CN102535844A - 球形曲面不锈钢幕墙施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一球形曲面不锈钢幕墙施工工法，是于已完工的球形建筑结构外侧，依序施作：施工放线、操作脚手架搭设、钢支座安装、钢龙骨安装、背衬镀锌铁皮安装、防火层施工、保温层施工、防水铝板安装、铝合金龙骨支撑安装、双曲面不锈钢面板安装、注胶、喷淋试验、吸音层施工等步骤，以在表面形成金属质感强烈、表面光洁强、便于清洗的球形镜面不锈钢板幕墙外观，并且，其以喷涂方式完成防火层、保温层的施工，减少了常规防火层、保温层施工时的加固措施，节省了工程成本。

Description

球形曲面不锈钢幕墙施工工法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工方法，尤其是一种搭建弧形曲面幕墙的施工工法。

背景技术

当代建筑外型多样化，随着新型建筑幕墙材料的开发，幕墙工程不仅要满足使用功能，对其观感质量也提出了更高的要求，传统的幕墙材料及施工工艺已不能满足要求，建筑设计师们无不发挥创意，设计出一栋栋别出新裁的建筑物，实现当代建筑艺术。

在众多的当代建筑当中，于2007年落成的北京国家大剧院堪称弧形曲面造型建筑的代表作，整个建筑外观采用钛金属板作为主要幕墙，部份搭配玻璃幕墙，将钛金属板及玻璃板切割成小片的矩形板，再予以拼装，然而，由于钛金属板的造价较高，非其它业主可承受，而玻璃幕墙则存在不易清洗的缺点。

在基于成本及易于清洁保持光洁表面的前题下，镜面不锈钢板可说是建筑幕墙的最佳选择，但如何保证镜面不锈钢幕墙工程的施工质量，实现装饰、吸音、防火、保温、防水等设计功能，则是工程的难点，因为现有防火层、保温层是以加固措施施工，其施工时间长，工程成本高，因此，现有曲面造型的幕墙施工工法有加以改进的必要，以更符合现代需求。

发明内容

本发明的主要目的即是为了实现以不锈钢板为幕墙的施工工法，达到装饰、吸音、防火、保温及防水等功能。

基于上述目的，本发明的主要技术手段为针对球形曲面不锈钢幕墙施工工法，施工步骤包括：(1)施工放线，(2)操作脚手架搭设，(3)于球型结构上焊接多数个钢支座，(4)于各钢支座朝外的表面焊接数根钢龙骨，(5)于钢龙骨表面安装背衬镀锌铁皮，(6)于背衬镀锌铁皮外侧设一防水铝板，(7)于防水铝板外侧安装铝合金龙骨，铝合金龙骨与防水铝板之间具有间隙，(8)于铝合金龙骨外表面安装双曲面不锈钢面板，(9)两相邻的双曲面不锈钢面板之间注胶，(10)喷淋试验。

优选的，所述双曲面不锈钢面板的安装工法，采取由上而下围绕球体进行安装，面板连接到转接组件上，再将转接组件以螺栓固定安装于铝合金龙骨上。

优选的，所述的施工放线步骤，首先用全站仪测量出现实球面要素的数据，用现实球面与理论球面进行最佳拟合，根据拟合球面找出与设计球面的坐标差值，标出设计钢支座位置，

将整个球形结构分为数个区域，每个区域进行独立的测量放线，

根据球体的圆心点、球体分区图，在每个区域外围设置1个控制点，对球体结构各钢支座进行放线定位，并随施工进度进行复核，先确定各钢支座点位及座标，再进行各构造层施工放线、复核。

优选的，于背衬镀锌铁皮表面设一防火层。

优选的，于防火层表面设一保温层，于保温层外表面安装所述的防水铝板。

优选的，所述的防火层的防火材料，以及保温层的保温材料是以直接喷涂方式施作。

优选的，于背衬镀锌铁皮的底面，喷涂一层吸音层。

优选的，于钢龙骨中段焊接二支次龙骨，二支次龙骨不在同一直线，互成钝角。

上述技术手段的工法以及特点如下：

1、通过运用双曲面板的连接与变形控制技术，由多块等边三角形镜面不锈钢板实现了球形双曲面造型；

2、通过运用双曲面板空间定位技术，确保了每一块不锈钢板的空间定位准确，同时保证相邻板块拼缝合理；

3、采用在球体外围搭设操作脚手架，中上部搭设悬挑架，球体上部采用从球体内部焊接钢构作为操作平台。

4、不锈钢面板采用暗藏式螺栓进行连接，保证了连接件与面板固定牢靠，且面层如同一个整体。

5、采用在镀锌铁皮上喷涂吸音、防火、保温材料，解决了工程吸音、防火、保温问题。

实施上述技术手段，本发明可获得的效益为：

1、防火层、保温层直接喷涂在背衬板上，减少了常规防火层、保温层施工时的加固措施，节省了工程成本；

2、施工操作时直接在球体顶部设置临时钢架，减少了操作吊篮的租赁费用等；

3、球体表面光洁、清洁方便，减少了清洁费用；

4、通过运用本工法，提高了球形镜面不锈钢板幕墙的施工效率，缩短了工期，进而降低成本，以及减少对周遭环境、交通的影响。

附图说明

图1为球体模拟示意图；

图2为球体分区图；

图3为钢支座点位示意图；

图4为架体支撑单元落地平面位置图；

图5为架体支撑单元与球体结构侧视相对位置示意图；

图6施工示意图；

图7钢支座与球体结构连接示意图；

图8为龙钢骨安装示意图；

图9为主龙钢骨与钢支座连接示意图；

图10为主、次龙钢骨连接示意图；

图11为主龙钢骨与防火层、保温层的剖面示意图；

图12为支座调差示意图；

图13为铝合金龙骨的组合剖面示意图；

图14为镜面不锈钢板安装示意图；

图15为镜面不锈钢板接缝处打胶示意图；

图16喷涂吸音层之后的本发明幕墙构造示意图。

具体实施方式

在完成建筑物的主结构之后，开始进行本发明不锈钢幕墙的施工，其施工步骤包括：1.施工放线；2.操作脚手架搭设；3钢支座安装；4.钢龙骨安装；5.背衬镀锌铁皮安装；6.防火层施工；7.保温层施工；8.防水铝板安装9；铝合金龙骨支撑安装；10.双曲面不锈钢面板安装；11.注胶；12.喷淋试验；13.吸音层施工。以下结合附图一一说明：

1、施工放线：

(1)首先用全站仪测量出现实球面要素的数据，用现实球面与理论球面进行最佳拟合，找出点位的空间偏差，为后续施工提供依据；

(2)在施工控制点上架设全站仪，在不锈钢球面上摆设好微型棱镜，直接测出球面各点的三维坐标，根据拟合球面找出与设计球面的坐标差值，标出设计钢支座位置；

根据现实球面测得的数据，作出现实球面的三维图与设计球面进行拟合，可以得到现实球面钢支座位置与设计球面钢支座位置的关系，球体模拟示意图见图1，其中，A、B、C为三个现实托盘的中心；A′为A设计位置在托盘面上的垂直投影；A″为A点的理论位置；D为A′到AB线的垂足；H为A″到托盘面的垂直距离；把A、B连成一条线，标出AD的距离和A′D的距离，在A′处焊接一垂直于钢支座的钢筋，从钢支座沿钢筋量出H高，标出A″，此即为钢支座在A托盘的设计位置；

(3)如图2俯视示意图所示，将整个球形结构20分为5个区域，每个区域进行独立的测量放线；

(4)请参阅图3所示(图3是图2的04#分区立体示意图，其余区域工法相同)，根据球体的圆心点、球体分区图，在每个区域外围设置1个控制点固设在地面上，该控制点是经计算的特定点，用于对钢支座进行定位，对球体结构20各钢支座进行放线定位(图3当中的数字即代表不同位置的钢支座点号)，并随施工进度进行复核，先确定各钢支座点位及座标，再进行各构造层施工放线、复核。

2、操作脚手架10搭设(请同时参阅图4、5所示)：

(1)先进行球体中部以下的操作脚手架10搭设：

操作脚手架10是以数个支撑单元11围绕着球体结构20组成，优选的实施方式是采用14个支撑单元11，按照均匀的角度(25.7度)布置，相临的支撑单元11之间用钢管扣件12拉接形成交圈的整体，并且在架体支撑单元11中配置上人步梯13以便施工；

(2)球体中部以上收口面脚手架搭设：

球体结构20中部以上开始往上渐缩，在球体结构20的收口面架体采用悬挑脚手架提供操作平台，悬挑的架体与球体结构20进行拉接，以提高架体的稳定性；

(3)球体顶部操作平台设置

球体结构20上半球无法搭设操作脚手架，因此在球体结构20顶部的检修口21处设置一个临时固定点，施工操作人员可从检修口处绑扎安全带、安全绳22，进行球体上半球的施工(如图6示意图示所示)。

3、钢支座安装：

请参阅图7所示，根据已弹在结构钢球20上的位置点，焊接钢支座31，钢支座31与结构钢球20表面满焊。钢支座31从上至下安装，钢支座31焊接完成后，必须复核定位尺寸，防止偏位。

4、钢龙骨安装

请同时参阅图8至10所示，于钢支座31顶部的一连接钢板310上焊接数个主檩40，优选方式是采用热镀锌C形钢作为主檩40，再于主檩40上焊接钢龙骨41，安装数根钢龙骨41，钢龙骨41从上至下进行安装，另于钢龙骨41中段焊接二支次龙骨42，二支次龙骨42不在同一直线，而互成钝角。

5、背衬镀锌铁皮安装

请参看图11所示，背衬镀锌铁皮43与钢龙骨41采用自攻螺丝连接。安装前将背衬镀锌铁皮43按图纸加工成型，并按图纸拼块进行安装，背衬镀锌铁皮43安装从上至下进行。

6、防火层施工

于背衬镀锌铁皮43表面设一防火层44，其防火材料采用粘结性强的可喷材料，耐火极限不小于3小时，防火层44直接喷涂于背衬镀锌铁皮43表面，优选厚度为50mm，施工时从上至下喷涂，一次性到位。

7、保温层施工

于防火层44表面直接喷涂一保温层45，其保温材料采用聚氨酯泡沫，优选喷涂厚度为40mm，为防止发泡胶污染钢支座，必须提前采用塑料薄膜将钢支座进行包裹保护。

8、防水铝板安装

请参阅图12所示，于保温层45表面设一防水铝板47，其安装方式同背衬镀锌铁皮43，两相邻的防水铝板47接缝处采用硅酮密封胶48密封，防止雨水渗透。

9、铝合金龙骨支撑安装

请参阅图12、13所示，从防水铝板板块胶缝中伸出T型支撑件52，于T型支撑件52的托板面52上焊接数根铝合金龙骨50，所述铝合金龙骨50支撑安装时，是先把钢件51用螺栓紧固在铝合金龙骨50两端头，铝合金龙骨50与钢件51之间用绝缘片进行绝缘；用墨线与角尺在托板面520定好铝合金龙骨50固定点与安装位置线，再把紧固在铝合金龙骨50两端头的钢件51与托板面520焊接，用钢刷清净焊接处残渣，进行三遍防腐涂刷，铝合金龙骨安装完成后需进行调差，铝合金龙骨安装及调差见图12。

10、双曲面不锈钢面板安装

如图13、14所示，双曲面不锈钢面板60采取由上而下围绕球体进行安装。面板用自攻螺钉连接到转接组件61上，再将转接组件61以螺栓固定安装于铝合金龙骨50上，用薄垫片调节相邻各面板的相间位置，保证各面板的外表面都在同一球面上，并且，由于双曲不锈钢面板60采用暗藏式螺栓进行连接，保证了转接组件与面板固定牢靠，且面层如同一个整体。

11、注胶

如图15所示，不锈钢面板60的板缝采用耐侯密封胶63进行封闭，较佳是先以泡沫棒64填充空间，再以耐侯密封胶63进行封闭。

12、喷淋试验

球幕不锈钢面板安装完毕，采用水压不小于200pa自来水对球幕进行2小时的喷淋试验，从室内进行仔细检查，有无渗漏情况。

13、吸音层施工

如图16所示，吸音层46采用超细无机纤维吸声喷涂，吸音层46在室内施工，直接喷涂于背衬镀锌铁皮43底面，即完成本发明的施工。

图16即是完工以后的本发明幕墙构造示意图，于主体钢结构上20焊接钢支座31，于钢支座31的连接钢皮310表面焊接龙骨钢40，龙骨钢40表面依序设有背衬镀锌铁皮43、防火层44、保温层45、防水铝板47，于两防水铝板47之间设有突出的T型支撑件，再于T型支撑件上焊接铝合金龙骨50，而镜面不锈钢板60则安装于铝合金龙骨50上。

Claims (9)

1.一种球形曲面不锈钢幕墙施工工法，是于球型结构表面搭设不锈钢幕墙的方式，其特征在于：

施工步骤包括：(1)施工放线，(2)操作脚手架搭设，(3)于球型结构上焊接多数个钢支座，(4)于各钢支座朝外的表面焊接数根钢龙骨，(5)于钢龙骨表面安装背衬镀锌铁皮，(6)于背衬镀锌铁皮外侧设一防水铝板，(7)于防水铝板外侧安装铝合金龙骨，铝合金龙骨与防水铝板之间具有间隙，(8)于铝合金龙骨外表面安装双曲面不锈钢面板，(9)两相邻的双曲面不锈钢面板之间注胶，(10)喷淋试验。

2.根据权利要求1所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

双曲面不锈钢面板的安装工法，采取由上而下围绕球体进行安装，面板连接到转接组件上，再将转接组件以螺栓固定安装于铝合金龙骨上。

3.根据权利要求1或2所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

所述的施工放线步骤，首先用全站仪测量出现实球面要素的数据，用现实球面与理论球面进行最佳拟合，根据拟合球面找出与设计球面的坐标差值，标出设计钢支座位置，

将整个球形结构分为数个区域，每个区域进行独立的测量放线，

根据球体的圆心点、球体分区图，在每个区域外围设置1个控制点，对球体结构各钢支座进行放线定位，并随施工进度进行复核，先确定各钢支座点位及座标，再进行各构造层施工放线、复核。

4.根据权利要求1或2所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

于背衬镀锌铁皮表面设一防火层。

5.根据权利要求4所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

于防火层表面设一保温层，于保温层外表面安装所述的防水铝板。

6.根据权利要求5所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

所述的防火层的防火材料，以及保温层的保温材料是以直接喷涂方式施作。

7.根据权利要求6所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

于背衬镀锌铁皮的底面，喷涂一层吸音层。

8.根据权利要求1所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

于背衬镀锌铁皮的底面，喷涂一层吸音层。

9.根据权利要求1所述的球形曲面不锈钢幕墙施工工法，其特征在于：

于钢龙骨中段焊接二支次龙骨，二支次龙骨不在同一直线，互成钝角。

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