CN103541474A - 分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法,主要包括以下步骤:建立双曲面不锈钢幕墙三维模型与图纸深化;根据模型与深化图对双曲面幕墙结构分解,分成表皮层与龙骨层;表皮层与龙骨层施工图纸深化;双曲面不锈钢幕墙表皮层加工与制作;表皮层分割与运输;双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作;表皮层安装与拼缝焊接;双曲面不锈钢幕墙饰面处理。本发明通过分层法施工双曲面不锈钢幕墙,焊接与拼装工作量相对较大的表皮层采用工厂内加工制作,龙骨层在现场焊接制作,结合了现场的结构特点,合理的调节消化施工误差,保证了幕墙结构与主体结构协调统一,通过合理的工序安排,保证了幕墙曲面的准确,弧度的顺平。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域,特别涉及分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法。
背景技术
随着国家加大对基础设施的投资建设,大量的异型建筑物、构筑物的涌现,常规外立面幕墙采用的石材、铝板、玻璃等材料已无法满足异型建筑的需求,为达到更准确、更完美的建筑效果,不锈钢、玻璃钢、人造石等材料开始应用于外立面幕墙装饰中,特别是不锈钢材料,可塑性好,强度较高,且施工方便,越来越多的被异型建筑立面采用。
双曲面不锈钢幕墙是指由不锈钢面板、龙骨、连接体系等组成的建筑幕墙,属于围护结构。它具有外观美观、结构耐用、经济合理、节能环保、新工艺新方法的特点。双曲面不锈钢幕墙有造型奇异、结构复杂、工序繁多等特点,幕墙外表皮是体现曲面效果与设计理念的最重要部位,外表皮需要的不锈钢板锻造、塑形龙骨弯弧与焊接工作量大,占用机械设备种类多,且受施工现场与天气条件限制多。幕墙连接龙骨须焊接或栓接在建筑结构体上,须要结合建筑或构筑物结构消化施工误差。
我国现行幕墙制作、安装、验收、保养和维修标准中,还没有专门针对不锈钢幕墙的标准与施工方法,因此,迫切需要寻找一种安全、优质、快速的施工方法,来指导不锈钢幕墙的制作、安装、验收、保养和维修。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法,根据双曲面不锈钢幕墙不同层面的特点,采用不同的制作加工方法,即将双曲面不锈钢幕墙的外表皮即表皮层采用工厂内加工、幕墙的连接龙骨即龙骨层采用现场制作的分层制作与施工的方法,这样即保证了幕墙结构与主体结构协调统一又能准确、完美体现建筑效果,充分达到外观美观、结构耐用、经济合理、节能环保、新工艺新方法的效果。
1、 分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)建立双曲面不锈钢幕墙三维模型,通过对模型节点、截面细化分解,形成各部位施工深化图;
(2)根据三维模型与施工深化图对双曲面幕墙结构分解,将双曲面幕墙结构分解成表皮层与龙骨层:表皮层由不锈钢面板与支撑塑形龙骨组成,龙骨层由支撑龙骨与连接龙骨组成;
(3)表皮层与龙骨层施工图纸深化:采用AUTOCAD绘图软件,根据三维模型和结构分层进行施工图深化,分解深化出表皮层定位龙骨深化图、表皮覆板分割图、龙骨层定位施工深化图、表皮层吊装定位图与施工深化图;
(4)双曲面不锈钢幕墙表皮层加工与制作:表皮层在工厂内加工成型,后再运至施工现场进行安装;
(5)双曲面不锈钢幕墙表皮层分割与运输:根据运输需要将表皮层分块装车运输,运至现场后再依据深化图纸与三维模型进行现场组装,再次焊接;
(6)双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作:龙骨层采用现场加工的方式制作在建筑物或构筑物上;
(7)双曲面不锈钢幕墙表皮层安装与拼缝焊接:采用汽车吊配合电动葫芦的方式吊装,就位后的表皮层采用栓接的方式连接在龙骨层上;在板块安装完毕后,进行板块拼缝的焊接处理,将拼缝不平整的地方进行锻造修整,再进行打磨抛光;
(8)双曲面不锈钢幕墙饰面处理:采用氟碳喷涂饰面。
进一步地,步骤1中,采用AUTOCAD绘图软件根据设计提供的双曲面幕墙数据建立三维模型,所述模型为表皮层定位骨架制作、表皮层吊装、龙骨层施工定位提供翻样图的技术支撑。
步骤4所述双曲面不锈钢幕墙表皮层的支撑塑形龙骨采用70×4mm、32×2mm 的钢管焊接制成,钢管做热镀锌处理;支撑塑形龙骨纵横布置,间距不大于80cm;支撑塑形龙骨和不锈钢面板用抱箍连接,抱箍起承载及固定作用,电焊连接,间距不大于80cm,抱箍宽度为2cm。
步骤4所述的双曲面不锈钢幕墙表皮层加工流程为:施工准备→备料→放样、下料→切割、支撑塑形龙骨拉弯成型及开坡口→龙骨拼接→龙骨焊接→焊接检查→龙骨制孔→龙骨组装→组装焊接→焊接检查→骨架外观及尺寸检查→打磨、刷漆、焊缝→表层不锈钢板覆板。
步骤6中,龙骨层的支撑龙骨、连接龙骨与建筑物或构筑物的连接按照设计图纸要求,可采用焊接或栓接。在双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作前须根据建筑物或构筑物的形式搭设脚手架或施工吊篮,为施工提供操作平台。
步骤7中,焊接采用不锈钢板氩弧焊无缝焊接工艺,焊接口打磨平整拉毛。在大面积不锈钢幕墙无缝设计情况下须考虑温度应力变形的影响,将转接件焊接在龙骨层上,与表皮层采用不锈钢螺栓连接,通过转接件在表皮层与龙骨层间栓接的方式消化应力。
步骤8中,采用氟碳喷涂饰面,具体步骤为:先把不锈钢表面做抛光处理,将不锈钢表面清洁干净,再在表面做一层氟碳环氧底漆,必要时做腻子修补,打磨,上底漆,再打磨,上中涂,反复三到五次直到不锈钢表面平整光滑,然后做表面着色工作,最后在表面要喷涂一层一种高分子薄膜,以保证表面油漆不出现粉化、脱落,抗氧化。
本发明分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法是通过三维建模与电脑深化将双曲面幕墙结构分解成表皮层与龙骨层,分别对两层的定位、覆板、吊装进行图纸细化,保证了曲面的准确,弧度的顺平,经过分层后,焊接与拼装工作量相对较大的表皮层采用工厂内加工制作,在稳定的环境与优良的设施条件下保证了焊接、拼装质量,又避免了表皮层在现场加工受到的场地局限与天气限制,加快了施工进度。龙骨层在现场焊接制作,结合了现场的结构特点,合理的调节消化施工误差,保证了幕墙结构与主体结构协调统一,表皮层运至现场采用整体分块吊装,通过合理的工序安排,可使双曲面不锈钢幕墙快速、安全、美观的施工完成。
本发明具有以下优点:(1)加工准确,采用三维建模、电脑分解,对双曲面幕墙龙骨加工尺寸进行深化,确保了曲面成形的美观、准确;(2)施工快捷,通过对幕墙系统分解,表皮系统在工厂加工,保证了加工质量与成形准确且不受现场 条件制约,而龙骨系统结合现场实际情况现场加工,两者结合施工快速便捷;(3)构造合理,通过对幕墙系统结构分解,充分考虑了加工与安装工况、特点,以及后期使用阶段温度变形等因素。
附图说明
图1是双曲面幕墙三维模型效果图。
图2是双曲面幕墙三维模型透视图。
图3是双曲面幕墙曲面定位编号示意图。
图4是双曲面幕墙曲面10-10剖面定位大样示意图。
图5是双曲面幕墙表皮层支撑塑形骨架剖面示意图。
具体实施方式
分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法,具体包括以下步骤:
(一)双曲面不锈钢幕墙翻样
模型建立:采用AUTOCAD绘图软件对设计提供的双曲面幕墙数据绘制三维模型,此模型为表皮层定位骨架制作、表皮层吊装、龙骨层施工定位提供翻样图的技术支撑,通过对模型节点、截面细化分解,可形成各部位施工深化图。
结构分解:模型建立后,为保证幕墙曲面的准确性与整体性,根据三维模型的结构,将双曲面幕墙结构分解成表皮层与龙骨层,表皮层由不锈钢面板与支撑塑形龙骨组成,龙骨层由支撑龙骨与连接龙骨组成,表皮层为体现曲面效果与设计理念的最重要部位,为保证质量与成型效果可采用工厂化加工,龙骨层采用现场施工的方式。
施工图深化:根据建立的三维模型和结构分层进行施工图深化,可分解深化出表皮层定位龙骨深化图、表皮覆板分割图、龙骨层定位施工深化图、表皮层吊装定位图与施工深化图,均采用AUTOCAD绘图软件完成。
(二)双曲面不锈钢幕墙表皮层加工与制作
为保证双曲面幕墙的整体精度,表皮层在工厂内加工成型,后在运至施工现场进行安装,这样即可保证了幕墙曲面精度又可加快施工进度,且加工不受现场场地局限的限制。
表皮层由不锈钢面板与支撑塑形龙骨组成,支撑塑形龙骨制作常根据设计图纸采用70*4mm、32*2mm 的钢管焊接制成,钢管做热镀锌处理。支撑龙骨兼做塑形作用纵横布置,间距不大于80cm。支撑塑形龙骨和不锈钢面板用抱箍连接,抱箍起承载及固定作用,电焊连接,间距不大于80cm,抱箍宽度为2cm。
表皮层加工流程:施工准备→备料→放样、下料→切割、支撑塑形龙骨拉弯成型及开坡口→龙骨拼接→龙骨焊接→焊接检查→龙骨制孔→龙骨组装→组装焊接→焊接检查→骨架外观及尺寸检查→打磨、刷漆(焊缝)→表层不锈钢板覆板。
表皮层制作:
1、放样、下料
1)钢管在下料前应根据设计图纸合理排料、配料,尽可能降低损耗。
2)放样要考虑预留焊接收缩余量,切割余量及坡口加工余量,立柱钢构件在下料时长度方向对接按0.7mm/m 加放余量,宽度方向对接按1.0mm/m 加放余量。
3)钢管下料及开坡口均要求采用半自动切割机进行,切割前应将线附近50mm 范围内的铁锈、油污清除干净,切割时,应选用合适的工艺参数,保证切割后表面质量达到规范要求,切割后断口上不得有裂纹、夹层,并应清除边缘上的熔瘤及飞溅物。
4)对于钢架上的一些角钢连接及耳板等小型零件,可用剪板机剪切,剪切后的零件不得有裂纹和大于1mm 的缺棱,并应打磨边缘上的毛刺。
2、支撑钢骨架制作
1)钢管弯圆拉弯
双曲面不锈钢弧形幕墙的面层内常采用钢管支撑骨架兼塑形作用,如70*4mm钢管、32*2mm 钢管、26*2mm 钢管等,制作支撑与塑形的骨架须对钢管根据幕墙曲面弧度进行拉弯,因此结合异形构件或建筑的弧度,在组装前根据弯弧弧度由特制模具与拉弯机进行拉弯。具体步骤:开模,把需要拉弯模型作好→将拉弯的压力配好→根据钢管大小做钢管两头夹具→把作好的模型在拉弯设备上固定→拉弯的第一件钢管为首样,按图纸要求检验,合格后按首样批量生产。
2)支撑钢骨架拼装
首先根据定位深化图布置环形定位龙骨,环形定位龙骨间采用32*2mm钢管制作横梁临时支撑固定,点焊连接,从下向上布置,环形定位龙骨布置完成后开始布置竖向弧形龙骨,采用电焊连接(焊缝应满足设计要求),最后补充其它环形龙骨与支撑构件。
支撑骨架拼装时须控制钢管变形,要按照一定的焊接顺序拼装焊接,骨架拼接缝应由中间开始向四周施焊,未施焊的拼接缝先不点焊,让钢管自由收缩(下料时应考虑),对于焊接变形处应首先采用锤击矫正,或用配重施压校正,一般不宜采用火焰校正,采用锤击时应加锤垫,防止凹痕和损伤,焊接变形校正完后方可施焊下一道焊缝。
焊接完成后经过检查,确认合格后请监理进行隐蔽验收,然后组装角钢连接件及耳板。
a焊接所用焊接材料应与所焊钢材相符合,焊条、焊丝选用应符合设计图纸要求,施工前对焊接方法进行焊接工艺评定,根据评定结果确定焊接工艺。
b 钢骨架焊缝对接缝、角焊缝应符合设计图纸要求,对接焊缝及组合焊缝均应按要求开坡口,焊缝两端设置引弧板和引出板,其材质和坡口形式应应与焊件相同,手工焊引出板长度应大于25mm,自动焊引出板长度应大于50mm。
d钢骨架组装焊接采用手工焊进行,其焊接顺序及焊接工艺严格按照制作工艺和相应规范要求进行,装配焊接时点焊长度宜大于40mm;间距500-600mm,点焊焊肉上不得有气孔和裂纹,如发现必须清除干净后重新点焊。
e所有焊缝焊接完毕后均应按规定进行检查,根据设计图纸要求数量采用超声波探伤仪对焊缝内部进行无损检测,探伤结果应符合GB50205-2002 的焊缝要求,对接缝与角焊缝还应进行外观检查,检查结果应符合相应焊缝等级的要求。
3、防锈处理
1)钢构件制作完并检查合格后即可除锈,除锈采用手工或动力方式,清除钢板表面铁锈,松散锈皮,油污或油脂及其它外来杂质,主要对焊缝处进行打磨使之平滑。
2)除锈完后应立即涂刷底漆,防止返锈,并在钢架焊接处刷防锈漆。
4、表面不锈钢覆板
1)覆板前应对双曲面幕墙骨架进行曲面弧度与焊接质量验收,满足设计要求后方可进入下一道工序。
2)根据深化图对不锈钢板材进行分块,对不锈钢整板切割、分隔成深化图示意的小板块。
3) 表面覆板
锻造好的不锈钢板覆在支撑上焊接,板块间采用氩弧焊,焊机要求是300A 以上直流电焊机。氩弧焊机功率输出为250A 以上。电焊要求不锈钢表面饱满、平整。焊接操作按国家规范要求进行。板块与(塑形)龙骨间采用抱箍点焊连接,焊接要求同支撑龙骨。下面为新建杭州东站站房工程双曲面不锈钢饰面覆板的示意图:
4)打磨
先采用80#砂轮片对不锈钢板间焊缝进行打磨。再采用120-320#砂轮片进行表面打磨,从上向下打磨,保证不锈钢板块拼缝平顺。
5)表皮层分割
为运输方便,常要求将表皮层分块装车运输,可根据运输需要将表皮层分割成若干块,并做好保护、搬运、吊装、卸车、分类等工作。运至现场后再依据深化图纸与模型进行现场组装,再次焊接。
(三)双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作
龙骨层采用现场加工的方式制作在建筑物或构筑物上,龙骨层常采用斜撑龙骨与连接龙骨组成,与建筑物或构筑物的连接按照设计图纸要求,可采用焊接或栓接。
操作平台搭设。龙骨层制作前须根据建筑物或构筑物的形式搭设脚手架或施工吊篮,为施工提供操作平台。具体施工方法同普通操作架与施工吊篮方案。
龙骨层放样。根据不锈钢幕墙龙骨层深化图,采用全站仪对龙骨层的主龙骨、弧形龙骨等的节点进行放样,主龙骨以十字中心线的形式测绘在建筑物或构筑物上,弧形龙骨测绘在主龙骨上,作为安装依据。
龙骨层制作。放样完成后根据设计图纸安装龙骨,先安装斜撑龙骨采用电焊连接在建筑物埋件或构筑物上,再安装弧形龙骨采用电焊或栓接的方式连接在斜撑龙骨上,最后安装表皮层连接件。
龙骨层制作其它要求:
1、龙骨构件、绝缘片、紧固件的规格、数量应符合设计图纸与深化图纸要求。
2、龙骨构件应安装牢固,螺栓应有防松脱措施。
3、龙骨构件的可调节构造应用螺栓牢固连接,并有防滑动措施。角码调节范围应符合设计与使用要求。
4、龙骨构件与预埋件之间的位置偏差使用钢板或型钢焊接调整时,构造形式与焊缝应符合设计图。
5、龙骨构件表面防腐层应完整、不破损,龙骨与建筑物、龙骨与龙骨间焊缝应做防腐处理。
6、检验主体钢结构与幕墙龙骨之间的连接,应在连接节点处观察,手动检查,并应采用分度值为1mm的钢直尺和焊缝量规测量。
(四)双曲面不锈钢幕墙表皮层安装
表皮层分块装车运输至现场后,按照不锈钢幕墙深化图的吊装分隔进行再次拼装,形成吊装板块,吊装板块尽量少,减少在操作架上拼缝处理的工作量。
采用汽车吊配合电动葫芦的方式吊装表皮层,就为后的表皮层采用栓接的方式连接在龙骨层上。
大面积不锈钢幕墙无缝设计须考虑温度应力变形的影响,本方法采用控制应力收缩的理念,通过转接件在表皮层与龙骨层间栓接的方式消化应力,即转接件焊接在龙骨层上,与表皮层采用不锈钢螺栓连接。
1、安装准备:根据设计图纸与深化图纸测定曲面定位控制,控制点为3个以上的不共面点,分别设置在表皮层与龙骨层上。
2、表皮层安装:
1)板块运至待安装位置下方,调整好起吊方向,然后将钢丝索及固定支件与组件单元板块连接,检查吊装件是否安装牢固,在组件单元板块下方系好单元板块平衡控制绳,经地面搬运组组长检查确认牢固及吊装区域无人员停留后,地面信号工用对讲机与汽车吊司机的进行指令对话,启动电源开始吊装;待吊装板块脱离地面后,静止片刻再次确认无误后再进行提升;
2)起吊前搬运组人员撤离吊装区域,在警戒线外其中两人用平衡控制绳索控制板块垂直运输过程中的平衡。控制平衡人员要密切关注板块的运行状态,确保板块平稳上升,以免发生碰撞而损坏板块表面。
3)当组件单元板块运行至指定标高位置后,由上层信号工对汽车吊司机进行指挥;地面操作人员通过揽风绳进行控制,防止板块在提升过程中过度的摆动,此时活动架上的安装操作人员准备就绪。
4)当吊装板块吊运至安装位置后,通过上层信号工对汽车吊司机进行指挥;通知操作人员停止汽车吊运行,通过电动葫芦进行提升,来进行板块的精确就位调整,待龙骨层控制点与表皮层控制点均吻合后,开始连接件的焊接或栓接,直至连接件安装完成,最后汽吊脱钩。
3、拼缝焊接:板块安装完毕后,进行板块拼缝的焊接处理,将拼缝不平整的地方进行锻造修整,再进行打磨抛光。焊接采用不锈钢板氩弧焊无缝焊接工艺,焊接口打磨平整拉毛。
(五)双曲面不锈钢幕墙饰面处理
双曲面不锈钢幕墙表面常采用氟碳喷涂饰面。
先把不锈钢表面做抛光处理,以不锈钢表面清洁干净,再在表面做一层氟碳环氧底漆,然后在有些地方做腻子修补,再打磨,上底漆,再打磨,上中涂,这样要反复做三到五次直到不锈钢表面平整光滑,再做表面着色工作,最后在表面要喷涂一层一种高分子薄膜,以保证表面油漆不出现粉化、脱落,抗氧化。
Claims (9)
1.分层法制作双曲面不锈钢幕墙的施工方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)建立双曲面不锈钢幕墙三维模型,通过对模型节点、截面细化分解,形成各部位施工深化图;
(2)根据三维模型与施工深化图对双曲面幕墙结构分解,将双曲面幕墙结构分解成表皮层与龙骨层:表皮层由不锈钢面板与支撑塑形龙骨组成,龙骨层由支撑龙骨与连接龙骨组成;
(3)表皮层与龙骨层施工图纸深化:采用AUTOCAD绘图软件,根据三维模型和结构分层进行施工图深化,分解深化出表皮层定位龙骨深化图、表皮覆板分割图、龙骨层定位施工深化图、表皮层吊装定位图与施工深化图;
(4)双曲面不锈钢幕墙表皮层加工与制作:表皮层在工厂内加工成型,后再运至施工现场进行安装;
(5)双曲面不锈钢幕墙表皮层分割与运输:根据运输需要将表皮层分块装车运输,运至现场后再依据深化图纸与三维模型进行现场组装,再次焊接;
(6)双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作:龙骨层采用现场加工的方式制作在建筑物或构筑物上;
(7)双曲面不锈钢幕墙表皮层安装与拼缝焊接:采用汽车吊配合电动葫芦的方式吊装,就位后的表皮层采用栓接的方式连接在龙骨层上;在板块安装完毕后,进行板块拼缝的焊接处理,将拼缝不平整的地方进行锻造修整,再进行打磨抛光;
(8)双曲面不锈钢幕墙饰面处理:采用氟碳喷涂饰面。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤1中,采用AUTOCAD绘图软件根据设计提供的双曲面幕墙数据建立三维模型,所述模型为表皮层定位骨架制作、表皮层吊装、龙骨层施工定位提供翻样图的技术支撑。
3.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤4所述双曲面不锈钢幕墙表皮层的支撑塑形龙骨采用70×4mm、32×2mm 的钢管焊接制成,钢管做热镀锌处理;支撑塑形龙骨纵横布置,间距不大于80cm;支撑塑形龙骨和不锈钢面板用抱箍连接,抱箍起承载及固定作用,电焊连接,间距不大于80cm,抱箍宽度为2cm。
4.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤4所述的双曲面不锈钢幕墙表皮层加工流程为:施工准备→备料→放样、下料→切割、支撑塑形龙骨拉弯成型及开坡口→龙骨拼接→龙骨焊接→焊接检查→龙骨制孔→龙骨组装→组装焊接→焊接检查→骨架外观及尺寸检查→打磨、刷漆、焊缝→表层不锈钢板覆板。
5.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤6中,龙骨层的支撑龙骨、连接龙骨与建筑物或构筑物的连接按照设计图纸要求,可采用焊接或栓接。
6.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤6中,在双曲面不锈钢幕墙龙骨层制作前须根据建筑物或构筑物的形式搭设脚手架或施工吊篮,为施工提供操作平台。
7.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤7中,焊接采用不锈钢板氩弧焊无缝焊接工艺,焊接口打磨平整拉毛。
8.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤7中,在大面积不锈钢幕墙无缝设计情况下须考虑温度应力变形的影响,将转接件焊接在龙骨层上,与表皮层采用不锈钢螺栓连接,通过转接件在表皮层与龙骨层间栓接的方式消化应力。
9.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤8中,采用氟碳喷涂饰面,具体步骤为:先把不锈钢表面做抛光处理,将不锈钢表面清洁干净,再在表面做一层氟碳环氧底漆,必要时做腻子修补,打磨,上底漆,再打磨,上中涂,反复三到五次直到不锈钢表面平整光滑,然后做表面着色工作,最后在表面要喷涂一层一种高分子薄膜,以保证表面油漆不出现粉化、脱落,抗氧化。
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