高层建筑曲面异形玻璃幕墙安装施工技术研究
摘要
关键词
高层建筑;曲面异形玻璃幕墙;幕墙安装;施工技术
正文
中图分类号:TU745.2文献标识码:A
0引言
21世纪以来,我国国民经济处于高速发展的时期,人们对城市高层建筑风格的追求也在不断改变,幕墙作为现代建筑的关键组成部分,不仅起到了装饰的作用,而且具有一定的防风效果,尤其是有着抗震性能好、重量轻且美观的玻璃幕墙,打破了传统窗与墙之间的界限,受到了我国建筑领域的青睐,逐渐成为各类建筑外立面设计的新宠。然而,随着我国建筑风格的多变,各类异性建筑不断涌现,虽然我国玻璃幕墙的安装施工技术已经具有一定成熟性,但在高层建筑的异形曲面上安装玻璃幕墙,仍具有较大难度,如果玻璃幕墙安装时无法保障施工质量,在后续使用过程中将会出现玻璃开爆、开启扇坠落等安全问题,所以为保障高层建筑曲面异形玻璃幕墙的长期使用安全,在幕墙安装过程中需要重视施工技术的应用,从根本上将产生安全隐患的可能性降至最低,为我国国民营造一个安全、舒适的生活环境。
1工程概况
某高层写字楼分为A、B、C、D四个区,该写字楼的结构主体为异形钢框架结构,在A区的东南立面设置一个凸形双曲面玻璃幕墙。该写字楼的A区主楼高度为160m,呈椭圆状人字造型,为曲面异形玻璃幕墙的安装施工带来极大难度,且玻璃幕墙施工与土建施工存在交叉作业,导致玻璃幕墙的安全施工存在较大风险。与此同时,在A区主楼玻璃幕墙和楼体相连部分设置了异形板块,该板块存在扭曲变形受力,也为玻璃幕墙的安装施工增添了难度。因此,为确保该高层写字楼曲面异形玻璃幕墙安装的安全性,下面本文将针对其施工技术进行详细研究。
2高层建筑曲面异形玻璃幕墙安装施工
2.1前期准备
由于高层建筑曲面异形玻璃幕墙安装难度较大,所以在正式施工之前需要做好准备工作,确保玻璃幕墙安装的安全性[1]。首先,按照施工设计图纸,将玻璃幕墙相关材料运输至施工现场,其中玻璃幕墙的钢材、型材等材料需要利用保护胶带与牛皮纸进行包装,且将相同规格的材料打包在同一个包装内,便于后续施工使用。而密封胶、五金配件等玻璃幕墙的小型附件,可以通过密封箱进行打包,均匀码放在运输车上即可。在高层曲面异形玻璃幕墙安装施工中,最重要且脆弱的材料就是玻璃面板,所以在运输玻璃面板时,需要根据面板的尺寸定制专用的运输架,并选择车厢长度较大的运输车,将运输架以焊制的形式固定在车厢内,确保玻璃面板在运输过程中不会发生滑动现象,避免玻璃面板被损坏。当玻璃幕墙的相关材料运输至施工现场后,需要根据材料类型进行存放,不同的材料放至不同的场地,其中玻璃面板需要在底部垫放木枕,以20°左右的角度倾斜立放,以此确保玻璃面板结构的安全性[2]。与此同时,在高层建筑曲面异形玻璃幕墙正式施工之前,需要进行测量放线来确定玻璃幕墙的安装基准线,包括钢结构排布基准及玻璃面板的水平标高线,以此控制曲面异形玻璃幕墙的安装质量。
2.2钢结构安装
在做好前期施工准备工作之后,正式开始曲面异形玻璃幕墙的安装施工,首先需要安装好玻璃幕墙的支撑体系,本文结合该写字楼的实际情况,采用工厂加工、现场拼装的钢结构作为玻璃面板的支撑体系[3]。钢结构的基本安装步骤为:安装连接件、安装钢立柱、安装钢横梁,连接件作为玻璃幕墙钢结构的基础组件,起到钢结构与土建结构的连接、固定作用,所以为确保本次曲面异形玻璃幕墙的安装效果,本文选用镀锌连接件,以下图所示的焊接方式进行安装:
图1刚性连接件安装示意图
如图所示,本文将连接件与预埋件焊接在一起,所以在安装连接件时,需要准确定位预埋件,最大限度地控制连接件与预埋件之间的水平高度保持一致,这样才能保证连接件的安装质量[4]。然后进行立柱的安装,由于高层建筑曲面异形玻璃幕墙安装难度较大,为保障玻璃幕墙的安全,本次施工采用钢立柱,在连接件固定后,通过不锈钢螺栓将钢立柱与连接件固定在一起,在安装钢立柱时需要注意相邻立柱之间的标高、距离偏差不可以超过2.0mm,以此确保钢结构的可靠连接。在钢立柱安装并检查完毕后,进行钢横梁的安装,同样采用不锈钢螺栓将钢横梁固定在立柱上。在钢结构的各个组件安装并验收合格后,对整体进行加焊、打磨、喷涂即可完成玻璃幕墙的钢结构安装。
2.3玻璃面板安装
一般情况下,玻璃面板的常规安装方式有两种[5]:一是机械连接,就是通过螺栓将玻璃面板与钢结构压紧在一起;二是耐候结构密封胶粘结,通过耐候结构密封胶将玻璃面板与钢结构连接粘结在一起。其中机械连接方式虽具有较强的抵抗风荷载能力,但如果玻璃面板存在局部受损状况,那么整个玻璃面板的结构形式将会失效,所以本文结合幕墙的实际情况,选用耐候结构密封胶与玻璃夹具粘结的安装形式,这种安装形式可以保证玻璃幕墙的通透性,且无需在玻璃面板上进行开孔,直接安装即可,在一定程度上避免因开孔导致的玻璃面板破碎。对于高层建筑曲面异形玻璃幕墙而言,施工过程中产生的应力对异形玻璃面板影响极大,所以为避免玻璃面板安装过程中发生变形、破碎等现象,本工程采用托架法进行玻璃面板的安装。首先在土建结构前设置一个与玻璃面板安装标高一致的托架,并将玻璃面板与托架固定在一起,为防止玻璃面板在安装过程中发生掉落,在固定托架时需要采用5道以上的绑带进行绑扎[6];然后通过起吊设备将绑有玻璃面板的托架吊装至设计位置进行安装,如下图所示:
图2玻璃面板吊装示意图
如图2所示,在吊装玻璃面板时,幕墙立柱和脚手架需要保持60cm以上的距离,这样可以为施工人员留出充足的空间完成玻璃面板的安装。与此同时,吊装的玻璃面板必须以垂直90°的角度进行侧转,并根据立柱实际角度以平行的形式完成面板的倾斜安装。当玻璃面板吊装至设计位置后,确保玻璃上方的夹具与钢结构固定后,才可以将托架拆下,并流水安装后续的玻璃面板,整个安装过程安全且高效。
2.4后期收尾
在高层建筑曲面异形玻璃面板整体安装完毕之后,本文通过密封胶嵌缝的形式来固定玻璃面板[7],在注胶之前需要将玻璃面板注胶部位清理干净,确保密封胶的粘结质量。然后于玻璃面板接缝处填塞泡沫条,该泡沫条的宽度需要与密封槽宽度保持一致,从而确保玻璃幕墙的密封效果。在等待密封胶凝结的时候,为避免外界灰尘带来的污染,可以通过贴保护胶带的方式对密封胶进行保护。最后,在工程验收之前,对高层建筑曲面异形玻璃幕墙进行清洁收尾工作,将玻璃面板擦洗一遍,把面板表面的胶丝等污染物擦洗干净,不可以大力或者使用利器擦洗,防止破坏玻璃面板。
3检测鉴定
在高层建筑曲面异形玻璃幕墙安装施工结束之后,需要对其安全性进行检测鉴定,以此判断本文所提施工技术是否可靠。在进行玻璃幕墙安全检测鉴定时宜按照以下步骤开展:确定检测要求与内容,并对施工图纸、结构计算书等玻璃幕墙资料进行核验;根据工程实际情况,制定相应的检测鉴定方案;于施工现场对玻璃幕墙结构进行检测鉴定;于实验室展开密封胶拉伸试验。首先在施工现场对玻璃幕墙的结构进行检测鉴定,下表为本次安全鉴定的结果:
表1曲面异形玻璃幕墙检测
检测材料 | 检测项目 | 检测内容 | 检测仪器 | 检测结果 |
钢结构 | 外观 | 是否存在锈蚀、刻痕、松弛等现象 | 目测 | 合格 |
张力 | 实测张力大小 | 张力测试仪 | 合格 | |
玻璃面板 | 外观 | 是否存在划伤、损伤、起泡、脱胶等现象 | 目测 | 合格 |
尺寸 | 实测,是否满足设计、偏差要求 | 游标卡尺、钢卷尺 | 合格 | |
应力 | 表面应力值是否满足设计要求 | 表面应力检测仪 | 合格 | |
边缘 | 是否存在缺棱、掉角等缺陷 | 目测 | 合格 | |
密封胶 | 外观 | 有无褪、变色,化学析出物等 | 目测 | 合格 |
注胶质量 | 切开胶横截面,注胶是否饱满、密实 | 目测 | 合格 | |
邵氏硬度 | 实测邵氏硬度范围是否在30~50之间 | 邵氏硬度计 | 合格 | |
粘结质量 | 拉伸粘结性是否满足要求 | 拉伸试验 | 待定 |
上表列举了钢结构、玻璃、密封胶的检测内容、仪器及结果,除粘结质量不确定外,其余各项检测结果均符合施工要求。由于高层建筑曲面异形玻璃幕墙在服役过程中,会遭受风荷载与自重等因素的持续作用,如果玻璃幕墙的密封胶粘结质量不佳,玻璃面板可能会出现开裂、脱胶问题,从而坠落危及人们的生命安全,所以为判断曲面异形玻璃幕墙安装施工效果,本文于实验室内展开密封胶拉伸试验。首先按照高层建筑曲面异形玻璃幕墙的施工要求,制备5组试件,试件需与实际玻璃幕墙保持一致;然后设置5个不同的场景,分别进行拉伸试验,并记录下各试件的拉伸粘结性、伸长率以及粘结破坏面积,结果如下表所示:
表2玻璃幕墙密封胶拉伸试验结果
性能参数 | 试验条件 | 结果 |
拉伸粘结性/MPa | 23℃ | 0.89 |
拉伸粘结性/MPa | 90℃ | 0.82 |
拉伸粘结性/MPa | -30℃ | 1.57 |
拉伸粘结性/MPa | 浸水后 | 0.98 |
拉伸粘结性/MPa | 浸水+紫外线照射 | 0.91 |
最大拉伸时伸长率/% | - | 0 |
粘结破坏面积/% | 23℃ | 120 |
本次玻璃幕墙密封胶拉伸试验所测得的各项参数如表2所示,均满足标准要求,所以将本次工程的密封胶粘结质量判定为合格。综上,该高层建筑曲面异形玻璃幕墙的安全性通过检测,说明本文所提安装施工技术是可行的。
4结束语
现代建筑发展到今日,无论是大型公共建筑或是高层写字楼,幕墙始终是不可替代的关键外围护结构。与此同时,曲面异形玻璃幕墙的应用越来越多,我国很多高层建筑都能见到玻璃幕墙的影子,随之而来的玻璃幕墙安全事故频发,严重威胁人们的生活、工作安全,所以本文针对高层建筑曲面异形玻璃幕墙的安装施工技术进行了深入研究,采用本文所提安装施工技术,不仅可以保障异形玻璃幕墙安装的准确性,而且可以提升施工效率,让曲面异形玻璃幕墙在人们的生活中更加靓丽多彩,进而推动我国建筑行业的可持续发展。
参考文献
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