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幕墻第一線 | 成都世紀空間大廈——超高層框架型玻璃幕墻集成式工業(yè)化建造探索

編者按

  2023兔年初春,中國幕墻工程網(wǎng)(www.cncwe.net)、《幕墻設(shè)計》和《幕墻世界weekly》來到成都世紀空間大廈4#、5#樓,零距離觀摩了集成式工業(yè)化思路在超高層構(gòu)件式玻璃幕墻上的成功試水——僅40天完成20000㎡龍骨的精準安裝,中建東方裝飾有限公司在成都世紀空間240多米的框架式玻璃幕墻項目上創(chuàng)了先河。
  在幕墻行業(yè)耳熟能詳?shù)念I(lǐng)域,用工業(yè)化思維對框架幕墻進行全新設(shè)計和應(yīng)用。改變了轉(zhuǎn)接件根部連接方式;并將幕墻由依次安裝工藝變?yōu)榻M裝成榀整體吊裝;其鋁型材開孔、斷料、工藝孔等機加工均前置到專業(yè)工廠完成;再配合全新研發(fā)的“高精度組裝胎架兼起吊架”,一系列操作讓人肉眼可見“三高一低”的直觀效果——精度高、效率高、安全系數(shù)高、成本低,這還不包含現(xiàn)場的整潔和綠色環(huán)保。

  這讓編者不禁想起多年前,汽車圈里的技術(shù)流——馬自達公司,其創(chuàng)新的“創(chuàng)馳藍天”計劃,就是將汽車架構(gòu)打散后重新設(shè)計,讓包括底盤、發(fā)動機、傳動系統(tǒng)等在內(nèi)的主要部分分別都提升10-20%的效率,以此達到整車性能15%以上的提高。盡管所屬行業(yè)不同,但在這個項目上我們體會到的創(chuàng)新,其頂層設(shè)計思路如出一轍。

△ 現(xiàn)場槽鋼轉(zhuǎn)接件沖孔設(shè)備和折板機、剪板機
  此外,項目團隊自主購置、開模和調(diào)試的現(xiàn)場槽鋼轉(zhuǎn)接件沖孔設(shè)備和折板機、剪板機的應(yīng)用,大大降低了人工成本、管理費用和材料損耗,也為工程項目的提質(zhì)增效提供了很好的示范。

△ 創(chuàng)新研發(fā)的“層間卸料平臺”
  還有,這個項目現(xiàn)場,我們看到了從未見過的“層間卸料平臺”,據(jù)說是咱們幕墻專業(yè)首創(chuàng)研發(fā)的,平臺能順著軌道向上爬升,配合塔吊的使用,讓各專業(yè)的施工材料、工具進出自如。
  成都世紀空間大廈項目就在金牛區(qū)政府對面,預(yù)計今年將竣工交付。屆時,我們不光能整體感受到東方裝飾給大家?guī)砟粔I(yè)化創(chuàng)新實施的驚喜,還能在這個近250米的高樓向西眺望那古今知名的“西嶺雪山”

△ 4#層間遠眺
△ 視頻:成都世紀空間大廈4#、5#樓幕墻施工現(xiàn)場&“層間卸料平臺”(時長:50″)

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 項目概況

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  成都世紀空間大廈4#、5#樓項目位于成都市金牛區(qū)二環(huán)路北段內(nèi),北面靠近二環(huán)高架路,西面是金沙北一路,南面為金沙路,東面毗鄰新華大道沙灣路。項目建設(shè)單位為成都國際會議展覽中心有限公司,設(shè)計單位為基準方中建筑設(shè)計股份有限公司,總包單位為江西建工第一建筑有限責任公司,幕墻施工單位為中建東方裝飾有限公司。4#、5#樓建筑面積合計約233957.48平米,項目定位是集酒店、公寓、辦公、會所為一體的綜合性商業(yè)建筑,也是金牛區(qū)政府規(guī)劃的地標性建筑之一。

  項目前身是繁華的沙灣舊址,承載著老成都人獨特的城市記憶。在建筑設(shè)計上,項目采用國際最新的情景式商業(yè)空間營造設(shè)計理念,立面設(shè)計簡潔現(xiàn)代,以水紋與波浪為直接的視覺意向,凸顯其自由而靈動的形態(tài)。

  同時通過BIM技術(shù)與參數(shù)化設(shè)計,模擬自然之美,創(chuàng)造富有流動感和延伸感的建筑形象。項目的建成也將呈現(xiàn)新的城市愿景,為成都城市更新和商業(yè)發(fā)展塑造新的標桿。

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幕墻設(shè)計及工業(yè)化建造實施

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  本項目建設(shè)范圍為自5層起,包括4#、5#兩棟主體塔樓及相連部分空中連廊。主要幕墻形式包含:橫明豎隱框架式玻璃幕墻系統(tǒng)、層間造型鋁板系統(tǒng)、避難層豎向格柵系統(tǒng)、空中連廊伸縮縫系統(tǒng),屋頂擦窗機可開啟穿孔鋁板系統(tǒng)、鋁板雨篷、玻璃欄板、鋁合金門系統(tǒng)等。不同幕墻系統(tǒng)位置見下圖所示:

  一、橫明豎隱框架式玻璃幕墻系統(tǒng)——鋁合金龍骨單元裝配化施工

  世紀空間大廈為超高層項目,同時毗鄰金牛區(qū)政府。傳統(tǒng)框架式幕墻高空作業(yè)存在作業(yè)困難,工效緩慢等問題,大量高空焊接作業(yè)也會帶來安全風險及環(huán)境風險;考慮項目特點及框架式幕墻傳統(tǒng)弊端,加之本系統(tǒng)造型統(tǒng)一,分格均勻,符合批量應(yīng)用裝配化施工條件。
  在考慮分格特點后,首先對根部節(jié)點優(yōu)化,將傳統(tǒng)焊接改為螺接形式,避免高空大量動焊。方案前后調(diào)整對比如下圖示:

△ 轉(zhuǎn)接件根部連接方式調(diào)整
  通過對比方案可看出,轉(zhuǎn)接件根部連接方式為將原本分離的兩根槽鋼轉(zhuǎn)接件,通過與法蘭盤(12mm厚鋼板)預(yù)先工廠焊接,法蘭盤鉆孔,直段位置在埋件上現(xiàn)場鉆孔或在工廠預(yù)制長圓孔(轉(zhuǎn)角位置在工廠預(yù)制10mm厚鋼制U槽,并在U槽上設(shè)置長圓孔),預(yù)制法蘭盤轉(zhuǎn)接件,現(xiàn)場安裝高強螺栓。
△ 槽鋼轉(zhuǎn)接件根部連接為螺栓連接工藝,新增“法蘭盤”(鋼板),通過M18*60(8.8級)的高強螺栓與埋板栓接

同時,對裝配化單元進行合理分組并設(shè)計安裝方案;

△ 本項目工業(yè)化應(yīng)用之模塊化分析:框架玻璃幕墻鋁合金龍骨裝配細部流程

  同時,為保證安裝精度及吊裝安全,配套設(shè)計胎架龍骨方案,滿足地面批量化組裝及定位需求,同時兼具輔助吊裝功能。

△ 第一步:組裝胎架就位 

△ 第二步:安裝主龍骨、次龍骨;以定位槽口及限制角碼為雙重精度控制標準擺放主龍骨,再依次安裝次龍骨 

△ 第三步:裝配單元與胎架固定;主次龍骨安裝完成后,復(fù)核分隔對角線尺寸無誤后,將龍骨裝配式單元與胎架固定,上口由限位角碼與主龍骨腰果孔位通過對穿螺栓固定,下口由角鋁對夾固定;由于轉(zhuǎn)接件安裝后在裝配單元對插安裝時會與結(jié)構(gòu)樓板發(fā)生空間沖突,故轉(zhuǎn)接件均后裝

△ 第四步:就位起吊;對稱綁扎兩根起吊帶 

△ 第五步:吊裝;三根主龍骨對插至相應(yīng)套芯
  高精度胎架的優(yōu)點:在龍骨安裝階段,東方裝飾項目組利用龍骨胎架對龍骨的安裝進行了工業(yè)化部署,在施工現(xiàn)場達成“層間組框,成榀上墻”的工藝流程。同時,結(jié)合工程特點,將立柱利用胎架在層間進行組框,將組框完成后的成品單元進行整體吊裝。在此過程中,胎架既可以在組框過程中對龍骨起到限位作用,也可以在吊裝過程中提供綁扎點,一物兩用,既控制了精度又提升了效率。

  在裝配化施工助力下,項目組在40天內(nèi)成功完成第一施工段2萬余平方米鋁合金龍骨安裝,在提高施工效率的同時也保證了施工的精度及質(zhì)量。

△ 視頻:成都世紀空間大廈玻璃幕墻工業(yè)化建造龍骨胎架型材加工現(xiàn)場(時長:1′15″)
  二、層間裝飾鋁板系統(tǒng)——參數(shù)化建模及單元整體吊裝

  本項目層間鋁板線條造型從尾端開始,由收束逐漸擴展,直至滿鋪,自下而上呈拋物線過渡,凸顯建筑本身自由而靈動的形態(tài)。

  通過參數(shù)化建模合理分組,統(tǒng)一模數(shù),便于快速調(diào)整方案,實現(xiàn)一鍵出圖的效果;

△ 層間造型鋁板分布三維示意
  同時優(yōu)化根部連接形式,將內(nèi)部龍骨與面板整合為單元,實現(xiàn)整體吊裝。

△ 層間造型鋁板根部連接件固定方式調(diào)整:將預(yù)留轉(zhuǎn)接件與鋁板龍骨的連接方式由原方案的焊接改為工業(yè)化方案的栓接
  層間造型鋁板的工業(yè)化技術(shù)路線示意如下:

△ 第一步:確定組裝單元為2200+1400mm的鋼骨架及2200mm一塊鋁板面層材料 

△ 第二步:整體吊裝 

△ 第三步:補齊1400mm分隔面層鋁單板
  在裝配式工業(yè)化的加持下,本項目4#樓東南轉(zhuǎn)角、5#樓東北轉(zhuǎn)角立面層間位置分布的層間造型鋁板,在層間平面空間兩頭漸變,在整體立面空間上呈現(xiàn)拋物線狀收縮漸變,整體效果靈動柔美。

  三、空中連廊伸縮縫系統(tǒng)——1.6m超寬伸縮縫系統(tǒng)方案設(shè)計

  本項目伸縮縫系統(tǒng)位于約180m處高空,寬1.6m,高10m,國內(nèi)尚無此寬度伸縮縫系統(tǒng)先例。經(jīng)過與國外知名公司的共同探討,研究制定了現(xiàn)有方案:于伸縮縫一端設(shè)置高強度合頁,可開啟端通過鋼拉索與永磁體相連;常規(guī)情況下,伸縮縫面板與相鄰板塊位于同一平面,當?shù)卣鸷奢d及風荷載超過一定范圍時,伸縮縫面板可沿左右及前后滑動,通過拉索實現(xiàn)伸縮量的調(diào)節(jié),并借由配重塊自重恢復(fù)至初始狀態(tài),達到消化變形量的目的。

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 綜 述

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  工業(yè)化是我國建筑幕墻行業(yè)擺脫人工短缺、資源浪費、環(huán)境污染和安全事故危險性大的必由之路,對我國傳統(tǒng)建筑幕墻行業(yè)轉(zhuǎn)型升級,實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。它是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的必然要求,是建筑幕墻行業(yè)應(yīng)對人力資源緊缺及人工成本持續(xù)提高的重要辦法;它不光能有效降低建筑施工對環(huán)境的影響,還能夠提供高品質(zhì)的建筑產(chǎn)品和有效縮短施工周期;因此,推進現(xiàn)代建筑幕墻行業(yè)的工業(yè)化裝配化的轉(zhuǎn)型發(fā)展,具有良好的綜合社會經(jīng)濟效益。建筑幕墻工業(yè)化的生產(chǎn)方式利國利民,可以實現(xiàn)多方共贏,是中國建筑工業(yè)發(fā)展的必然方向。

△ 東方裝飾公司在成都世紀空間大廈玻璃幕墻項目上工業(yè)化推進思路示意
  成都世紀空間大廈幕墻工程作為幕墻行業(yè)工業(yè)化推進的試點工程,在保證工程質(zhì)量及進度的基礎(chǔ)上,積極探索裝配化施工形式是本項目的一大課題;同時在作為超高層又兼具空中連廊、超寬伸縮縫系統(tǒng)、擦窗機開啟系統(tǒng)等技術(shù)難點的情況下,本項目也將力爭催化先進幕墻系統(tǒng),優(yōu)質(zhì)工法等產(chǎn)物,將項目打造成為特色工程、亮點工程。

文 | 中建東方裝飾有限公司  孫玉超、王啟兵、龍常翔、方 超、張 成、全地星
責任編輯 | 唐 琦

△ 西嶺雪山
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