钢结构幕墙一体化设计施工技术

李昊研 吴建书 林泉 陈奥 陈振刚

摘  要：随着城市化建设的不断加快，城市内建筑的工程量攀升，工程中钢结构与幕墙的应用技术也在不断改进。钢结构与幕墙板块相互组合使用，达到了灵活多变的效果，能够满足更精美、更丰富的设计方案与需求，广泛应用于当下的建筑工程之中。文章主要研究钢结构与幕墙一体化设计施工技术，并提出相应策略以求提高施工方案的可操作性，解决钢结构与幕墙施工的衔接问题并大大提高建筑工程的施工质量与美观度。

关键词：钢结构;幕墙;一体化设计施工

引言：建筑的施工与设计过程内容繁杂，工程量大。在进行幕墙的安装时，一定要由钢结构作为基础骨架进行转接件焊接作业。但这种施工方式的效率不高，且对建筑质量有一定影响。因此，在施工技术方面，施工方进行了钢结构幕墙一体化设计施工技术的探索。实现钢结构幕墙一体化设计施工，不仅可以提高施工的效率，还能够降低施工成本，获得更高的经济效益。

一、建筑施工中钢结构幕墙的现存问题

钢结构框架具有承重梁柱位置灵活的特点，但其节点过多，也导致结构较为复杂。在幕墙的板块中，预埋件、转接件包括龙骨框架体系都依附于主体结构，结构更为复杂。从传统的施工技术上来看，钢结构与幕墙是分隔开的、分别作为独立的个体进行施工的，两者之间的衔接很难做到完美，也存在较为明显的问题。

问题一：施工现场，幕墙的埋件与转接件在与钢结构进行焊接时产生的高温与电弧，往往会破坏结构的防腐层以及防火层，直接影响结构的使用寿命，降低其耐久度。随着结构焊接点的增多，焊接收缩应力的不断叠加也会导致结构的安全性降低，使工程质量降低。

问题二：幕墙与钢结构两大系统分别作业，在衔接的过程中，钢结构会与幕墙的骨架体系产生空间碰撞冲突，需要再次返工或在保证质量的前提下，调整幕墙的结构体系。这种情况的出现会直接影响到工程的质量与后续施工情况，同时也使施工建筑的效果大打折扣，更会造成时间成本与资源的浪费，提高经济成本，拖慢施工进度。

二、钢结构幕墙一体化设计

三亚崖州湾南繁科技城完全学校位于教育科研用地内，距离海南环岛高速崖城3.5km左右。该项目总面积为1.0913778x105㎡，计容面积为8.735015x104㎡，底层架空区域面积为1.150928x104㎡，地下建筑面积为1.087642x104㎡，地上总建筑面积为9.826128x104㎡。建筑包括4栋教学楼、4栋宿舍楼、1栋行政楼、1栋1000座报告厅、1栋风雨操场、1栋看台以及1栋食堂、1栋教师公寓。其中风雨操场、看台、报告厅z主体结构为钢结构，外立面采用石材、铝板、水泥纤维板作为幕墙。计划将学院钢结构幕墙模型构建的不同程度分为两个环节进行。

环节一以构建设计模型为主，环节二则是对模型进行深化。

构建设计模型主要是为了能够从源头上解决幕墙与钢结构两大板块在衔接中的空间碰撞冲突问题。在具体的分析过程中，主要涉及到的结构有表皮和主构件。构建完钢结构主体的梁柱框架与幕墙骨架体系和表皮后，对两大体系进行合模。这一阶段的模型创建完成后，设计师就可以通过软件的测试功能模拟两项体系的空间位置，判断其空间关系的和谐度。如若在模型测试的过程中发现产生冲突的部分，设计师就能科学调整模型设置，优化空间布局，在图纸上加以改动，及时调整设计方案，既能够增加设计方案的精准度，有利于后续施工作业，又能在施工前发现原方案可能出现的问题并及时处理，有利于提高工程质量并缩短工期。

深化模型是处理好幕墙与钢结构两大系统的空间碰撞问题的后续环节。对模型进行深化后，可以依照确定好的模型，更改设计图纸，并对建筑材料的采购清单进行整理。因此，深化模型不仅仅是对模型的整体结构进行深化，更是对模型结构的每一细节点进行深化，设计师需要对各个零部件进行精确的数据标注。比如在钢结构梁柱连接点、幕墙骨架系统等的模型建立并检测完成后，再对模型进行相关细节的补充与完善，最后导出钢结构幕墙一体化设计施工图纸，对所需零件的尺寸及相关要求进行整理，应用于原料采购方面，可以避免资源的浪费。在深化模型阶段，对于幕墙及钢结构系统的缺陷，例如防水防腐层的薄弱部位，可以在后续的施工计划中进行重点强化，提高工程质量。

三、钢结构幕墙一体化施工

1、安装现场预埋件

在钢结构的安装过程中，由于幕墙分隔的具体位置不同，因此会有一部分埋件安装于土建混凝土梁之内，后期的土建搭接与幕墙作业才更好展开。如果在施工过程中，施工方需要利用后置式埋件，就会降低连接的牢固性，而且由于埋件置于混凝土梁之中，现场打孔作业进行时会破坏这些部位的混凝土结构，对施工的效率及质量造成不利影响。在实际的施工过程中，施工方对施工现场进行预埋件处理，就能够更好地保证埋件位置的合理性，处理好土建施工与埋件作业的衔接部分。

2、转接件部位的螺栓孔保护性施工

施工现场需要对楼板进行浇筑作业，因此预留的连接件部位的螺栓孔极易被混凝土堵塞。即便在模型设计环节合理规划预留洞口的尺寸，但因实际施工技术的影响，难免会出现问题。在具体的施工环节，施工方需要对螺栓口进行一定的操作，通常为定制钢盒并科学作业。具体做法为：先在预留的螺栓洞口放置钢盒后再对楼板进行混凝土浇筑，待混凝土开始凝结，再将钢盒从其中取出，以便于后续安装转接件。至于定制钢盒，为达到重复利用的目的，可以在钢盒上方设计两个螺栓洞口，使抽出钢盒的受力点较为均匀，更易完成此操作，提升工作效率。

3、钢结构龙骨安装环节

建筑物顶部结构结束施工后，外侧会有龙骨安装需要。由于这部分的钢龙骨独立于主结构存在，若进行独立安装可能会产生变形的现象，影响后续的施工作业。且由于建筑物顶部位置较高，室外施工不利于安全作业。为避免发生事故或出现变形现象，施工方可以在地面对钢龙骨与钢结构进行焊接处理，在进行吊装作业。

4、安装幕墙的防火隔断角钢作业

建筑物的钢梁下翼缘区域应存在幕墙的防火隔断。具体的施工过程中，施工方需要合理安装角钢，发挥防火隔断的功能。现场施工环节可以参考钢龙骨的安装流程，在地面进行角钢与钢结构主体的焊接工作之后，再进行吊装作业。

四、结语

总而言之，作为目前建筑施工重心的钢结构幕墙板块，在施工方案与现场都需要注重施工的科学性与实操性。钢结构幕墙一体化设计施工，能够使施工工作同步展开，规避传统施工过程中的问题，提高现场施工效率，缩短工期，节约施工成本，并有效提高工程质量，助力建筑行业的行业发展。

参考文献

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