武汉国博会议中心幕墙及屋面工程施工技术

武汉国博会议中心幕墙及屋面工程施工技术[摘要]武汉国际博览中心会议中心整体构造呈贝壳造型。立面水平向有三重挑檐，整个立面呈现具有弧度的扇形，幕墙为外倾斜构造，因此玻璃规格达到7000多种，采用全站仪对整体施工现场进行测量放线监控，同时在施工管理中引进BIM软件全程管理材料计划。幕墙受力框架高度达到11m，整体采用钢铝相结合系统，在保证受力安全的前提下将幕墙的视线的通透性做到最佳状态。大坡度屋面及挑檐部位采用双层系统，内侧为直立锁边屋面系统，外侧安装蜂窝铝板系统。[关键词]全站仪；BIM管理软件；钢铝系统；双层屋面构造；1、工程概况武汉国际博览中心会议中心总建筑面积约104922m2，建筑层数：地上5层，地下一层。武汉新城国际博览中心会议中心工程建筑设计理念为：采楚文化之浪漫；取长江水之波澜。现代、简约、造型组合统一，具有鲜明的个性。建筑风格上与时代及环境紧密相连，充分体现了设计师对工程性质、特点的理解和掌握。工程充分运用时下流行的玻璃、铝板、蜂窝板、屋面板作为主要饰面材料，通过不同质感的材质有机组合，形成了现代艺术造型。武汉国际博览中心会议中心整体呈现贝壳造型，且具有多重挑檐。立面幕墙沿垂直方向被挑檐分格为三部分，幕墙倾斜外倒立面呈现弧面扇形。见图1-1图1-1会议中心效果图2．工程重难点分析2.1.外倾斜弧面扇形玻璃幕墙安装幕墙立面倾斜角度8度，为弧面扇形造型。因此立面幕墙分格中，玻璃规格非常多达到7000余种规格。现场施工场地狭小材料分批次管理难度较大，且幕墙系统为隐框幕墙，在加工厂加工批次较多进一步加大了材料的管理难度。同时因立面造型四个分格板块交接处不共面。安装时难度较大。且幕墙系统为隐框幕墙，在加工厂加工批次较多2.2.双层屋面系统安装屋面才用双层系统，底层采用直立锁边金属屋面系统，在外表安装蜂窝铝板系统。由于三重挑檐均具有坡度，尤其是底层挑檐坡度达到35度，在直立锁边系统完成安装，再进行蜂窝铝板安装施工难度较大，安全风险较高。屋面系统构造见图2.2-1。图2.2-1屋面系统构造图2.3．幕墙及屋面安装测量定位武汉国际博览中心会议中心整个空间造型复杂，均呈现双曲面。同时幕墙板块分格尺寸达到7000余种。在施工过程如何进行每根幕墙立柱定位，以及对双曲面的弧度控制直接影响最终的实施效果。因此如何进行空间三维测量放线定位是本工程的施工重点。2.4．多专业穿插施工汉国际博览中心会议中心由于工期紧，屋面及幕墙与土建结构、钢结构、室内装饰、机电系统存在多专业穿插施工。且幕墙与屋面施工相互影响、相互制约，精确的穿插幕墙与屋面施工每道工序才能保证整体的幕墙与屋面施工。不同专业之间的相互制约、相互干扰，协调量大。2.5.钢铝系统的应用幕墙立柱长达9.065m，采用传统的铝型材立柱，导致立柱截面较大影响视线通透。采用钢材表面的平整度及装饰效果无法达到铝型材的效果。因此本工程探索采用钢铝结合的系统。2.6．BIM软件的应用工程的整体复杂性，采用传统的CAD二维平面设计已经无法满足相关的施工要求。同时双曲面的造型，无法采用二维软件提取材料加工图。同时采用BIM软件在深化设计、解决现场施工碰撞方案、施工协调、施工预算、生化计算等方面出色的表现已经展示出了它的潜质。3.幕墙及屋面系统施工工艺3.1.金属屋面系统安装3.1.1.施工工艺流程施工准备→测量放线→中间层转接件安装→底层镀锌压型钢板安装→铝合金固定支座安装→底层玻璃棉安装→中间层玻璃纤维保温棉安装→天沟安装→铝锰镁合金板安装→蜂窝铝板固定支座安装→蜂窝铝板框架安装→上层蜂窝铝板安装→清洗3.1.2.直立锁边屋面安装压型钢板安装采取从一侧向另一侧展开施工。安装时，以起始轴线檐口处骨架为基准线，以确定底板的安装轴线。本工程屋面内板安装拟采用在钢结构上满铺安全网，借助钢结构作为施工作业平台。压型钢板通过汽车吊吊装至屋面，再由施工人员搬运至安装部位进行安装。高强铝合金T型码安装是，直立锁边屋面系统安装的关键程序，直接关系到后期金属屋面使用的抗风揭性能。T型码沿板长方向的位置保证在檩条的顶面中心，T型码安装的排数严格按照设计图纸排布。本工程T型码采用专用防水自攻螺钉固定，自攻螺钉采用带有抗老化的密封圈。保温棉安装时纵向搭设设置在檩条处。横向搭设将棉胎对紧，同时贴面飞边卷起，用订书机每隔30cm连接一点。将保温棉重叠铺装，以避免屋面凹凸不平，棉毡之间完全紧密到位，避免冷桥的出现。屋面安装采用机械式咬口锁边，屋面板铺设完成后，对完轴线先用人工将面板与支座对好，再将咬口机放在两块面板接缝处上，由咬口机自带的双只脚支撑，防止倾覆。尽快进行咬边机咬合，提高板的整体性和承载力。3.1.3.蜂窝铝板安装首先将连接铁件固定在金属屋面的锁边上，然后安装纵向主框架，安装时将已定尺加工的主框架与连接铁件螺栓连接，根据控制线对主龙骨进行复核，复核主龙骨的分格尺寸、平整度，达到要求后再进行拧紧处理。纵向主框架安装完毕后，再装横向次框架。根据水平控制线，将次框架和主框架连接，然后调整次框架的水平度与平整度，达到要求后进行满焊处理。每安装铺设5排蜂窝铝板后，检查一次及时消除误差，板与板之间的缝隙为30mm，当蜂窝铝板安装完毕，在易于被污染的部位要用塑料薄膜覆盖保护。易被划、碰的部位，设安全栏杆保护。3.2.幕墙系统安装3.2.1．施工工艺流程施工准备→测量放线→后置件安装→竖向框架定位放线→转接件安装→竖向框架安装→竖向框架校正→横向框架定位放线→横向框架安装→层间防火安装→玻璃面板安装→打胶→清洗3.2.2.材料的提取本工程立面呈现双曲面造型，采用传统的CAD软件无法提取材料加工图。因此在施工过程中采用BIM软件进行材料加工图的精确绘制。3.2.2.幕墙框架安装幕墙因双曲面造型，整个测量放线采用全站仪进行精确定位。对所有幕墙立柱进行编号，每根立柱均有独立坐标，保证幕墙立柱安装误差控制在1mm以内，采用精确测量放线方案，可以保证后期的材料加工图的制作精确，同时保证整体造型的曲面顺滑性。本工程有三重挑檐，每层挑檐高度分为23.510m、14.080m、13.720m。幕墙立柱采用钢铝系统，最大立柱长度达到9.065m，重量达到236.68Kg。对于第一挑檐（建筑标高30.510m）下侧的立柱安装采用2吨的电动葫芦进行吊装。第二挑檐（建筑标高44.590m）以及第三挑檐（建筑标高58.300m）立柱安装，主要考虑材料的垂直运输的便捷性，采用25吨汽车吊进行吊装。3.2.3.玻璃面板安装第一挑檐（建筑标高30.510m）以下的玻璃幕墙安装。因玻璃幕墙与地面形成82度，幕墙倾斜距离为3.450m。采用满堂脚手架作为施工作业平台，脚手架搭设高度为23.510m。第二挑檐（建筑标高44.590m）以及第三挑檐（建筑标高58.300m），由于施工标高较高，同时第一挑檐的坡度较大，因此施工时采用悬挂吊篮作为施工作业平台。第一挑檐（建筑标高30.510m）以下的玻璃安装时，玻璃通过在第一挑檐底部安装2吨的电动葫芦进行玻璃的垂直运输。第二挑檐（建筑标高44.590m）以及第三挑檐（建筑标高58.300m）之间的玻璃安装，通过25吨汽车吊将玻璃运输至相应的安装楼层内，在通过人员转运至安装部位进行安装。玻璃板块调整完成后马上要进行固定，主要是用压板固定。上压块时要注意钻孔，手电钻钻咀不得大于ф5.2，螺栓采用6*25的不锈钢机械螺栓，压块间距不大于300MM，上压块时要上正压紧，杜绝松动现象。每次玻璃安装时，从安装过程到安装完后，全过程进行质量控制，验收也是穿插于全过程中，验收的内容有：板块自身是否有问题；胶缝大小是否符合设计要求；玻璃板块是否有错面现象；室内铝材间的接口是否符合设计要求；验收记录、上压块固定属于隐蔽工程的范围，要按隐蔽工程的有关规定做好各种资料。4.结语武汉国际博览中心会议中心，通过多种系统以及现代、简约、造型组合统一完美的演绎了建筑魅力，达到了设计预期效果。本工程采用BIM管理软件，极大的提高工程施工质量，为BIM软件成熟应用及推广积累可用经验。钢铝系统组合立柱受力均匀，钢铝结构受力体系可以满足现代大型公共建筑奇特造型且受力体系复杂的构造要求。通过BIM软件应用以及钢铝系统的设计与施工技术，在后期的幕墙施工过程中将会逐渐的被大规模的采用。参考文献：[1]任璆，戈宏飞.三维建模Rhinoceros软件在幕墙设计中的应用[J].机电工程技术.2010.（07）：164-167[2]陈继良，张东升.BIM相关技术在上海中心大厦的应用.[3]中国建筑科学研究院.JGJ-102-2003玻璃幕墙工程技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2003.[4]中国建筑科学研究院，中国建筑标准设计研究院.GB/T21086-2007建筑幕墙.北京：中国标准出版社，2008.