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　　摘要：北京城市副中心機關(guān)辦公區(qū)B3、B4工程項目，建筑幕墻（詞條“建筑幕墻”由行業(yè)大百科提供）設計為大板塊裝配式構(gòu)造系統(tǒng)，需在工廠里利用專業(yè)設備和生產(chǎn)工藝加工，實現(xiàn)幕墻的結(jié)構(gòu)、防水保溫、外裝飾材料一體化大板塊組裝，大板塊幕墻出廠品質(zhì)得以確保，板塊在項目現(xiàn)場與主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡單的連接,快速完成建筑幕墻的施工。

　　關(guān)鍵詞：建筑幕墻、大板塊、裝配式、構(gòu)件單元、安裝固定

　　1 前言

　　2012年，中央人民政府決定把北京市政府東遷通州，以分散首都交通壓力，使北京形成不同的功能區(qū);同時，通過政府搬遷，帶動通州地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展。

　　國務院總理李克強2016年9月14日主持召開國務院常務會議，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級。同時鼓勵各相關(guān)單位要適應市場需求，完善裝配式建筑標準規(guī)范，推進集成化設計、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修，支持部品部件生產(chǎn)企業(yè)完善品種和規(guī)格，引導企業(yè)研發(fā)適用技術(shù)、設備和機具，提高裝配式建筑應用比例，促進建造方式現(xiàn)代化。北京政府對城市副中心建設提升到了前所未有的新高度，要求堅持世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位，以創(chuàng)造歷史、追求藝術(shù)的精神進行規(guī)劃設計建設副中心。市委要求把城市副中心建成標桿工程、歷史典范。要發(fā)揚“工匠”精神，創(chuàng)造更多精品，留下更多經(jīng)典，努力讓副中心建設“不留歷史遺憾”。

　　北京城市副中心行政辦公區(qū)是一個集約、高效、本土、人文、樸素、典雅的建筑群。B3、B4項目各為一組四合院式的辦公區(qū)建筑群，它們形態(tài)各異，功能不同。外墻系統(tǒng)以大面積的預制（詞條“預制”由行業(yè)大百科提供）混凝土掛板、反打石材幕墻為主，玻璃可定位為幕墻窗單元板（詞條“單元板”由行業(yè)大百科提供）塊，有不少的金屬板幕墻、陶板幕墻、金屬格柵等等，華麗莊重，現(xiàn)代大氣。

(圖一：B3、B4辦公樓總體規(guī)劃設計效果)

　　該項目線條明晰，分格和構(gòu)造有規(guī)律，板塊模數(shù)比較統(tǒng)一，相同尺寸材料多，特別適合以預制板塊裝配式施工。各種預制板塊采取工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配的方式，不僅可省時、省工、省錢，且無污染、少噪音、無粉塵，與綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展的精神相符。該項目打造具有北京古城墻、四合院特色，京味兒十足的現(xiàn)代建筑風格，旁邊由綠林、水系圍繞，正好符合中國傳統(tǒng)“山水園林”的格局，行政辦公區(qū)的建筑傳承傳統(tǒng)建筑的神韻，體現(xiàn)了氣宇軒昂的中國氣象。

　　北京市弘都建筑設計院是該項目的建筑設計單位，幕墻設計由中國建筑設計院建筑帷幕設計咨詢中心完成。項目具有分格構(gòu)造有規(guī)律、板塊模數(shù)較統(tǒng)一、相同尺寸材料多等特點，具備由工廠生產(chǎn)大板塊，現(xiàn)場完成快速吊裝施工的優(yōu)勢，特別適合于裝配式建筑的開展實施。設計單位經(jīng)過兩個多月的努力，于2016年11月底前完成了北京副中心北區(qū)B3、B4建筑群的大板塊裝配式幕墻系統(tǒng)設計方案研究、方案實施論證、施工圖設計、加工工藝和施工工藝細則等等工作，并于11月30日通過了專家評審，該項目外幕墻深化設計、生產(chǎn)、集成及施工組織由北京和平幕墻工程有限公司完成。

　　本文主要介紹B3、B4項目中的重要幕墻板塊設計、加工和安裝工藝。涉及的大板塊構(gòu)件中包含了清水混凝土表面預制幕墻單元板塊、預制夾心清水混凝土反打石材單元板塊、鋁合金玻璃幕墻單元板塊、保溫防水隔音單元等等，這些部件均在工廠加工組裝完成，運輸?shù)焦さ氐跹b后作單元間密封處理，完成后進行竣工驗收。

(圖二系統(tǒng)1：金屬板石材幕墻單元板塊)

　　2、B3、B4項目中的重要幕墻板塊涉及金屬板石材幕墻窗單元、金屬板石材混凝土幕墻窗單元，其結(jié)構(gòu)及功能各有不同，深化設計的思路及實現(xiàn)方法亦有所不同。

　　2.1 系統(tǒng)1：金屬板石材幕墻單元板塊

　　幕墻分析：橫向變化，分布跨度高，懸挑遠(900mm)，單片薄(100mm)，需承受巨大風荷載;金屬層間橫板單邊固定，懸挑遠(1000mm)，單片薄(200mm)，固定端需承受巨大扭矩;石材反打混凝土單元自重大，分布不均，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)難兼容;部分石材干掛單元自重相對輕，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)兼容，設計需考慮拼接處的安裝方案和防水處理。

(圖三：板塊經(jīng)過順序排列后形成的新單元組合)

　　設計思路：在變化的立面之中尋找不變的韻律，用有限的單元展現(xiàn)建筑無限的外觀可能;將縱橫兩向的建筑線條化為一體，締造牢固可靠的簡單輕便結(jié)構(gòu);以大小合理板塊為原則，以價值、造價、功能、工期的性價綜合最佳值為標準設計單元板塊。

　　通過優(yōu)化排列組合，得到以下五種大單元板塊構(gòu)造：

　　分解每組單元板塊，進行進一步深化設計和構(gòu)造拆解，列表如下：

　　需要特別說明的是外電動金屬遮陽簾系統(tǒng)。金屬遮陽（詞條“遮陽”由行業(yè)大百科提供）豎板的深度(900mm)是經(jīng)綠建要求計算所得，若在目前的幕墻系統(tǒng)中設置外遮陽系統(tǒng)，則可大大提高建筑綠建性能，或降低遮陽豎板懸挑距離。并且，外置的遮陽簾可有效地遮擋室外直接太陽光對室內(nèi)的照射，為室內(nèi)使用者提供更舒適的空間環(huán)境。

(圖四：單元組合中的金屬遮陽簾系統(tǒng))

　　對于石材幕墻，通過干掛石材單元與石材反打混凝土單元結(jié)合使用，將二種效果有機融合。其中，干掛石材系統(tǒng)構(gòu)造包括：石材、鋼架、防水保溫復合板，600mmX4200mm單元重量約為：300Kg;石材反打混凝土系統(tǒng)構(gòu)造包括：石材、混凝土、保溫棉，600mmX4200mm單元重量約為：980Kg(混凝土)。

　　2.2 系統(tǒng)2：金屬板石材混凝土幕墻窗單元

(圖五 系統(tǒng)2：金屬板石材混凝土幕墻窗單元)

　　系統(tǒng)2幕墻分析：金屬遮陽豎板橫向變化，分布跨度高，懸挑遠(800mm)，單片薄(100mm)，需承受巨大風荷載;屬層間橫板單邊固定，懸挑一定距離(600mm)，單片薄(200mm)，固定端需承受巨大扭矩。

　　石材反打混凝土單元：混凝土可視面積小，整體自重大，分布不均，與輕質(zhì)幕墻系統(tǒng)難兼容，安裝和防水處理是難點之一。

　　預制夾芯清水混凝土掛板表面反打石材，與外掛裝配式金屬格珊單元混合板塊;預制夾芯清水混凝土掛板表面反打石材室內(nèi)面板設計為清水混凝土板，為室內(nèi)裝修墻面預留基面條件;預制夾芯清水混土掛板表面反打石材通過三維可調(diào)節(jié)鋼掛件連接系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)(鋼結(jié)構(gòu)梁)連接，鋼挑板連接件焊接工作由鋼結(jié)構(gòu)加工車間完成，避免現(xiàn)場焊接作業(yè)。外掛裝配式金屬遮陽板單元通過預埋在清水混凝土板中鋼掛件系統(tǒng)連接�，F(xiàn)場安裝考慮采用吊機系統(tǒng)起吊和安裝單元板塊，石材單元最大重量為1250KG, 外掛裝配式金屬遮陽板單元最大重量為100KG。可考慮選用常用荷載卷揚機起吊，在屋頂設置臨時路軌及電動行車進行現(xiàn)場安裝作業(yè)。

　　3、副中心大板塊裝配式幕墻，除與混凝土、鋁合金、鑄鋼件、尼龍、塑料等整體成型的澆鑄件外，大部分都可拆分成各種各樣的小零件進行加工，然后組合成大組件板塊。

(圖六：B3項目幕墻部分大樣節(jié)點)

　　3.1 由專業(yè)廠家將混凝土掛板造型按照洞口尺寸做成一個整體，內(nèi)部加筋、加掛件、加連接螺桿等等，做固定支承點，加工完成后清理備用。

(圖七：混凝土掛板制作現(xiàn)場)

　　3.2 整體幕墻窗按照成熟工藝整體加工，安裝時板塊的重量會通過連接構(gòu)造傳達至結(jié)構(gòu)吊點上，需注意吊點及其連接機構(gòu)的受力狀況;關(guān)注幕墻窗與混凝土構(gòu)件的公差配合、有效機械連接、密封防水、斷冷橋等等關(guān)系，以保證質(zhì)量。

　　3.3 保溫防水單元組件由保溫巖棉（詞條“保溫巖棉”由行業(yè)大百科提供）、防水板、硅酸鈣板組合，通過內(nèi)部的鋼支架組合成一體，由預先準備好的固定支承點固定在清水混凝土構(gòu)件上。

　　3.4 預制混凝土按實際設計計算結(jié)果設計厚度，表面顏色按建筑師要求，清水混凝土構(gòu)件表面涂抹保護層，背面刷滲透型環(huán)氧防水涂料，起到良好的防水效果。

　　3.5 隱蔽的鋼構(gòu)件采用熱浸鍍鋅處理。大板塊幕墻構(gòu)件采用掛件、轉(zhuǎn)接件、槽式埋件與主體結(jié)構(gòu)連接。泛光照明的構(gòu)造切入幕墻系統(tǒng)中，預埋管線孔、道，留足接口位置。為滿足綠色節(jié)能需要，幕墻窗體設計了遙控電動外遮陽機構(gòu)。開啟扇設置使用了不銹鋼（詞條“不銹鋼”由行業(yè)大百科提供）紗窗。

(圖八：裝配式幕墻板塊的支承節(jié)點，與燈光、遮陽系統(tǒng)的組合裝配)

　　與一般的幕墻施工做好預埋件（詞條“預埋件”由行業(yè)大百科提供）后進行現(xiàn)場拼裝不同的是，北京城市副中心裝配式建筑幕墻采用了工業(yè)化生產(chǎn)的建造方式，是一個集結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、泛光照明設備與管線系統(tǒng)、遮陽設備及控制系統(tǒng)、硅酸鈣板簡易內(nèi)裝系統(tǒng)的全專業(yè)設計，系統(tǒng)集成的生產(chǎn)過程全工藝設計，施工安裝工藝全過程設計，實現(xiàn)帷幕相關(guān)系統(tǒng)的策劃、設計、生產(chǎn)與施工一體化的過程。

(圖九：項目施工現(xiàn)場)

　　本項目中，我們的技術(shù)集成創(chuàng)新體現(xiàn)在于首先明確了裝配式建筑的概念，從副中心領(lǐng)導的頂層設計至建筑設計院的大膽設計，都提出了必須實現(xiàn)裝配式建筑的時代的建筑理念，構(gòu)建裝配式建筑的設計思想體系，進一步鼓勵我們大膽進行裝配式建筑的系統(tǒng)集成生產(chǎn)和施工，把項目當作完整的工藝作品進行統(tǒng)籌生產(chǎn)及施工，強調(diào)了裝配式建筑全生命期可持續(xù)的品質(zhì)技術(shù)，并對項目提出了全過程管理建造方式和實現(xiàn)要求。

　　4、裝配式建筑幕墻與一般的建筑幕墻相比，無論設計上還是施工中都是有很大區(qū)別的，其中最關(guān)鍵的是施工圖設計和加工施工工藝設計和管理。

　　4.1 施工圖

　　副中心B3、B4有高設計完成度的施工圖成果，設計單位優(yōu)質(zhì)的施工圖紙是我們進行裝配式建筑幕墻成功的重要基石。采用的技術(shù)具備成熟、先進、可靠、安全、節(jié)能及方便維護等特性，并且保證其設計深度能嚴格控制住中標（詞條“中標”由行業(yè)大百科提供）單位的工程成本。我們將圖紙深化到零部件圖，車間按圖加工、組裝便可達到效果，建筑外立面幕墻的材質(zhì)、節(jié)點、構(gòu)造型式，是表現(xiàn)建筑的關(guān)鍵。

(圖十：B3項目幕墻的平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）大樣節(jié)點)

　　4.2 工廠生產(chǎn)組裝

　　裝配式建筑幕墻應有合理的生產(chǎn)工藝設計，注重加工廠生產(chǎn)工藝質(zhì)量管理，使得裝配式建筑幕墻板塊能夠在工廠的環(huán)境下實現(xiàn)一體化生產(chǎn)，減少工地安裝環(huán)節(jié)。特別值得一提的是，依托和平自產(chǎn)鋁型材的便捷，在開模（詞條“開�！庇尚袠I(yè)大百科提供）、工藝精度（詞條“精度”由行業(yè)大百科提供）控制、型材配套供應等方面為本項目單元板塊的生產(chǎn)和工期提供了有力保障。

(圖十一：混合幕墻大板塊工廠生產(chǎn)及組裝)

　　裝配式幕墻的板塊在受質(zhì)量管理監(jiān)控的車間里組裝，所有的玻璃、石材、混凝土、金屬板通過支承框架組裝成單元板塊。所有預留接口的切割在工廠進行并能夠在現(xiàn)場直接安裝，要求工廠組裝的部件拆卸之前在工廠調(diào)整和做記號，確保在現(xiàn)場能正確組裝。保證所有連接點牢固可靠﹐并進行精確切割、裝配和接口密封﹐避免削弱部件的耐候性（詞條“耐候性”由行業(yè)大百科提供）和防水性能。在其它金屬構(gòu)件與鋁框接觸時﹐提供足夠的隔離措施。采用統(tǒng)一的組件加工技術(shù)﹐以保證所有構(gòu)件外觀上的一致性。承重擠壓鋁型材應能完全承受組件的重量、設備荷載和風荷載﹐并考慮可能出現(xiàn)的其它要求。

(圖十二：B3大板塊裝配式幕墻吊裝現(xiàn)場)

　　4.3 施工工藝

　　所有大板塊裝配式幕墻的實施關(guān)鍵取決于施工的可行性，由于裝配式建筑幕墻板塊大、重量重，需要有較高的運輸和施工吊裝要求，更需要嚴格的緊固裝置。一般來說，裝配式建筑幕墻板塊是一個樓層的高度，單榀重量會在1噸以上。施工現(xiàn)場使用塔吊機時必須留有足夠的荷載余量，使用起重吊機車我們利用了消防通道。

(圖十三：B4大板塊裝配式幕墻吊裝現(xiàn)場)

　　對于裝配式建筑幕墻大板塊與結(jié)構(gòu)的承重和緊固連接，必須是可靠的，余量足夠;位移節(jié)點應能夠容納所有預期位移，能夠順利運動而不出現(xiàn)障礙，不產(chǎn)生噪音和振動;金屬的焊接應符合相關(guān)標準，操作方法應能防止變形，焊接面應在可靠長度內(nèi)充分連接，沒有孔洞，雜質(zhì)，裂紋或毛孔，以確保長期性能，并確保焊接受力足夠承受設計要求;所有作業(yè)，轉(zhuǎn)角，對接，角度連接的生產(chǎn)和施工都應有足夠強度（詞條“強度”由行業(yè)大百科提供）和剛度以承擔板塊上所有預制配件上的臨時荷載。

　　4.4 全過程施工管理

　　裝配式建筑幕墻在建造過程中必須有更強質(zhì)量控制手段，宜進行專業(yè)的全過程管理，包括設計修正、設備配套、工位配置、加工工藝流程、加工施工順序等等服務。若工程監(jiān)理方的幕墻工程專項管理技術(shù)力量不足，應聘請專業(yè)幕墻顧問協(xié)助業(yè)主和監(jiān)理共同進行工程管理，把控施工質(zhì)量，避免業(yè)主或監(jiān)理在不知情的情況下與施工單位產(chǎn)生不必要的糾紛。專業(yè)的裝配式建筑幕墻顧問工程師具有運用科學、專業(yè)的管理原則處理工程問題的經(jīng)驗，精通幕墻設計和施工各個流程，有能力把控裝配式建筑幕墻設計、生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)，派專人負責現(xiàn)場施工配合工作，定期參與現(xiàn)場例會，按現(xiàn)場需要隨時解決技術(shù)問題及完成各項審查工作，直至配合業(yè)主完成裝配式建筑幕墻工程的相關(guān)驗收工作。

(圖十四：工程完成后的B3建筑群)

　　參考文獻

　　[1]中國政府網(wǎng)：李克強主持召開國務院常務會議，部署加快推進“互聯(lián)網(wǎng)+政務服務”，以深化政府自身改革更大程度利企便民決定大力發(fā)展裝配式建筑推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級

　　[2]《多元裝配式幕墻—北京城市副中心B2項目幕墻工程設計》(王剛等《建筑幕墻》〔2017〕6月號)

　　[3]《北京市人民政府辦公廳關(guān)于加快發(fā)展裝配式建筑的實施意見》(京政辦發(fā)〔2017〕8號)

作者單位：北京和平幕墻工程有限公司