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摘要： 随着我国经济的快速发展，幕墙作为建筑外维护结构，其差异性越来越大。充分体现了幕墙工程的丰富性和多样性。一些幕墙工程和以往新建幕墙项目的差别十分明显，如果设计不能充分考虑幕墙施工工艺，采用惯性思维进行幕墙设计，会导致幕墙在施工中困难重重。本文通过对幕墙设计和幕墙施工工艺的对照，提出幕墙设计应充分考虑施工的必要性。
关键词： 装配式、施工工艺
绪论：随着我国经济的快速发展，幕墙行业也迎来很多变化。幕墙的种类越来越丰富，幕墙的施工方法和施工机具也有很大的改善。幕墙工程中既有建筑改造（词条“既有建筑改造”由行业大百科提供）工程比例逐渐加大，有些幕墙体系和新建幕墙存在一定区别，而幕墙的施工方法也有一些变化。幕墙设计人员应该充分考虑幕墙的特性，找到符合幕墙特点的施工工艺。避免出现幕墙设计和施工工艺脱节的现象。同时，幕墙设计人员应该从项目全寿命周期考虑，包括幕墙的材料选择、材料加工、组装、安装、使用和后期维护工作。而不只是考虑幕墙材料的使用率等个别因素，从设计方案初始阶段就充分考虑幕墙构造特点以及幕墙的施工工艺问题，在幕墙的全寿命周期给与合理把握。
在实际工作中，有时候碰到一些特殊的幕墙工程，由于设计师没有充分考虑幕墙施工工艺，导致幕墙工程在实施过程中难度很大。本文拟初步探讨一下设计考虑施工工艺的必要性，给项目的全流程提供合理的设计。以下列举几种常见幕墙形式的施工工艺。
一、常见的几种幕墙施工工艺
幕墙是建筑的维护体系，是给建筑穿上的美丽外衣。幕墙和门窗都是建筑经常使用的外立面形式。幕墙通常是从建筑的外部进行施工，而门（词条“门”由行业大百科提供）窗则可以从建筑内部进行施工。
1 构件式幕墙施工工艺
构件（词条“构件”由行业大百科提供）式幕墙是安装在主体结构（词条“主体结构”由行业大百科提供）外，通过幕墙竖向立柱（词条“立柱”由行业大百科提供）、横向龙骨组成网格，再铺设面板和装饰线条的一种幕墙构造。这种幕墙构造需要施工人员从建筑外侧进行施工。早年一些幕墙工程会采用脚手架作为施工措施，而现在则大部分会采用吊篮的施工方式。近些年也出现了自升施工平台等更加方便的施工方法。见图1示意。
2 单元式幕墙施工工艺
单元式幕墙是在工厂组装好，到现场直接安装的一种幕墙形式。单元式幕墙装配化程度高，装配质量好。其安装方式通常采用自制吊装设备进行，比如采用移动小吊车，或者环形轨道进行安装。见图2示意，有些单元式幕墙的外侧设置了比较大的装饰条或者其它构件，无法和单元幕墙（词条“单元幕墙”由行业大百科提供）板块一起同时吊装，需要二次安装。这时候，需要在屋面或者环轨上架设吊篮将施工人员放在幕墙外侧进行施工。
3 半单元幕墙施工工艺
半单元幕墙是一种介于单元和框架之间的幕墙构造形式，先安装幕墙的主立柱，然后将幕墙板块从室外直接吊装。取消了幕墙横梁的安装，因此，幕墙施工也可以从室内完成。
4 吊顶金属幕墙施工工艺
通过高空作业车将施工人员举升至相应位置，施工人员从外部安装，高空作业车目前应用十分广泛，可以针对很多类型的幕墙进行施工，见图3示意。
二、幕墙施工工艺的发展
随着幕墙行业的不断发展，幕墙技术在不断更新，幕墙施工的方法和手段也越来越多，呈现出以下变化。
1 施工机具的种类多，能力强，各种高空作业车，大型吊车、楼面旋转吊车、环形轨道、大型移动升降作业平台等设备大大的方便了施工。
2 施工的人工成本越来越高，人工成本在幕墙造价中占比越来越高。幕墙施工过程中对施工机械的依赖程度越来越高，通过对施工机械的大量使用，提高施工人员效率。比如，电动工具的使用已经非常普及，提高了工人的装配速度;有些环形轨道采用电刷，可以随意在环形轨道内行走，大大提高工作效率。
3 安全要求越来越高，幕墙施工过程的安全要求越来越高，施工人员在施工过程中，必须做好安全防护。安全分级管控要求越来越详细。
4 施工组织要求越来越详细，幕墙施工组织设计的内容越来越详细，幕墙施工过程中的很多施工内容都需要单独编制方案。当幕墙高度超过50米，属于超危大工程范围，还需要进行危大专项论证。
5 特殊的幕墙越来越多，一些幕墙已经不单纯是建筑功能齐全的建筑维护体系，和传统意义的幕墙差别很大。有些特殊幕墙只是为了满足造型、泛光的建筑要求。
6 幕墙造型越来越复杂。为了突出建筑特性，曲面幕墙、双曲面幕墙、斜面幕墙、大悬挑幕墙等幕墙形式越来越多。
针对幕墙发展变化，幕墙设计也应该多考虑施工因素的影响。大致可以从以下几个方面进行考虑：
1、幕墙体系选择：不同幕墙体系对幕墙施工工艺要求不同，应根据项目情况选择合适的幕墙体系。比如，楼层不高，造型方正的幕墙适合采用构件式幕墙。超高层规整的建筑幕墙（词条“建筑幕墙”由行业大百科提供），应首选单元式幕墙。
2、幕墙装配率的选择：从设计考虑，应该尽量选择装配率高的体系，这样可以减少施工现场的作业。工厂的加工、组装条件、工人素质、产品质量是明显优于现场的，其加工和装配效率也明显优于现场。
3、幕墙施工方法和施工机械的考虑：尽量采用常规施工机具，减少特殊施工机具的使用，比如，采用吊篮这种使用方便的工具，减少大规格高空作业车等机械的使用。
4、考虑施工人员操作方便，尽量让施工人员在比较安全的位置完成施工作业，比如，窗系统或者单元幕墙系统都可以让施工人员在建筑室内完成施工作业。避免施工人员处于室外进行施工作业。
5、考虑施工人员的操作空间，要有预留足够的空间，不能过于狭小。
三、设计未能充分考虑施工的情况
1、 某吊顶幕墙工程
该工程是既有建筑改造项目，高度60m。建筑顶部是一个悬挑结构，需要在悬挑钢结构下设置铝板和玻璃吊顶，并且设置泛光照明系统。由于建筑物本身功能完整，所以幕墙体系只是装饰功能，没有采光、保温（词条“保温”由行业大百科提供）、防水（词条“防水”由行业大百科提供）等性能要求。
幕墙设计采用常规铝板幕墙和玻璃幕墙构造，施工人员需要举升到60m的高空从外侧进行安装，并且打胶密封。幕墙施工组织设计考虑到施工难度，在高处搭设临时悬挑钢平台做为施工平台，待施工完成后再将钢平台拆除。随后再使用高空作业平台车，补充钢平台支撑结构预留下幕墙空隙。
由于施工操作平台需要大量钢材，焊接和拼装成本较高，使用后只能拆除。而且，施工平台拆除后，还需要配合高空车等措施，因此，幕墙施工措施费用远超投标时候的措施费。而且，项目完工后的灯光和幕墙的维护也会十分困难。
2、 某立面穿孔铝板幕墙工程
该工程也是既有建筑改造，原建筑是一个圆筒形构筑物，高度50m左右，没有建筑功能要求。改造工程是在构筑外增设穿孔铝板幕墙为装饰，并且增加泛光照明。增加的穿孔铝板幕墙面为扭转双曲面，通过三角形铝板拟合。混凝土构筑物外每3m左右高搭设一层钢平台，然后在钢平台外搭设竖向穿孔铝板幕墙龙骨。
幕墙施工图的设计采用常规穿孔铝板幕墙的设计思路，从外侧固定（词条“固定”由行业大百科提供）。基本节点见图4示意。此设计方案需要施工人员到外侧施工。因此，施工组织设计主要是解决如何让施工人员可以沿着扭转的幕墙面移动，最终，施工单位采用了斜拉导轨的吊篮作为主要施工机具，配合高空作业车作为辅助施工机具。这种施工方式成本较高，施工进度较慢。
其实，该幕墙和常规铝板幕墙存在很大差别。首先该铝板幕墙是纯装饰目的，没有防水、保温等性能要求。采用穿孔铝板，铝板之间不必打胶密封。扭曲的铝板幕墙面和主体结构之间已经有主体钢结构搭设的平台作为铝板幕墙的支撑结构，此空间的尺度完全可以满足施工人员进行操作。因此，可以考虑利用这个钢平台作为施工人员的施工平台，设计时采用内侧安装铝板幕墙的方式，将大大降低幕墙施工的难度。并且给后续灯光维护提供便利。我们根据原设计构造，初步构思了一个吊顶铝板幕墙内侧安装的方案。手绘图示意见图5。本工程未按照内装方式实施。
以上两个工程都存在设计阶段没有充分考虑项目的特殊性，而按照常规幕墙设计惯性去设计，给幕墙施工和幕墙维护都带来一定困难。其实以上两个工程都不是传统的幕墙构造，除了幕墙的抗风压性能和变形性（词条“变形性”由行业大百科提供）能之外，其它包括雨水渗透性能、保温性能、隔声性能等都没有要求。设计人员如果考虑一种内侧安装的构造，就能简化施工措施，提高施工效率。
四、设计考虑施工的案例
1、延边塔旋转餐厅的外立面幕墙
延边塔是一个超高层观光塔，是一个既有建筑幕墙改造工程。建筑位于延边帽儿山风景区，现场不利于大型机械进出。延边塔的观光层有两层，位于建筑标高163m的位置，双曲面花瓣铝板造型从观光层上一直延伸到观光层下部。观光层改造后效果见图6。
原建筑观光层采用带型窗，本次改造调整为构件式玻璃幕墙，幕墙设计的观光层玻璃幕墙基本节点见图7。
根据幕墙施工图，施工人员必须到幕墙外侧进行安装工作，这给项目施工带来较大困难。通过和设计单位和甲方沟通，施工深化设计将此位置调整为内装式构件幕墙，得到了设计单位和甲方的认可。这种内装幕墙构造，先安装幕墙主龙骨，然后在室内安装幕墙玻璃，简化了施工工艺，而且，为后续幕墙使用中出现的玻璃更换提供了便捷。调整后的幕墙施工图在模型中放样，拟合了安装顺序和构造，确保其可以实施。三维示意图见图8。
2、延边塔高空铝板花瓣造型
延边塔的观光层外侧新增一个铝板花瓣造型，铝板造型固定在主体结构上，和主体结构的关系比较复杂。原设计图给出了造型截面的基本做法，见图9。由于花瓣铝板造型复杂，且铝板造型和主体结构的距离较大，成型和空间定位的难度较大。
通过和幕墙设计单位沟通，我们先将整个铝板花瓣整体重新建模，对铝板面进行曲面优化，而且，建模过程调整了造型和主体结构之间的距离，避免出现过大的悬挑支撑。整个造型采用大截面的圆钢管找型，方便加工，优化后整体模型见图10。
整个铝板造型的尺寸较大，如果采用先吊焊接钢结构后安装铝板的方式，则施工难度较大。于是，深化设计将整个铝板花瓣分解成64个独立的单元，8种独立单元，每种单元用不同颜色表达，见图14。
每个铝板单元包括支撑的圆形钢结构和外侧的铝板装饰，都在工厂进行加工组装，运到工地后，每个单元体独立挂接。可以更好的保证铝板造型的加工和组装精确。铝板单元的挂接和单元对接节点三维示意见图
3、海口免税城铝板吊顶
该工程位于海口市，是目前亚洲最大的单体免税城。该建筑由法国VP建筑事务所设计，中国建筑设计研究院有限公司完成施工图设计，我司负责外立面幕墙和屋面的设计工作。该项目的金属外檐尺寸很大，通过主体钢结构悬挑形成基本外形。建筑师在铝板吊顶内设计了大量泛光灯。铝板檐口现场照片见图12。
如果采用铝板从外侧固定的方式，则施工比较困难，而且，项目泛光灯具维护困难。考虑到吊顶上部主体钢结构的空间较大，我们在设计时将铝板吊顶板块增加附框，和吊顶龙骨在内侧进行连接固定，这样虽然在材料上增加了用量，但方便了施工和维护。其基本节点见图13示意。
泛光灯具预先安装在铝板板块中，施工人员在吊顶钢结构内侧搭设施工马道，从吊顶内侧安装铝板板块，再将灯具电源连接。施工马道在施工完成后保留，方便以后进行吊顶铝板和灯光的维护工作。主体钢结构檐口内设置的马道见图14。
五、总结
幕墙设计应该是幕墙的材料、加工、组装、安装到维护的全过程设计。设计人员应全面考虑幕墙施工、幕墙维护遇到的问题。幕墙设计工作不是孤立的，要结合各部门、各专业，包括材料的生产工艺、加工工艺、幕墙组件的组装工艺和幕墙安装的施工工艺等。从项目整体出发，为幕墙工程的生产、施工、维护提供合理方向。
参考文献
[1] 《建筑幕墙》 GB/T21086-2007
[2] 《建筑幕墙施工安全技术标准》T/UCST 002-2018
作者单位：珠海市晶艺玻璃工程有限公司华北设计院
