235米，采用单元式幕墙。（图一）
（图一）2、 幕墙设计
该工程整个建筑采用了多种幕墙形式，包括：
塔楼隐框单元式幕墙系统（FS1系统）；裙楼框架式幕墙系统（FS2系统）；裙楼框架式幕墙系统（FS3系统）；裙楼首层钢板肋玻璃幕墙系统（FS4系统）；裙楼格栅幕墙系统（FS5系统）；裙楼雨篷幕墙系统（FS6系统）；裙楼室外吊顶（FS7系统）等，其中主要幕墙系统有以下四套：
2.1、塔楼隐框单元幕墙系统（FS1系统）
该系统主要运用于塔楼二层以上位置，标准单元分格为1500mm，高3900mm采用硅酮结构胶固定玻璃的方式，在工厂里加工组装，形成一个完整的幕墙单元板块。由于本工程大部分曲面位置曲率较为平缓，因此利用折线单元式幕墙板块即可实现其柔和的曲面效果，仅在转角曲率较大的部位采用弧形板块。层间采用连续密封的防火岩棉提供1小时的防火和隔烟。本系统在顶部设有防火隔烟层，岩棉最小厚度：100mm，外部用1.5mm镀锌钢板进行封堵。（图二）
（图二）幕墙支座采用三维可调的镀锌钢支座。（图三）
（图三）2.2、裙楼框架式幕墙系统（FS2系统）
该框式玻璃幕墙系统主要位于裙楼5米—17.5米之间的部分位置，，层间横向采用3mm厚铝合金面板装饰，系统骨架采用铝合金型材，视窗部位采用中空LOW-E玻璃、层间采用单层玻璃，玻璃板块通过铝合金压块固定在横竖龙骨上。铝型材及装饰线条室内外可视表面均为氟碳喷涂处理。（图四）
（图四）
2.3、裙楼首层钢板肋玻璃幕墙系统（FS4系统）
该系统主要位于裙楼首层部位，采用8mm+12A+6mm中空LOW-E玻璃；驳接件采用不锈钢驳接件，钢片采用10mm厚不锈钢片，利用点式幕墙系统的通透性来营造首层视线上无障碍高采光的效果。（图五）
（图五）2.4、裙楼格栅幕墙系统（FS5系统）
该系统为格栅幕墙体系，格栅采用20mm*20mm铝合金方管，表面采用氟碳喷涂，主要位于裙楼四个立面；横向通过25x25x2铝槽加劲肋扣接于50X200X3铝合金立柱。（图六）
（图六）3、 幕墙施工难点
根据该项目的独特性，在施工中主要存在以下难点：
3.1、高空作业的安全防护
需在分界13F、25F、37F等避难层上层部位架设3m安全防护挑棚，作为交叉施工防护，确保施工交叉作业安全。此安全防护隔离层采用在主体结构楼板预埋U型钢环，利用预埋钢环固定12#工字钢，外挑3米，再在工字钢横向搭设Ф48*3.5镀锌钢管，形成一个环绕建筑四周的封闭隔离层，以免自身施工段内落物伤害他人，也避免上部施工段落物伤害自己。（图七）
（图七）3.2、弧形面测量防线、定位
本项目塔楼B3#楼造型为弧形异形建筑，相对于一般建筑来说比较复杂，对于测量放线的精度也增加困难，必须在建筑主体结构阶段验收合格之后进行。对本作业的操作，首先要对有关图纸有全面的了解，不仅是对幕墙施工图、对土建建筑施工图、结构施工图以及与幕墙有关联的其他分包图纸也需要了解，主要了解立面变化的位置、标高、变化的特点，在实际施工过程中深化对图纸的理解；为保证测量精度，除熟悉图纸，采用合理的测量步骤外，还要选用测量精度满足设计要求的仪器，激光经纬仪、水平仪、铅垂仪、全站仪、钢卷尺等仪器设备还必须经过当地指定法定单位鉴定合格方能使用。
3.3、单元式板块吊装的措施及质量控制
单元式幕墙主要位于塔楼B3#楼的东、南、西、北等四个立面处，施工时单元板吊装质量的控制，及如何组织框架幕墙与单元幕墙的施工顺序都是本项目需重点控制的难点重点。
单元式幕墙为工厂组装成一个整体，主要依靠放线及转接件的准确性来控制安装精度控制，其施工控制是本项目的难点，尤其是曲面位置单元板块的编号与排放，直接影响了工程的质量。
3.4、大面框架幕墙外装饰条
幕墙主立面每层层间位置装有横向装饰线条，该线条为变截面非标线条，其安装许考虑其水平方向的平整性，同时不能影响单元幕墙的防水、防渗漏。
3.5、幕墙防水、防渗漏措施
单元式幕墙工程渗漏较为常见，一般是设计施工防渗漏措施跟不上造成的。幕墙面板渗水问题较为普遍，严重影响了建筑物的使用功能和寿命，降低了建筑物的安全性和耐久性。幕墙工程渗水因素非常复杂，涉及到设计、材料应用、施工和管理等各个方面。
4、 幕墙施工管理
4.1、施工总体流程
B2#、B3#楼具有造型复杂、工程量大、工期紧、质量要求高等特点，为此，必须在施工图设计、材料采购、材料运输、构件加工、现场安装等多方面统筹规划、合理分配，从多方面同时展开工作，以确保在保证质量、安全、工期的基础上圆满完成工程施工任务。根据工程特点及公司技术力量的安排该工程单元式幕墙施工流程如下图所示。（图八）
（图八）
4.2、施工顺序
4.2.1、垂直方向施工顺序
本项目塔楼主要为单元式幕墙系统，在垂直方向上，我司拟安排从下往上的顺序组织施工，根据建筑外形将本项目塔楼B3#楼以避难层为界限划分为四个施工区段：2F-13F为第一区段，从标高6.5米至59.6米，共计2028块单元板块；14F-25F为第二区段，从标高59.6米至111.1米，共计2028块单元板块；26F-37F为第三区段，从标高111.1米至162.6米，共计2028块单元板块；38F-顶部为第四区段，从标高162.6米至235米，共计2535块单元板块.，垂直安装顺序如图所示。（图九）
（图九）
4.2.2、水平方向施工顺序
水平方向上，塔楼标准层单元板块共169块/层，为满足进度要求，考虑按每组人安装进度为15块/天考虑，塔楼每层需约5.5天安装时间,安排三个施工班组，二组人从立面对角部位按同一方向顺序同时进行单元幕墙安装，于施工电梯部位收口，第三个班组在前两个班组完成一定工作量的情况下进场安装上一层的幕墙板块，三组人呈螺旋状往上安装的姿态。（图十）
（图十）
4.3、施工安全措施
由于工程的特殊性，其高度较高，且为单元式幕墙，在安装过程中无脚手架与防护网，因此其难度比一般的幕墙工程要大得多，一旦出现人员跌落，后果不堪设想，为此，在一下几个方面采取措施，以保障施工安全。
4.3.1、人员要求
人员进入工地前，进行体检，重点检查有无恐高症、心脏病、高血压等其他不适合本工程的疾病。
施工安装作业前，由施工班组长对全体施工人员进行专项安全教育，进行详细的现场安全技术交底。特殊施工面，特殊节点作业，危险性较大的地带，应针对性地独一独工种进行讲解，并以书面形式进行安全技术交底。作业时 作业人员严格科学佩戴安全三宝进行作业，应按规定正确佩戴和使用合格的安全帽、安全带等必备的个人安全防护用具，作业前应认真检查所用的安全设施是否牢固可靠。应将安全带牢系在建筑结构或固定的金属结构架上，不准系在活动构件上。经过培训并考核合格后，方可上岗。
4.3.2、措施要求
安装人员必须按规定穿戴工作服、安全帽、安全绳和防滑鞋等其他防护用品，配备专用工具包，所有工具存放在包内随身携带。扳手、螺丝刀等其他小型工具系上安全绳，在工作中套在手腕上，防止脱落。在各区段位置设置外挑三米的安全防护棚， 在临边位置设置临时扶手栏杆，避免工人高空坠落。（图十一）
（图十一）
5、 关键节点控制
本工程就长沙地区幕墙工而言属于难度较大的项目，为能精致打造该项目，使其精雕细琢成当地当之无愧的地标性建筑，需在施工过程中对一些关键节点、工序进行控制：
5.1、测量放线精度控制
为保证测量放线精度，确保工程质量，结合实际情况，我司采用电子全站仪,激光经纬仪结合直角坐标法、CAD技术等测量方法针对不同部位进行测量放线，达到快速精确地完成。
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 ，为了克服这一难点，在本工程的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，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，依据总承包单位的基准点、线，考虑到温差对计量的误差，以及地面不平造成的误差，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大面幕墙内消化；此外，标高定位也是一个重点，由于整个施工难度较大，因而对标高的定位要求较高，标高的定位采用全站仪测距进行我司将安排专业测量小组，设置测量放线班组负责人，加强测量管理，对各施工班组进行正规的技术交底。利用全站仪把长度尺寸控制在1mm内。每个步骤施工中技术员及质量员，随时关注并检查，做好对测量放线的质量控制。发现问题必须立即整改。对于特别恶劣的天气，必须停止测量放线。
5.2、幕墙接口、转角处理
幕墙面之间以及与其它部分和结构的接口、收口的外观方案是否可行直接影响到幕墙的整体效果、功能性，如处理不当还可能会影响到幕墙的性能特别对幕墙的玻璃幕墙面与其它部位水密性能将产生较大的影响。
所以就关键连接点、收口的处理方案说明如下：
幕墙转角处的处理方案：在幕墙的转折角处玻璃的接口方式很重要，要在满足玻璃气密性、水密性的密封要求的同时，考虑美观和夹胶玻璃胶膜外露会产生氧化和脱胶的问题。根据我司在玻璃生产和工程设计施工上的经验提出在玻璃出场前先将此处的外露胶膜边密封，确保不与空气接触。各类幕墙面板间的搭接节点严格按设计节点图进行施工处理，本工程采用的是弧面设计，因此不存在特别明显的折线转角，通过幕墙立柱的处理，使其转角圆弧部位柔和过渡。（图十二）
（图十二）
5.3、幕墙伸缩缝节点处理
由于本工程的玻璃幕墙面上应根据主体结构设置伸缩缝来适应结构变形和主体变形，在伸缩缝两侧的幕墙玻璃有相对变形量，为适应其变量一般采用铝型材作伸缩缝收口。
5.4、幕墙收口处理
本工程由于其每个立面均采用曲面造型，因此垂直方向的收口部位较为模糊，不存在明确的交界，水平收口位置用一条铝合金装饰板与横向铝合金装饰线条罩在幕墙上端的收口部位。防止在压顶接口处有渗水现象，在压顶板的下面应做防水处理。铝合金压顶板可以侧向固定在骨架上，也可在水平面上用螺丝固定。螺丝头部位用密封胶密封，防止雨水在此部位渗透。采用内泛水，安装坡度应符合设计要求，本项目在设计时便已考虑周详，采用成熟的横滑式设计同一楼层的单元板块上横梁通过采用特殊的构造形式，形成一圈完整的、密闭的“水槽”；利用三道防水设计形成等压腔体，有效阻止大量水的排入、微量水的渗透，保持良好的防水性能。
铝合金装饰板的运用既能在一定程度上防止水的渗透，同时也是极佳的外立面装饰材料，在层间横向收口与屋顶最高点收口处起到画龙点睛的效果。（图十三）
（图十三）
6、 总结
本工程作为长沙在建项目中最高楼，其地标地位不可动摇，而灵动的玻璃幕墙为其穿上了轻盈漂亮的外衣，结合曲面幕墙、单元式幕墙等诸多前沿幕墙系统，更为该项目增添了几分科技色彩，在建造过程中倾注了无数设计、施工人员的智慧和心血，相信在不久的将来会在长沙这座城市中绽放出更为绚烂的光彩。
通过本项目的实践，我们对单元式幕墙有了新的理解，它不仅适合用于呆板方正的建筑中，在充满灵气的超高层曲面建筑里也拥有者一席之地，并且随着工业技术的进一步革新，它将在这一应用领域走得更远。
