双曲面幕墙水平封修节点优化
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作者: 刘天宇 宋健 雷少华
摘 要：幕墙水平封修技术：通过设计幕墙系统与主体结构连接处节点，用以指导施工，满足建筑防火及密封的要求。因双曲面幕墙的特殊性，应用传统节点设计会产生较大的安全隐患，如何通过节点优化解决此类问题是文章阐述的重点，可供类似工程施工参考。
关键词：双曲面幕墙；水平封修；节点优化
随着建筑技术的长足发展，人们越来越重视建筑的安全性及美观性，玻璃幕墙作为一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征，并广泛的应用到了城市建设当中。近年来，随着玻璃加工及幕墙施工技术的进步，产生了更多线条柔和、造型优美的双曲面玻璃幕墙，因此，如何对双曲面玻璃幕墙水平防火封修节点进行设计，如何对其进行施工，是一个值得关注的问题。
1 工程概况
青岛国际创新园二期项目位于青岛市崂山区滨海大道与株洲路交界处，工程占地约4.3万平米，由两层地下室、七层裙房及五座单体楼座组成，总建筑面积约34.41万平米。
工程设计要求建筑物耐火等级一级，不同防火分区（各楼座）间的防火玻璃幕墙由单片铯钾防火玻璃、防火密封胶与支承构件共同组成，以满足耐火等级的要求。各单体楼座外立面采用隐框自由双曲+遮阳百叶体系玻璃幕墙，国内外没有相关案例，施工难度较大，因此对幕墙水平封修提出了更高的要求。
2 技术背景
因工程需要，为保证工程各楼座外立面幕墙的连贯性及对称性，五座单体楼座外立面幕墙采用同一基准点统一构建坐标系进行定位放线及数据采集输出，不能直接套用原主体结构施工数据，且各楼座外立面造型复杂，在保证对称性的基础上需对玻璃幕墙进行深化设计。
尤其是双曲面部分，在施工过程中需实时更新玻璃龙骨定位数据并对相应部位进行微调，部分玻璃完成面与混凝土结构完成面间距与原设计相比增大，若采用传统幕墙水平封修节点不能满足现场实际需求，造成安全隐患，需进行节点优化。
3 水平封修节点优化
幕墙水平封修主要为满足建筑的层间防火及密封要求，在一定程度上也起到了保温及隔声的作用。因此，封修层应在水平面上连续且密闭，保证建筑起火后一段时间内火焰不会在幕墙与主体结构的间隙蔓延。
玻璃幕墙水平封修传统做法由支撑结构、防烟带及挡灰板组成：封修支撑结构一般选用1.5mm厚镀锌钢板（或1.2mm厚镀锌钢板涂两遍防火漆），通过不锈钢螺栓一端固定在幕墙主龙骨上，另一端焊接在主体结构梁预埋钢板中；防烟带采用岩棉或玻璃棉等防火材料进行填充；其上采用1.0～1.2mm镀锌钢板作为挡灰板，起到保护及隔离的作用，防止室内装修时垃圾粉尘掉落进封修层影响封修效果。上下两层防火板（镀锌钢板）与主体结构及幕墙结构之间的缝隙由防火胶进行密封处理。
传统做法结构简单，封修安装方便且内外视觉效果好，通过调整防火材料及规格能够满足不同防火等级的要求。但也有其缺陷，挡灰板与幕墙龙骨相连，易受幕墙微小位移扰动，若室内地面需做至幕墙结构边，在挡灰板与主体结构相连处极易产生连续裂缝，严重影响室内地面施工质量，且修补后一段时间仍会产生同样的问题。在双曲面玻璃幕墙结构处，幕墙系统与主体结构间距较大，挡灰板为施工薄弱环节，若无防护栏杆，人在其上活动有较大安全隐患。
为解决以上难题，项目部对水平封修节点进行优化设计，在原有节点基础上增加了热镀锌方管支架做支撑结构，并优化了挡灰板固定方式，挡灰板一端通过膨胀螺栓固定于主体结构，另一端焊接在镀锌方管支架上，而方管支架直接焊接在原主体结构梁预埋钢板中。节点优化后，挡灰板通过镀锌方管支架避免与幕墙系统直接相连，能有效杜绝了此处地面裂缝的产生，并提高了结构安全系数。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
4.2 操作要点
4.2.1 镀锌方管支架及镀锌钢板加工
双曲面部位主体结构与幕墙系统完成面间距不统一，加工前，应收集现场实际数据，绘制主体结构外边线与幕墙结构线平面图，在平面图上定位支架安装位置以确定镀锌方管支架及镀锌钢板尺寸，据此绘制加工图并进行加工。
加工后的方管支架及钢板应用热浸镀锌工艺进行防腐涂装，热镀锌工艺流程为：
运料和摆放→酸洗→检查和水洗→助镀处理→烘干→热浸镀锌→冷却钝化→质检。
（1）运料和摆放
根据料单清点被镀件，按生产先后顺序运进车间摆料场地。按照被镀件的形状、规格分别摆放在摆料架上或置于箱内，要求被酸洗表面能与各种溶液充分接触。锈蚀程度不同的被镀件、碳素钢（Q235）和合金钢（Q345）两种被镀件分别分开摆放，以利于掌握浸镀锌的温度和时间。
（2）酸洗
根据生产先后顺序安排好酸洗顺序，根据被镀件锈蚀程度掌握好酸洗时间。新酸洗液的配制（重量比）为浓盐酸（约31%）：水=2：1。酸洗浓度为含HCL515%～20%。若酸洗液中氯化亚铁浓度达到220～260g/l时，该洗液应作报废酸进入中和池处理。酸洗液中按重量比例加入0.1～0.4%的OP乳化剂（聚乙二醇辛基苯基醚），以防止盐酸的挥发和被镀件的酸洗过度。
（3）助镀处理
（4）热浸镀锌
镀锌温度根据被镀件的厚度、长度及数量的多少采用适当的温度，本工程为440～465℃。浸锌时间根据被镀件的厚度、长度及数量的多少采用适当的时间。被镀件浸锌时应平稳、稍慢、挂物位置应能使复杂构件避免“扣灰”和溅出锌液。对两端串挂的被镀件，无论进入锌锅或从锌锅出来都要保持一定的倾斜角和极慢的速度，严禁平行出锌锅。被镀件浸锌时，应适当上下串动和左右摆动，浸锌前和结束后都应保持锌锅液表面无锌灰和异物。
4.2.2 结构梁后置埋板
为有效固定并保证埋板上有足够大的操作面进行后续焊接操作，本工程后置埋版均采用化学锚栓固定，安装前应确保后置埋版已进行平整及镀锌处理，具体操作过程如下。 （1）测量放线人员将打化学锚栓位置用墨线弹在结构上，施工人员依据所弹十字定位线进行打孔。
（2）为确保打孔深度，应在冲击钻上设立标尺，控制打孔深度。打孔深度及打孔直径依据表4.2进行，混凝土配孔直径。
（3）在混凝土上打孔后，吹去孔内的灰尘，保持孔内清洁，将玻璃管药剂放入孔中，再将锚栓进行安装。放入螺杆后高速进行搅拌（手枪钻转速为750转/秒），待洞口有少量混合物外露后即可停止。
（4）打孔后化学锚栓深度一定要达到标准，严禁将锚栓长度割短，化学锚栓与混凝土面应尽量成90°角，即垂直于混凝土面。当化学螺栓施工完毕后，不能立即进行下一步施工，而必须等到螺栓里的化学药剂反应、凝固完成后方可开始下步施工。具体时间见表4.2。
4.2.3 热镀锌方管支架焊接
后置埋板化学锚栓达到硬化时间后即可进行热镀锌方管支架焊接工序，焊接前要先进行支架放线定位工作，确保所有支架上部方钢管在同一平面。
焊接过程中要采取减小变形的措施，先对称点焊，检查角度，合格后再焊接。不合格的要校正角度。点焊要牢固。焊接时电流要适当，焊缝成形后不能出现气孔和裂纹，也不能出现咬边和焊瘤，焊缝尺寸应达到设计要求，焊波应均匀，焊缝成形应美观。
焊接操作会破坏镀锌支架及后置埋板表面的镀锌层，焊接后应对焊缝及其四周进行防腐处理。防腐材料选用环氧富锌底漆，要求涂刷两道。防腐前清除干净焊缝表面的药皮和污物。
4.2.4 镀锌钢板支撑结构安装及防火岩棉填充
支撑结构采用1.5mm厚镀锌钢板，钢板一端通过Φ4水泥射钉固定至结构梁，另一端弯折后用自攻螺丝固定至幕墙铝合金横梁上，尽量将钢板弯折成90°，有利于后续防火岩棉填充。
本工程防烟带采用100mm厚防火岩棉板，其耐火极限可达1h，满足建筑耐火等级要求。填充时将岩棉贴紧钢板并用水泥射钉固定，岩棉应无缝连接且完全闭合，岩棉板表面毛刺较多，施工时工人应注意好安全防护，避免裸露皮肤及眼睛受到伤害。
4.2.5 挡灰板焊接加固
本工程挡灰板采用3mm厚镀锌钢板，一端通过M6膨胀螺栓固定至结构梁上，中部与支架方钢管焊接，焊接完成后将另一端弯折90°用自攻螺丝固定至幕墙铝合金横梁上，钢板与支架刚性连接可有效避免幕墙系统对其扰动。
固定完成后在适当位置打孔植入双支100mmΦ12钢筋用于防撞护栏固定。
4.2.6 防火密封胶施工
不同材料拼接处（支撑结构、挡烟板、结构梁及幕墙横梁）会产生缝隙，起火时可能造成烟雾蔓延，应对其进行打胶密封处理，密封胶选用耐候硅酮胶，能在复杂环境中保持稳定。
打胶前应对胶缝处基材进行清洁，用化学清洁溶液对需注胶部位进行清洗。清洁方法为“二块抹布法”即用一块布粘溶剂（二甲苯或丁酮）清洗注胶面，在溶剂未挥发前用另一块干净的布把溶剂连同污物一起抹净。选用的抹布必须是干净、柔软、不脱毛、不脱色的棉布。
打胶时胶液应连续、均匀，不能有缺胶部位。若个别部位缝隙较大，可先用固定垫片塞嵌后再涂胶。
5 结语
青岛国际创新园二期工程项目部通过对幕墙节点的优化，有效地解决了双曲面幕墙防火封修处的安全隐患及随之产生的室内地面裂缝问题，取得了预期的效果，成功实现了设计意图，获得了业主的一致好评。
参考文献
[1] 程共锋.浅谈幕墙工程的层间防火封修[J].山东工业技术，2013（08）.
[2] 陈建东.建筑幕墙工程技术规范应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
作者简介：刘天宇，土建责任工程师，青岛国际创新园二期项目部。
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