浅议建筑幕墙施工质量控制的几个问题
关键词：异形建筑幕墙；施工；质量控制
近年来，在传统平面幕墙基础上，异形建筑幕墙工程日益增加，相关的理论和实践都得到了较大的发展。异形建筑幕墙，即特殊形状的建筑幕墙，主要指建筑幕墙表面整体呈曲面形态，并因此具有较为特殊的立面及空间效果。异形建筑幕墙具有很强的艺术表现力，如国家大剧院主体结构采用的椭圆穹形结构、上海东方艺术中心由球体的截断部分组成的蝴蝶兰“花瓣”造型、北京天文馆新馆的双曲面中空玻璃幕墙、天津博物馆似“天鹅”破壳而出的仿生建筑等，都是通过异形幕墙来营造富有个性的建筑空间，增强了建筑的视觉冲击力和感染力，成为幕墙建筑的代表性作品。但是，与普通平面幕墙相比，异形建筑幕墙的建造过程存在更多的技术难点，对施工工艺的要求和施工质量的控制也更为严格。
1特点和施工难点
1．1异形建筑幕墙的特点与分类
根据曲面的形成来划分，异形建筑幕墙可大致分为回转曲面幕墙和非回转曲面幕墙。回转曲面幕墙是指幕墙曲面可视为由一条母线绕一条固定的直线为轴作回转运动而形成的。根据母线为直线或曲线的性质区别，又可细分为直纹回转面幕墙——如上海太平洋百货大楼局部采用的圆柱面幕墙(图1a)、宜兴科技名人馆天窗采用的圆锥面幕墙(图lb)以及曲纹回转面幕墙——如上海技馆卵形大厅采用的圆球面幕墙(图1c)
在工程中常见的非回转曲面幕墙有可用于大型玻璃采光顶工程的柱面幕墙(图2a)、德国斯图加特美术馆新馆采用的柱状面幕墙(图2b)、英国诺丁汉大学Ju．bilee校区校园建筑采用的螺旋面幕墙(图2c)以及椭圆柱面幕墙、椭球面幕墙、双曲面幕墙抛物面幕墙等。柱状面幕墙、双曲抛物面幕墙等通常也称为扭面幕墙。
1．2异形建筑幕墙施工难点
异形建筑幕墙自身的形态和构造特点也决定了其施工过程的特点和难点。首先，异形建筑幕墙表面形态的特殊性决定了材料构件的特殊性，部分幕墙型材呈曲线状态，面材呈曲面状态，增加了构件制作、加工的难度，对材料存储、运输等环节也要求较高；其次，异形建筑幕墙空间造型的特殊性增加了工程施工的难度，大型空间结构往往采用钢结构桁架、网架等结构型式，构件体积大、重量大、形状特别，其施工作业条件、测量定位、构件的安装、关键部位构造的处理等均需根据工程实际情况制定合理的方案。
2施工质量控制的关键点
2．1施工准备
鉴于异形建筑幕墙施工过程的复杂性，首先要根据工程项目的情况对幕墙的安装施工单独编制施工组织设计，明确工程进度计划、幕墙工程与主体结构施工、设备安装、装饰装修的协调配合方案、材料构件搬运、吊装方法、测量方法、幕墙安装方法和顺序、构件组件和成品的现场保护方法、检查验收及安全措施等。由于空间结构特殊，异形建筑幕墙施工所需要的作业条件往往要求较高。采用脚手架时，应按照规范要求制定详细的脚手架方案。对于规模较大、造型特殊的工程，有时很难按常规搭建脚手架施工，可根据工程实际情况，充分发挥已建主体结构的作用，因势施工。直接依托主体空间结构实施作业的，须采取必要的安全保障措施。
2．2构件的加工制作和储运
异形建筑幕墙构件加工制作的精度是幕墙顺利安装的关键。为确保工程结构构件尺寸的准确性，幕墙设计应根据主体结构的实际施工情况确定尺寸及分隔，并建立数字化档案。当面材加工模具数量较多时，应避免加工过程中发生差错。必要时可在条件及设备允许的情况下，对部分特殊材料在现场实施尺寸校核和加工。异形玻璃幕墙对周围环境景致的映射会影响到幕墙的视觉效果，因此采用平面玻璃的，玻璃表面要平整；采用弧形玻璃的，玻璃弧度要均匀，以保证幕墙表面反射影像不发生畸变。要根据幕墙组件的情况提供必要的储存和运输条件，安排专用堆放场地，对于曲线型材、曲面面材不可直接叠层堆放。异形幕墙施工组件种类多、数量大，在储运过程中要特别注意对施工组件实施科学管理，按安装顺序先出后进的原则对构件实行合理编号排列放置，根据施工进度要求供给材料，保证施工进度按计划实施。
2．3构件安装施工
(1)大型屋面结构如钢结构桁架、网架等实施现场拼装的，应保证拼装质量。在构件不规则的情况下，多个方向的杆件交汇于节点处，会造成较高的钢结构焊接残余应力。若多次焊接将更增加残余应力的复杂性，因此应采取相应措施避免杆件多次焊接，并力求施工方案简易可行。
(2)构件的吊装或大型屋架的整体提升应安全平稳，安装过程中采用辅助结构的，应保证其强度、刚度和稳定性。对于特殊形状、大体量的幕墙面材构件，吊装过程要合理确定吊装点，保证起吊时各吊点受力均匀，构件起吊平稳，避免吊装过程中受力复杂导致装饰面受到磨损、挤压甚至发生整体破坏。对玻璃等易碎材料，吊装过程中除采用吸盘外，必要时宜再辅之以机械束缚等安全措施。
(3)异形建筑幕墙施工过程要特别注意安装精度控制，空间结构施工容易形成误差，而误差积累将严重影响后续工程的实施，甚至发生最后难以“收口”的尴尬局面。因此必须严格控制每个施工步骤，采用系统的定位测量保证节点定位精度，并通过转接件的调节使构件安装精确到位。
2．4特殊构造处理
2．4．1曲面的划分和相邻面材的连接
由于大多数形态的曲面是不可展曲面，使异形建筑幕墙曲面的面材难以规则划分。若面材划块过大，可能难以满足曲面的曲率要求，采用四边形玻璃时还可能出现四点不共面的情况；若面材划块过小，则可能增加型材杆件，影响视觉效果；因此面材划分应大小适中。若幕墙曲面曲率较大，可对面材采用三角形划分。形态复杂的异形幕墙应尽量减少采用构件式类型，以降低施工过程中构件定位安装的繁琐程度。在不规则曲面幕墙中，相邻面材交线形成的角度往往不规则。点支承式幕墙在玻璃尺寸精确的前提下，可通过“支承点”的调整来解决安装角度问题。图3为圆柱面幕墙、椭球面幕墙、双曲面幕墙、抛物面幕墙等。柱状面幕墙、双曲抛物面幕墙等通常也称为扭面幕墙。
1．2异形建筑幕墙施工难点
异形建筑幕墙自身的形态和构造特点也决定了其施工过程的特点和难点。首先，异形建筑幕墙表面形态的特殊性决定了材料构件的特殊性，部分幕墙型材呈曲线状态，面材呈曲面状态，增加了构件制作、加工的难度，对材料存储、运输等环节也要求较高；其次，异形建筑幕墙空间造型的特殊性增加了工程施工的难度，大型空间结构往往采用钢结构桁架、网架等结构型式，构件体积大、重量大、形状特别，其施工作业条件、测量定位、构件的安装、关键部位构造的处理等均需根据工程实际情况制定合理的方案。
2施工质量控制的关键点
2．1施工准备
鉴于异形建筑幕墙施工过程的复杂性，首先要根据工程项目的情况对幕墙的安装施工单独编制施工组织设计，明确工程进度计划、幕墙工程与主体结构施工、设备安装、装饰装修的协调配合方案、材料构件搬运、吊装方法、测量方法、幕墙安装方法和顺序、构件组件和成品的现场保护方法、检查验收及安全措施等。由于空间结构特殊，异形建筑幕墙施工所需要的作业条件往往要求较高。采用脚手架时，应按照规范要求制定详细的脚手架方案。对于规模较大、造型特殊的工程，有时很难按常规搭建脚手架施工，可根据工程实际情况，充分发挥已建主体结构的作用，因势施工。直接依托主体空间结构实施作业的，须采取必要的安全保障措施。
2．2构件的加工制作和储运
异形建筑幕墙构件加工制作的精度是幕墙顺利安装的关键。为确保工程结构构件尺寸的准确性，幕墙设计应根据主体结构的实际施工情况确定尺寸及分隔，并建立数字化档案。当面材加工模具数量较多时，应避免加工过程中发生差错。必要时可在条件及设备允许的情况下，对部分特殊材料在现场实施尺寸校核和加工。异形玻璃幕墙对周围环境景致的映射会影响到幕墙的视觉效果，因此采用平面玻璃的，玻璃表面要平整；采用弧形玻璃的，玻璃弧度要均匀，以保证幕墙表面反射影像不发生畸变。要根据幕墙组件的情况提供必要的储存和运输条件，安排专用堆放场地，对于曲线型材、曲面面材不可直接叠层堆放。异形幕墙施工组件种类多、数量大，在储运过程中要特别注意对施工组件实施科学管理，按安装顺序先出后进的原则对构件实行合理编号排列放置，根据施工进度要求供给材料，保证施工进度按计划实施。
2．3构件安装施工
(1)大型屋面结构如钢结构桁架、网架等实施现场拼装的，应保证拼装质量。在构件不规则的情况下，多个方向的杆件交汇于节点处，会造成较高的钢结构焊接残余应力。若多次焊接将更增加残余应力的复杂性，因此应采取相应措施避免杆件多次焊接，并力求施工方案简易可行。
(2)构件的吊装或大型屋架的整体提升应安全平稳，安装过程中采用辅助结构的，应保证其强度、刚度和稳定性。对于特殊形状、大体量的幕墙面材构件，吊装过程要合理确定吊装点，保证起吊时各吊点受力均匀，构件起吊平稳，避免吊装过程中受力复杂导致装饰面受到磨损、挤压甚至发生整体破坏。对玻璃等易碎材料，吊装过程中除采用吸盘外，必要时宜再辅之以机械束缚等安全措施。
(3)异形建筑幕墙施工过程要特别注意安装精度控制，空间结构施工容易形成误差，而误差积累将严重影响后续工程的实施，甚至发生最后难以“收口”的尴尬局面。因此必须严格控制每个施工步骤，采用系统的定位测量保证节点定位精度，并通过转接件的调节使构件安装精确到位。
2．4特殊构造处理
2．4．1曲面的划分和相邻面材的连接
由于大多数形态的曲面是不可展曲面，使异形建筑幕墙曲面的面材难以规则划分。若面材划块过大，可能难以满足曲面的曲率要求，采用四边形玻璃时还可能出现四点不共面的情况；若面材划块过小，则可能增加型材杆件，影响视觉效果；因此面材划分应大小适中。若幕墙曲面曲率较大，可对面材采用三角形划分。形态复杂的异形幕墙应尽量减少采用构件式类型，以降低施工过程中构件定位安装的繁琐程度。在不规则曲面幕墙中，相邻面材交线形成的角度往往不规则。点支承式幕墙在玻璃尺寸精确的前提下，可通过“支承点”的调整来解决安装角度问题。图3为圆
弧形电梯井点支承幕墙相邻面材的连接情况。框支承式异形幕墙面材连接节点则需通过特殊构造加大节点支撑力度，例如国家大剧院就是通过工程配套发明的幕墙节点支撑机构，来解决工程类似节点的支撑问题。
2．4．2异形幕墙几何体的相贯对沿曲面型材构件设置排水管的，要保证排水管畅通。
通过不同几何体的异形幕墙截切、相贯、叠加，可面材连接尽量通过构造设计达到防水效果，特定部位使建筑的造型更为丰富。异形建筑幕墙几何体相贯主要包括两种情况：(1)平面立体幕墙与曲面立体幕墙的相贯线通常是由若干平面曲线的相关线段组成的，设计中可直接做出相贯线段，或通过先做出相贯点、再在相贯点之间做出平面立体幕墙的棱面与曲面立体幕墙的截交线的方法得出相贯线；(2)曲面立体幕墙与曲面立体幕墙相贯的相贯线一般为空间曲线，可利用积聚性法或辅助面法求出。相贯线的施工难度较大，邻近相贯线的面材往往被截断而成不规则形状，施工过程中需在理论计算的基础上，现场进行尺寸实测复核，再对面材切割加工，确保构件安装精度。相贯线附近的连接附件应尽量简洁，以保证幕墙轻巧美观。
2．4．3防水构造
建筑幕墙采光顶的施工要严格按照设计做好对水的“疏”与“堵”。大面积采光顶要设计好散水途径，对沿曲线面型村构件设置排水管的，要保证排水管畅通。面材连接尽量通过构造设计达到防水效果，特定部位采用密封胶密封。
结束语：
建筑幕墙施工前，应对幕墙进行风压、气密性、水密性试验，保证构件质量合格。对特殊工程建议进行抗震性能试验，确保工程整体的安全性。施工过程中要严格遵守安全规章制度，加强设计、施工、安装等各方面的配合，加大施工现场的指挥力度，避免各类事故的发生。
参考文献
1JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范
2张芹，新编建筑幕墙技术手册，济南：山东科学技术出版社，2003
3雍本，幕墙工程放工手册，北京：中国计划出出版社，2000