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摘要：为提升建筑幕墙工业化和装配化程度，提高幕墙产品的标准化水平，从而提升生产和施工效率，提高产品质量，使幕墙从设计、生产、安装、维护全过程做到更节材、更节能，达到创造更多经济效益和社会效益的目的。
关键词：装配式 构件式幕墙 铰接多跨 胎具 整体吊装
1 引言
随着建筑幕墙的技术进步，装配式幕墙系统得到越来越多的应用。我们在工程实践中有意对除单元式幕墙以外的幕墙系统进行了装配式改造，无一不取得良好的效果。本文介绍的是一个进行了装配式改造的幕墙系统应用工程实例，与传统的构件式相比较，该幕墙系统各项性能、装配化程度、生产施工效率等都得到较大提高。本文通过对原幕墙系统方案的分析，以及对新幕墙系统的节点构造设计、施工安装方式、性能提升等方面进行分析，介绍构件式幕墙装配化改造的思路和实施要点。
2 装配式石材幕墙工程应用实例分析
2.1工程概况
工程项目位于广东省深圳市，总建筑面积14.33万㎡，有四栋塔楼，建筑高度98.07m,幕墙高度106m，主体结构形式为钢筋混凝土（词条“钢筋混凝土”由行业大百科提供）框架结构。项目施工划分为两个标段，每个标段都有两个塔楼和一个连体裙楼，我司施工了其中一个标段。
从该项目的立面效果图不难发现，其建筑外形平直、规整，幕墙种类也不多，主幕墙系统是玻璃与石材线条相间分布的构件式幕墙。我司承包的标段中，幕墙面积约45000㎡，其中其中石材装饰柱面积约22000㎡，几乎占到了全部幕墙工程量的一半。对于此类项目，其实特别适合采用工业化生产、装配式施工的建造模式。但建设单位出于控制成本的原因，在这个项目原来采用了构件式幕墙的设计方案。考虑到合同约定的施工周期很短、总包单位的脚手架不满足幕墙安装需要、项目垂直运输设施不足等一系列不利因素，我们在项目实施伊始就确定了对该幕墙系统进行装配式改造的设计优化方向，以针对性地解决所面对的现实问题。
2.2项目幕墙系统的简介
该项目的幕墙系统为玻璃幕墙与石材幕墙的组合体。横、竖向的石材线条主要分格宽度为800mm，玻璃的分格宽度为1150mm。
在这个系统中比较特别的一点是在玻璃部分没有开启窗。石材线条凸出玻璃面300mm，石材两侧设置通风百叶，竖向石材线条的内侧设置了开启扇，用于幕墙系统的通风换气。
在原设计方案中，石材幕墙采用传统的背栓连接构造，由于石材线条的分格尺寸只有800mm，所以在该方案中无完整横梁，仅通过立柱上悬伸的钢支臂固定石材面板，成本控制非常到位;玻璃幕墙部分是常规做法，支撑系统采用经典的矩形铝合金龙骨，玻璃面板采用全隐框的的连接构造，玻璃与铝合金附框通过结构胶粘接，然后采用压扣件固定到龙骨上;石材线条后面设置两扇铝板平开窗，采用常规的折页平开形式。
支撑系统的连接构造稍有变化，其中玻璃幕墙部分采用了双跨梁的力学模型，在梁侧面的上下两端均布置了连接支座;但石材幕墙为单跨梁，采用了简支梁的力学模型，仅在梁侧的下端布置了连接支座。其竖向龙骨通过80*80*5矩形钢牛腿连接到主体结构，与玻璃幕墙的龙骨相对独立，但仍然共用了同一个埋件。
不难看出原设计方案采用了非常成熟的幕墙系统，在处理玻璃与石材混合布置的构造上将两套系统彼此独立，使幕墙的传力清晰明了，提升了该幕墙的整体可靠度。但该方案对于施工来讲，却存在不少难点：
首先是玻璃幕墙的连接支座与石材幕墙钢牛腿位置重合，相互影响，而且都需要现场焊接。其中石材幕墙龙骨的连接方式不能三维调节，所以钢牛腿的安装精度要求很高;
其次，石材线条的钢立柱凸出结构边线570mm，脚手架距结构边缘的间距已经不能满足安装要求。只能先装玻璃幕墙龙骨，拆完脚手架后再利用吊篮安装石材幕墙龙骨;
第三，竖向石材线条的两根钢龙骨在层高范围内仅上下两端有贯通的横梁，因而钢立柱的间距、平面高低差等均难以保障。800mm宽的石材线条实际上是由左右两组面板组成且相互独立，造成了两块面板分别只挂在各自的立柱上。这样一来，只要钢立柱产生轻微扭转，就会明显影响石材面板的安装精度;
最后，从这个系统的构成上来讲，龙骨有铝合金龙骨、钢龙骨两种，面板有石材、玻璃、铝板、百叶等多种材料，这些材料有着严格的安装顺序又彼此交错，所以施工效率很低、成品保护难度很大。
2.3装配化改造的思路及最终方案简介
基于对项目特点及施工需求的分析，我们决定对该系统进行装配化改造。原设计方案中将玻璃幕墙系统与石材幕墙系统做了较为彻底的区分，两者各自保留相对独立的支撑系统，这对我们进行装配化改造奠定了良好的基础。通过对原设计方案的分析，我们意识到玻璃幕墙部分和石材幕墙部分都相对独立，而且自然形成了玻璃单元和石材单元，再加上隐藏在石材线条背后的开启单元，就构成了该系统的全部要素。由此我们就确定了将这三部分进行单元化改造，然后进行装配化安装的基本思路。
玻璃单元较为简单，最初设想是将玻璃与铝合金框架复合成一个单元整体吊装，但后来发现由于涉及到玻璃破损更换、窗槛墙（词条“窗槛墙”由行业大百科提供）封闭及石材线条安装配合问题，最终方案改为铝合金组框成一个单元，并整体吊装。由于全隐框构造在应用中受到政策限制，所以新方案采用将玻璃面板明框镶嵌的思路。通过百叶框的遮蔽，仍能满足原设计的外观要求。在这个单元化的设计过程中，我们重点将原来玻璃幕墙、石材幕墙与主体结构的连接构造进行了优化。在原设计方案中玻璃幕墙龙骨与石材幕墙龙骨各自独立地与主体结构连接，所以施工过程中需要重复定位、安装。考虑到石材幕墙外挑较远，我们利用石材幕墙的钢牛腿作为主连接构件，通过一次定位即可完成玻璃幕墙铝框单元及石材单元的安装。至于原方案中玻璃幕墙龙骨选择了双跨梁的力学模型的问题，我们选择了“多跨铰接的力学模型”，保留梁底的支座，将上下相邻两根立柱的连接点向上移动。
石材单元是本次装配化改造的核心也是难点。考虑到原设计中石材幕墙立柱之间没有联系构件而导致刚度较差，装配化改造时沿石材背栓安装位置设置了钢横梁，并与钢立柱焊接成一个整体钢框架，整体刚度尤其时抗扭能力显著增强。钢框架采用挂接方式连接到钢牛腿上。由于连接点可以实现三维调节，较原设计方案施工便利性明显改善。
在原设计方案中，800mm宽的石材线条是由三块石材拼接而成的，其中大的370mm宽、小的仅120mm宽。装配化改造的一个核心思路就是要简化面板安装难度。我们利用工厂化生产的便利条件，预先制作了胎膜，将石材面板在胎膜上预先铺好，然后再将钢构架放到胎膜上。在重力作用下，连接码件自动贴合在石材面板的背面，无需干预自动完成调平工作，然后只需要简单地锁紧相关调节螺栓，即可完成石材面板的安装调试。将整个石材单元从胎膜中取出来既为成品状态，马上可以进行安装，大大提高了安装精度和施工效率。
由于竖向石材线条单元化后整体刚度大幅度提高，所以横向石材线条也进行了单元化处理，其直接连接到了竖向单元的钢框架上，连接方式仍然采用挂式连接。但考虑到横向线条挂点间距很短且单元自重较轻，所以在连接设计上增加了防脱构造，以增强抗震性能及连接可靠性。
装配化改造后，标准石材板块规格为：800*4500、800*5400，重量约800和900kg，玻璃幕墙板（词条“墙板”由行业大百科提供）块主要规格是1150*4500，重量不足100kg(不含玻璃)。施工时，先安装玻璃幕墙单元，然后吊装石材单元，最后安装玻璃面板及百叶。单元吊装也不困难，采用2吨小型吊机进行吊装即可。
在两个玻璃单元之间是开启窗单元。开启窗单元基本算是独立的双扇外平开窗，但上下边框做了加强，用以连接中梃。上下开启窗单元之间的空洞是结构梁部位，在开启窗单元安装完成后，该部位采用铝板封堵，完成幕墙的封闭。
2.4装配化改造的效果
经过装配化改造后，无论是玻璃幕墙部分还是石材幕墙部分的安装精度都有显著提升，其中玻璃幕墙的立柱与横梁之间不留间隙，具备单元幕墙一样的室内效果;石材幕墙系统的钢框架在工厂完成，现场无任何焊接，无论是外观质量还是防腐性能均显著提升;石材面板在模具中排版，接缝平直度和面板平整度都非常好。
在施工效率方面，装配化改造后提升巨大。由于采用了整体吊装的施工方案，我们没有使用总包单位的脚手架，所以不涉及复杂的配合。总包脚手架全部拆除后我们才进场，此时该项目另外一个标段同类型幕墙的龙骨都快装完了。但整体吊装在施工中高效率的巨大优势随即就显现了出来：我们在规定工期前就基本完成了施工任务。而另外一个比我们早进场的标段还在用吊篮装石材线条!
经济效益方面的提升也是很显著的。以前建设单位对施工单位的设计优化多存在诸多猜忌，生怕施工单位把“优化”变成“简化”，通过偷工减料来获取利润，所以常出现在结算时死抠材料含量的场景。我们在这次设计优化过程中，整体材料成本持平。但由于施工简便、成品保护容易、施工质量好，所以措施费、人工费用、材料损耗等都大幅度下降，经济效益显著。对此，建设单位、施工单位都开心，不用偷偷摸摸，也能光明正大地获得了合理利润。
3 结语
以幕墙行业的发展趋势来看，装配式将是主流方向。但在相当长一段时间内，100米以下的建筑仍然以构件式幕墙为主。对构件式幕墙，尤其是大的石材装饰线条、装饰柱进行装配化改造，仍有很大潜力可挖。与构件式幕墙的传统做法相比，采用装配改造将绝大部分的工序留在了加工厂，避免了现场施工质量控制难、工人现场安装成本高的难题。同时还有助于施工质量的提高、节约在施工现场的安装时间，缩短施工工期。
我们在构件式幕墙装配化改造方面进行了一些探索和尝试，也取得了良好的回馈。但仍是浅尝辄止，在更进一步的规律性总结、规范性探索以及标准化推广等方面仍涉足较浅。但敝帚自珍，些许心得仍希望能与行业同仁分享，以期共同推进幕墙技术的进步和发展。
作者单位：深圳中航幕墙工程有限公司
