CN104831938B - 框架式曲面玻璃幕墙的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，包括：将待安装幕墙的幕墙龙骨划分为沿水平方向布设的多个弯弧立柱以及沿竖直方向布设于相邻两个弯弧立柱之间的多个横梁；施工现场测量放线，在待安装幕墙的主体结构上标记出弯弧立柱的定位点；搭设操作平台，于操作平台上根据弯弧立柱的定位点将弯弧立柱安装于主体结构上；弯弧立柱安装完成后，在弯弧立柱的表面标记出横梁的定位点；于操作平台上根据横梁的定位点将横梁安装于相邻两个弯弧立柱之间；于操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个横梁之间；对幕墙玻璃进行冷弯施工以形成待安装幕墙的曲面结构。本发明通过冷弯施工扭拧强迫就位方式，使幕墙玻璃形成幕墙所需的翘曲曲面形状。

Description

框架式曲面玻璃幕墙的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是指一种框架式曲面玻璃幕墙的施工方法。

背景技术

目前，新建的大型公共与民用建筑，特别是大空间、大跨度的建筑，越来越多的采用框架式曲面玻璃幕墙(C幕墙)，由于框架式曲面玻璃幕墙的外立面设计为双曲面造型，玻璃板块四个角点不在同一平面，存在小幅翘曲，玻璃单元尺与最大扭曲距离都较大，玻璃弯弧甚至达到15mm/m。因此给施工带来很大的困难。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供了一种框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，包括：

将待安装幕墙的幕墙龙骨划分为沿水平方向布设的多个弯弧立柱以及沿竖直方向布设于相邻两个所述弯弧立柱之间的多个横梁；

施工现场测量放线，在待安装幕墙的主体结构上标记出所述弯弧立柱的定位点；

搭设操作平台，于所述操作平台上根据所述弯弧立柱的定位点将所述弯弧立柱安装于所述主体结构上；

所述弯弧立柱安装完成后，在所述弯弧立柱的表面标记出所述横梁的定位点；

于所述操作平台上根据所述横梁的定位点将所述横梁安装于相邻两个所述弯弧立柱之间；

于所述操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个所述横梁之间；以及

对所述幕墙玻璃进行冷弯施工以形成待安装幕墙的曲面结构。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，采用施加强制位移的方法，将四角点共面的平面玻璃通过冷弯施工扭拧强迫就位方式，形成建筑幕墙所需的四角点不共面的翘曲曲面形状。提高幕墙玻璃的安装效率，降低玻璃生产成本，实现玻璃的弧形外观。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，施工现场测量放线之前，还包括：建立力学分析模型，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下所述幕墙玻璃的受力分析结果。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，所述测试荷载包括风荷载和幕墙玻璃的自重荷载。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，所述操作平台为扣件式满堂钢管脚手架，所述扣件式满堂钢管脚手架采用分层搭设，包括：

立杆放脚，在地面上搭设扫地杆；

在所述扫地杆上搭设剪刀撑和水平撑；以及

搭设中间剩余部分的脚手架以及在外围周边的剪刀撑。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，于所述操作平台上根据所述弯弧立柱的定位点将所述弯弧立柱安装于所述主体结构上，包括：

将所述弯弧立柱底部通过连接件与所述主体结构的下部混凝土结构相连接；以及

将所述弯弧立柱顶部通过万能摇摆器与所述主体结构的上部屋面钢结构相连接。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，安装时先安装所述弯弧立柱底部，再安装所述弯弧立柱顶部。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，根据待安装幕墙的曲面结构，采用热弯加工法将所述弯弧立柱加工成型。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，于所述操作平台上根据所述横梁的定位点将所述横梁安装于所述弯弧立柱上，包括：沿所述弯弧立柱的长度方向在所述弯弧立柱上焊接多个连接板，将所述横梁的两端分别焊接于相邻两个所述弯弧立柱的连接板上。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，于所述操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个所述横梁之间，包括：

在所述横梁上标记出所述幕墙玻璃的定位点；

根据所述幕墙玻璃的定位点，在所述横梁上安装用于安装所述幕墙玻璃的固定槽；

在所述固定槽中设置尼龙垫块；以及

起吊所述幕墙玻璃，将所述幕墙玻璃安装于所述固定槽中。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的进一步改进在于，将所述幕墙玻璃安装于所述固定槽中之后，还包括：

在胶缝两侧的幕墙玻璃上贴保护胶纸；以及

对所述幕墙玻璃进行打胶，打胶完成后撕除所述保护胶纸。

附图说明

图1是待施工玻璃幕墙的立面图。

图2是待施工玻璃幕墙的俯视图。

图3是本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的流程图。

图4是本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法中安装幕墙龙骨时的侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1与图2，图1是待施工玻璃幕墙的立面图，图2是待施工玻璃幕墙的俯视图。如图1与图2所示，待施工的玻璃幕墙为框架式曲面玻璃幕墙(C幕墙)，总建筑面积为5060㎡，外立面造型设计为双曲面造型，玻璃板块四个角点不在同一平面，存在小幅翘曲，玻璃单元尺寸为3200mm×1600mm，最大扭曲距离24mm，玻璃弯弧达到15mm/m。玻璃幕墙整体关于中轴对称，由三段弧段组成，中间弧段按84等分进行平面分格，两侧弧段分别按39等分进行平面分格。框架式曲面玻璃幕墙的剖面亦呈弧形，由上半弧段和下半弧段组成，上半弧段的弧长及顶端标高随位置不同而变化，在中轴位置弧长最长，且顶端标高最高，向两侧逐个分格递减。每个平面分格位置的剖面的弧段按9等分进行竖向分格。

请参阅图3，图3是本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的流程图。配合参看图3所示，为了完成上述框架式曲面玻璃幕墙的施工，本发明提出了一种框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，包括：

步骤S101：结合图4所示，将待安装幕墙的幕墙龙骨划分为沿水平方向布设的多个弯弧立柱10以及沿竖直方向布设于相邻两个弯弧立柱10之间的多个横梁20；

步骤S102：建立力学分析模型，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下所述幕墙玻璃的受力分析结果。具体如下：

1、根据设计院提供的设计资料，采用Rhinoceros大型3D设计软件建立三维模型。冷弯是指玻璃板块在常温状态下，对其中一边施加一个变化的位移量，玻璃在荷载作用下产生变形，从而达到空间四边形的效果。但冷弯工艺会使玻璃板块产生永久应力，对于玻璃本身来说是不利的，本工程玻璃的最大冷弯位移为20mm，产生的应力较小，在最不利荷载组合作用下玻璃仍然处于安全状态。本模型分析按照25mm的位移量进行有限元模拟计算。

2、施加荷载

对模型施加风荷载、玻璃的自重荷载(地震荷载自动加)以及最不利组合荷载，并对玻璃在扭曲25mm的状态下进行受力分析、校核。

1)玻璃自重下应力分析

外片在扭曲状态(只考虑自重作用、玻璃与水平面的夹角为39.2°)下强度校核，用sap2000对8mm厚单片玻璃在扭曲25mm的状态下进行校核，建模分析。

通过sap2000计算分析，在自重作用下外单片玻璃扭曲25mm到的应力值为6.316MPa，满足规范要求。

2)风荷载下的应力分析

外片在扭曲状态(考虑自重作用、风荷载标准值，玻璃与水平面的夹角为39.2度)刚度校核，用sap2000对8mm厚单片玻璃在扭曲25mm的状态下进行校核，外片玻璃分配到的风荷载标准值为0.275Kpa，建模分析。

在风荷载标准值作用下，sap2000分析得到的挠度值为14.05mm，挠度限值dmin＝a/60＝1500.0/60＝25.00mm，挠度满足。单片玻璃强度σ＝13.742MPa，强度满足。

3)组合荷载下的应力分析

在扭曲状态受最不利组合荷载(1.0自重+1.0负风压+0.5地震)作用下强度校核。用sap2000对8mm厚单片玻璃在扭曲25mm的状态下进行校核，外片玻璃在最不利荷载组合作用下，建模分析。

在最不利组合荷载作用下，sap2000分析得到得到的单片玻璃强度σ＝22.190MPa<84Mpa，强度满足。

然后进行施工现场测量放线，根据幕墙施工放线图和现场通视条件设置场内平面控制网格进行放线，若现场条件不允许应考虑在场外设置平面控制网格，在待安装幕墙的主体结构上标记出弯弧立柱10的定位点；

步骤S103：搭设操作平台，再次结合图4所示，于所述操作平台上根据弯弧立柱10的定位点将弯弧立柱10安装于所述主体结构上，具体包括：将弯弧立柱10的底部通过连接件与所述主体结构的下部混凝土结构310相连接，将弯弧立柱10的顶部通过万能摇摆器与所述主体结构的上部屋面钢结构320相连接，并且，安装时先安装弯弧立柱10的底部，再安装弯弧立柱10的顶部。具体地，下部混凝土结构内预埋有钢板，将弯弧立柱10的底部与下部混凝土结构内预埋的钢板焊接连接；屋面钢结构320内也预埋有钢板，将弯弧立柱10的顶部与屋面钢结构320内预埋的钢板焊接连接。

其中，所述操作平台为扣件式满堂钢管脚手架，所述扣件式满堂钢管脚手架采用分层搭设，包括：

立杆放脚，在地面上搭设扫地杆；

在所述扫地杆上搭设剪刀撑和水平撑；以及

搭设中间剩余部分的脚手架以及在外围周边的剪刀撑。

进一步地，搭设所述操作平台，具体包括：根据玻璃的运输以及玻璃板面的安装方案，采用扣件式满堂钢管脚手架作为操作平台，并根据玻璃板块的尺寸和重量要求搭设成层状结构，并预留出顶部二次吊装空间，脚手架采用分层搭设，脚手架的最高搭设高度为17.5m，顶面木板脚手片需顶层满铺，层高错位处需围护挡板，脚手架中间设置剪刀撑和水平撑，由于脚手架高度高，脚手架搭设需分两步进行，第一步为立杆放脚，设置扫地杆，纵横向剪刀撑位置，搭设完成后，进行第一次验收，验收合格后方可进行第二步安装。第二步为中间剩余部分脚手架的搭设及外围周边剪刀撑设置，完成后进行脚手架的第二次验收，为整体验收。

安装弯弧立柱10，具体包括：

1、弯弧立柱的热弯加工

弯弧立柱的热弯加工是一个重要的加工环节，深化加工工序和加工工艺的控制，在台模上建立和保证每一根两个圆相切点和R径的尺寸，并对热弯后的弯弧立柱进行检测复核R径的尺寸，对偏差的部位进行修复以达到图纸技术要求尺寸。热煨弯管是将钢材加热至于900-1000℃之间，使钢材减小强度、增加塑性的基础上再在弯管机上进行弯制加工，本法适用于较厚板钢管(厚度大于6mm)的弯制。

2、弯弧立柱的安装

框架式曲面玻璃幕墙弧形钢结构由184根立柱组成，弯弧龙骨底部通过连接件与主体结构下部的混凝土结构相连接，弯弧龙骨顶部通过万能摇摆器与主体结构上部的屋面钢结构连接。每一根弯弧立柱到场后进行复核其几何尺寸是否满足精度要求，在确认精度满足要求后开始安装，每一根弯弧立柱安装时建立三维的控制点，待标高和进出位达到安装位置后点焊，且将万能摇臂器与弯弧立柱通过钢销轴连接到一起；经最后调整后再行满焊。

3、安装要点

1)根据测量放线的定位点，安装弯弧立柱顶、底端的钢连接支座；

2)弯弧立柱于车间加工完成运达工地现场后，须进行几何尺寸校核，不合格的须返厂重新加工；

3)安装准备工作就绪后，利用25T汽车吊将弯弧立柱起吊并移至设计安装位置附近，待进行顶、底端的连接安装。吊点的设置应尽可能与钢立柱起吊的重心位置重合，确保钢立柱平稳吊至待安装位置；

4)弯弧立柱吊至设计安装位置附近以后，操作工人先进行底端连接的安装，再进行顶端连接的安装；

5)弯弧立柱顶底端连接安装完成后，进行立柱位置的校核测量，若有偏差，须进行调整，直至达到设计要求。

6)立柱就位调校完成后，汽车吊收回，弯弧立柱安装完成。

步骤S104：所述弯弧立柱安装完成后，在所述弯弧立柱的表面标记出所述横梁的定位点；

步骤S105：于所述操作平台上根据所述横梁的定位点将所述横梁安装于相邻两个所述弯弧立柱上，包括：沿所述弯弧立柱的长度方向在所述弯弧立柱上焊接多个连接板，将所述横梁的两端分别焊接于相邻两个所述弯弧立柱的连接板上。具体如下：

1)弯弧立柱安装完毕并经过实测验收后方可进行横梁的安装，横梁未安装之前，首先将横梁插芯插到横梁的一端，插芯的另一端与连接板焊接固定，横梁的另一端也与连接板焊接连接；

2)横梁在安装过程中，横梁两端的高低差应控制在±1mm范围内。同一面标高偏差不大于3mm。

步骤S106：于所述操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个所述横梁之间，包括：

在所述横梁上标记出所述幕墙玻璃的定位点；

根据所述幕墙玻璃的定位点，在所述横梁上安装用于安装所述幕墙玻璃的固定槽；

在所述固定槽中设置尼龙垫块；以及

起吊所述幕墙玻璃，将所述幕墙玻璃安装于所述固定槽中。

步骤S107：对所述幕墙玻璃进行冷弯施工以形成待安装幕墙的曲面结构。进一步地，所述幕墙玻璃安装并且冷弯施工完成后，还包括：

在胶缝两侧的幕墙玻璃上贴保护胶纸；

对所述幕墙玻璃进行打胶，打胶完成后撕除所述保护胶纸。

其中，上述的幕墙玻璃的安装方法，具体包括：

1、玻璃压弯工装制作

压弯工装件是玻璃冷弯施工时的辅助工件，在玻璃冷弯就位后且未进行回弹限位之前，需要利用压弯工装件对平板玻璃板块进行压弯就位，待完成玻璃的整体限位固定以后，再将工装拆卸，完成玻璃板块的安装。工装工作原理：旋钮调节螺栓，将工装压杆紧贴玻璃板块表面后，继续旋钮调节螺栓，是玻璃板块产生强迫弯曲直至达到设计位置。

2、玻璃安装操作要点

1)弯弧立柱安装完成，经过复核定位无误后，就开始横梁安装，经三维的控制点检测达到技术要求后，进行双曲面玻璃的安装。

2)由于幕墙外立面多变，玻璃板块大小不一，因此在深化设计阶段，对玻璃进行一一编号，施工时，对号入座。提前掌控每块玻璃的弯弧位移，现场精确测量，严格控制。

3)玻璃冷弯施工，先在横梁上定出玻璃安装定位线，将玻璃的固定槽安装完成，放入尼龙垫块，起吊玻璃，将平板玻璃放入槽口中，由于上下两根横梁在空间上不共面，相当于一个扭曲面，而玻璃是平板玻璃，四角在同一个共面上，通过玻璃冷弯装置，在玻璃面放上放置硬质PVC垫块板，用螺杆微调将玻璃强迫就位，调节变形所需要的尺寸。玻璃四角点不在一个共面达到翘曲形状后，在槽中内加入尼龙垫块，并进行细致检查玻璃四周是否达到技术标准，可行后再卸除工装夹具，进行下道工序的安装。

3、玻璃安装注意事项

1)玻璃安装前应将玻璃表面尘土和污物擦拭干净。

2)玻璃安装前应将固定槽内部清理干净，并将橡胶垫块切割整齐后塞入固定槽内，要求垫块塞于玻璃板两端的1/4处。

3)玻璃板片依据板片编号图进行安装，施工过程中不得将不同编号的板片进行互换，安装时注意左右两边空隙相等。

4)玻璃板片的安装应注意内外片的关系，镀膜玻璃的镀膜面朝向室内，非镀膜面朝向室外，防止玻璃安装后产生颜色变异。

上述的幕墙玻璃的打胶施工，具体包括：

1)打胶前应用“二甲苯”和脱脂棉纱擦干净玻璃，打胶时，外侧通过脚手架，内侧通过起升操作架实现双面同时打胶。

2)打胶前在胶缝两侧的玻璃上贴保护胶纸，胶纸粘贴要符合胶缝的设计要求。

3)打胶时要连续均匀，操作顺序为：先横后竖、自上至下。注胶后要做到胶缝与基材粘结牢固无孔隙，胶缝平整圆滑。

4)隔日打胶时，胶缝连接处应清理打好的胶头，切除已打胶的胶尾，以保证两次打胶的连接紧密统一。

5)玻璃胶修饰好后，应及时将粘贴在玻璃上胶纸撤掉，玻璃胶固化后，应清洁内外玻璃、做好防护标志。

6)安装铝型材扣条：玻璃打胶完成后，流水安装铝型材装饰扣条，安照设计要求施工，遵循横平竖直的原则，平整度不能超过±3mm。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，采用施加强制位移的方法，将四角点共面的平面玻璃通过冷弯施工扭拧强迫就位方式，形成建筑幕墙所需的四角点不共面的翘曲曲面形状。提高幕墙玻璃的安装效率，降低玻璃生产成本，实现玻璃的弧形外观。

本发明框架式曲面玻璃幕墙的施工方法的有益效果是：

1)采取计算机建模仿真模拟，确定科学、合理的玻璃安装区段、安装顺序、垂直运输和安装方式。

2)弯弧立柱采用热煨弯成型技术解决龙骨加工过程中残余应力问题，同时解决超大跨度、多段弧度组成的钢龙骨加工工艺，操作简单、施工高效。

3)由于幕墙外立面多变，玻璃板块大小不一，因此在深化设计阶段，对玻璃进行一一编号，施工时，对号入座。

4)采用内外脚手架作业平台作为操作平台，用吊车在室外将玻璃起吊到安装位置，脚手架随玻璃安装进度随装随拆。

5)制定冷弯工装，玻璃就位后通过冷弯装置使玻璃拧扭成型，提高玻璃板块安装效率，降低玻璃生产成本，实现玻璃的弧形外观。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，包括：

将待安装幕墙的幕墙龙骨划分为沿水平方向布设的多个弯弧立柱以及沿竖直方向布设于相邻两个所述弯弧立柱之间的多个横梁；

施工现场测量放线，在待安装幕墙的主体结构上标记出所述弯弧立柱的定位点；

搭设操作平台，于所述操作平台上根据所述弯弧立柱的定位点将所述弯弧立柱安装于所述主体结构上；

所述弯弧立柱安装完成后，在所述弯弧立柱的表面标记出所述横梁的定位点；

于所述操作平台上根据所述横梁的定位点将所述横梁安装于相邻两个所述弯弧立柱之间；

于所述操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个所述横梁之间；以及

对所述幕墙玻璃进行冷弯施工以形成待安装幕墙的曲面结构；

其中，所述操作平台为扣件式满堂钢管脚手架，所述扣件式满堂钢管脚手架采用分层搭设，包括：

立杆放脚，在地面上搭设扫地杆；

在所述扫地杆上搭设剪刀撑和水平撑；以及

搭设中间剩余部分的脚手架以及在外围周边的剪刀撑。

2.如权利要求1所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，施工现场测量放线之前，还包括：建立力学分析模型，对所述模型施加测试荷载，获得在所述测试荷载作用下所述幕墙玻璃的受力分析结果。

3.如权利要求2所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，所述测试荷载包括风荷载和幕墙玻璃的自重荷载。

4.如权利要求1所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，于所述操作平台上根据所述弯弧立柱的定位点将所述弯弧立柱安装于所述主体结构上，包括：

将所述弯弧立柱底部通过连接件与所述主体结构的下部混凝土结构相连接；以及

将所述弯弧立柱顶部通过万能摇摆器与所述主体结构的上部屋面钢结构相连接。

5.如权利要求4所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，安装时先安装所述弯弧立柱底部，再安装所述弯弧立柱顶部。

6.如权利要求1所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，根据待安装幕墙的曲面结构，采用热弯加工法将所述弯弧立柱加工成型。

7.如权利要求1所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，于所述操作平台上根据所述横梁的定位点将所述横梁安装于所述弯弧立柱上，包括：沿所述弯弧立柱的长度方向在所述弯弧立柱上焊接多个连接板，将所述横梁的两端分别焊接于相邻两个所述弯弧立柱的连接板上。

8.如权利要求1所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，于所述操作平台上将待安装幕墙的幕墙玻璃安装于相邻两个所述横梁之间，包括：

在所述横梁上标记出所述幕墙玻璃的定位点；

根据所述幕墙玻璃的定位点，在所述横梁上安装用于安装所述幕墙玻璃的固定槽；

在所述固定槽中设置尼龙垫块；以及

起吊所述幕墙玻璃，将所述幕墙玻璃安装于所述固定槽中。

9.如权利要求8所述的框架式曲面玻璃幕墙的施工方法，其特征在于，将所述幕墙玻璃安装于所述固定槽中之后，还包括：

在胶缝两侧的幕墙玻璃上贴保护胶纸；以及

对所述幕墙玻璃进行打胶，打胶完成后撕除所述保护胶纸。