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幕墙第一线 | 成都世纪空间大厦——超高层框架型玻璃幕墙集成式工业化建造探索

 su4380 2023-03-08 发布于广东

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编者按

  2023兔年初春,中国幕墙工程网(www.cncwe.net)、《幕墙设计》和《幕墙世界weekly》来到成都世纪空间大厦4#、5#楼,零距离观摩了集成式工业化思路在超高层构件式玻璃幕墙上的成功试水——仅40天完成20000㎡龙骨的精准安装,中建东方装饰有限公司在成都世纪空间240多米的框架式玻璃幕墙项目上创了先河。
  在幕墙行业耳熟能详的领域,用工业化思维对框架幕墙进行全新设计和应用。改变了转接件根部连接方式;并将幕墙由依次安装工艺变为组装成榀整体吊装;其铝型材开孔、断料、工艺孔等机加工均前置到专业工厂完成;再配合全新研发的“高精度组装胎架兼起吊架”,一系列操作让人肉眼可见“三高一低”的直观效果——精度高、效率高、安全系数高、成本低,这还不包含现场的整洁和绿色环保。

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  这让编者不禁想起多年前,汽车圈里的技术流——马自达公司,其创新的“创驰蓝天”计划,就是将汽车架构打散后重新设计,让包括底盘、发动机、传动系统等在内的主要部分分别都提升10-20%的效率,以此达到整车性能15%以上的提高。尽管所属行业不同,但在这个项目上我们体会到的创新,其顶层设计思路如出一辙。

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△ 现场槽钢转接件冲孔设备和折板机、剪板机
  此外,项目团队自主购置、开模和调试的现场槽钢转接件冲孔设备和折板机、剪板机的应用,大大降低了人工成本、管理费用和材料损耗,也为工程项目的提质增效提供了很好的示范。

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△ 创新研发的“层间卸料平台”
  还有,这个项目现场,我们看到了从未见过的“层间卸料平台”,据说是咱们幕墙专业首创研发的,平台能顺着轨道向上爬升,配合塔吊的使用,让各专业的施工材料、工具进出自如。
  成都世纪空间大厦项目就在金牛区政府对面,预计今年将竣工交付。届时,我们不光能整体感受到东方装饰给大家带来幕墙工业化创新实施的惊喜,还能在这个近250米的高楼向西眺望那古今知名的“西岭雪山”

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△ 4#层间远眺
△ 视频:成都世纪空间大厦4#、5#楼幕墙施工现场&“层间卸料平台”(时长:50″)

 项目概况

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  成都世纪空间大厦4#、5#楼项目位于成都市金牛区二环路北段内,北面靠近二环高架路,西面是金沙北一路,南面为金沙路,东面毗邻新华大道沙湾路。项目建设单位为成都国际会议展览中心有限公司,设计单位为基准方中建筑设计股份有限公司,总包单位为江西建工第一建筑有限责任公司,幕墙施工单位为中建东方装饰有限公司。4#、5#楼建筑面积合计约233957.48平米,项目定位是集酒店、公寓、办公、会所为一体的综合性商业建筑,也是金牛区政府规划的地标性建筑之一。

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  项目前身是繁华的沙湾旧址,承载着老成都人独特的城市记忆。在建筑设计上,项目采用国际最新的情景式商业空间营造设计理念,立面设计简洁现代,以水纹与波浪为直接的视觉意向,凸显其自由而灵动的形态。

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  同时通过BIM技术与参数化设计,模拟自然之美,创造富有流动感和延伸感的建筑形象。项目的建成也将呈现新的城市愿景,为成都城市更新和商业发展塑造新的标杆。

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幕墙设计及工业化建造实施

  本项目建设范围为自5层起,包括4#、5#两栋主体塔楼及相连部分空中连廊。主要幕墙形式包含:横明竖隐框架式玻璃幕墙系统、层间造型铝板系统、避难层竖向格栅系统、空中连廊伸缩缝系统,屋顶擦窗机可开启穿孔铝板系统、铝板雨篷、玻璃栏板、铝合金门系统等。不同幕墙系统位置见下图所示:

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  一、横明竖隐框架式玻璃幕墙系统——铝合金龙骨单元装配化施工

  世纪空间大厦为超高层项目,同时毗邻金牛区政府。传统框架式幕墙高空作业存在作业困难,工效缓慢等问题,大量高空焊接作业也会带来安全风险及环境风险;考虑项目特点及框架式幕墙传统弊端,加之本系统造型统一,分格均匀,符合批量应用装配化施工条件。
  在考虑分格特点后,首先对根部节点优化,将传统焊接改为螺接形式,避免高空大量动焊。方案前后调整对比如下图示:

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△ 转接件根部连接方式调整
  通过对比方案可看出,转接件根部连接方式为将原本分离的两根槽钢转接件,通过与法兰盘(12mm厚钢板)预先工厂焊接,法兰盘钻孔,直段位置在埋件上现场钻孔或在工厂预制长圆孔(转角位置在工厂预制10mm厚钢制U槽,并在U槽上设置长圆孔),预制法兰盘转接件,现场安装高强螺栓。
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△ 槽钢转接件根部连接为螺栓连接工艺,新增“法兰盘”(钢板),通过M18*60(8.8级)的高强螺栓与埋板栓接

同时,对装配化单元进行合理分组并设计安装方案;

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△ 本项目工业化应用之模块化分析:框架玻璃幕墙铝合金龙骨装配细部流程

  同时,为保证安装精度及吊装安全,配套设计胎架龙骨方案,满足地面批量化组装及定位需求,同时兼具辅助吊装功能。

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△ 第一步:组装胎架就位 

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△ 第二步:安装主龙骨、次龙骨;以定位槽口及限制角码为双重精度控制标准摆放主龙骨,再依次安装次龙骨 

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△ 第三步:装配单元与胎架固定;主次龙骨安装完成后,复核分隔对角线尺寸无误后,将龙骨装配式单元与胎架固定,上口由限位角码与主龙骨腰果孔位通过对穿螺栓固定,下口由角铝对夹固定;由于转接件安装后在装配单元对插安装时会与结构楼板发生空间冲突,故转接件均后装

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△ 第四步:就位起吊;对称绑扎两根起吊带 

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△ 第五步:吊装;三根主龙骨对插至相应套芯
  高精度胎架的优点:在龙骨安装阶段,东方装饰项目组利用龙骨胎架对龙骨的安装进行了工业化部署,在施工现场达成“层间组框,成榀上墙”的工艺流程。同时,结合工程特点,将立柱利用胎架在层间进行组框,将组框完成后的成品单元进行整体吊装。在此过程中,胎架既可以在组框过程中对龙骨起到限位作用,也可以在吊装过程中提供绑扎点,一物两用,既控制了精度又提升了效率。

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  在装配化施工助力下,项目组在40天内成功完成第一施工段2万余平方米铝合金龙骨安装,在提高施工效率的同时也保证了施工的精度及质量。

△ 视频:成都世纪空间大厦玻璃幕墙工业化建造龙骨胎架型材加工现场(时长:1′15″)
  二、层间装饰铝板系统——参数化建模及单元整体吊装

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  本项目层间铝板线条造型从尾端开始,由收束逐渐扩展,直至满铺,自下而上呈抛物线过渡,凸显建筑本身自由而灵动的形态。

  通过参数化建模合理分组,统一模数,便于快速调整方案,实现一键出图的效果;

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△ 层间造型铝板分布三维示意
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  同时优化根部连接形式,将内部龙骨与面板整合为单元,实现整体吊装。

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△ 层间造型铝板根部连接件固定方式调整:将预留转接件与铝板龙骨的连接方式由原方案的焊接改为工业化方案的栓接
  层间造型铝板的工业化技术路线示意如下:

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△ 第一步:确定组装单元为2200+1400mm的钢骨架及2200mm一块铝板面层材料 

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△ 第二步:整体吊装 

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△ 第三步:补齐1400mm分隔面层铝单板
  在装配式工业化的加持下,本项目4#楼东南转角、5#楼东北转角立面层间位置分布的层间造型铝板,在层间平面空间两头渐变,在整体立面空间上呈现抛物线状收缩渐变,整体效果灵动柔美。

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  三、空中连廊伸缩缝系统——1.6m超宽伸缩缝系统方案设计

  本项目伸缩缝系统位于约180m处高空,宽1.6m,高10m,国内尚无此宽度伸缩缝系统先例。经过与国外知名公司的共同探讨,研究制定了现有方案:于伸缩缝一端设置高强度合页,可开启端通过钢拉索与永磁体相连;常规情况下,伸缩缝面板与相邻板块位于同一平面,当地震荷载及风荷载超过一定范围时,伸缩缝面板可沿左右及前后滑动,通过拉索实现伸缩量的调节,并借由配重块自重恢复至初始状态,达到消化变形量的目的。
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 综 述

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  工业化是我国建筑幕墙行业摆脱人工短缺、资源浪费、环境污染和安全事故危险性大的必由之路,对我国传统建筑幕墙行业转型升级,实现绿色可持续发展具有重要意义。它是我国发展低碳经济的必然要求,是建筑幕墙行业应对人力资源紧缺及人工成本持续提高的重要办法;它不光能有效降低建筑施工对环境的影响,还能够提供高品质的建筑产品和有效缩短施工周期;因此,推进现代建筑幕墙行业的工业化装配化的转型发展,具有良好的综合社会经济效益。建筑幕墙工业化的生产方式利国利民,可以实现多方共赢,是中国建筑工业发展的必然方向。

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△ 东方装饰公司在成都世纪空间大厦玻璃幕墙项目上工业化推进思路示意
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  成都世纪空间大厦幕墙工程作为幕墙行业工业化推进的试点工程,在保证工程质量及进度的基础上,积极探索装配化施工形式是本项目的一大课题;同时在作为超高层又兼具空中连廊、超宽伸缩缝系统、擦窗机开启系统等技术难点的情况下,本项目也将力争催化先进幕墙系统,优质工法等产物,将项目打造成为特色工程、亮点工程。

文 | 中建东方装饰有限公司  孙玉超、王启兵、龙常翔、方 超、张 成、全地星
责任编辑 | 唐 琦

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△ 西岭雪山

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