南阳东站站房
新型开放式铝板幕墙施工工法
陈昊，李双来，江志远
（中铁建设集团有限公司基础设施事业部，北京100040）
摘要：结合南阳东站站房新型开放式幕墙施工方案的选取与制定，通过BIM整体建模，阐述开放式铝板幕墙的构造特点，及其设计与施工工艺，通过开放铝板间缝隙形成等压腔，减少铝板因风压和沉降产生的连锁变形，并采用防水背板加强幕墙整体防水性能。同时，重点介绍开放式幕墙的施工操作要点和质量控制要点，为新型开放式幕墙节点施工提供参考。
关键词：郑万高铁；高铁站房；南阳东站；开放式铝板幕墙；变形；防水背板；质量控制
中图分类号：TU248.1文献标识码：A文章编号：1672-061X（2021）02-0068-06 DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2021.02.068
1概述
铁路站房外立面铝板幕墙普遍存在胶缝老化、发黄、变黑，造成整体立面效果变差等问题。结合南阳东站站房正立面外幕墙造型特点，以及我国大型公共建筑外立面建筑效果持久性和耐久性的相关实践经验［1］，经过反复对比，优化节点施工工艺，采取一系列措施，综合控制铝板幕墙因结构问题产生变形等后果。与以往开放式幕墙不同，南阳东站自主研发了新型双层防水开放式铝板幕墙，该新型幕墙在拼接处实施不打胶工艺，采用双层防水背板+装修面板体系，既解决了防水问题［2］，又控制了铝板变形，铝板背后的空气层能够顺畅地流通，起到隔热及吸声效果，可有效控制铝板变形。
南阳东站站房新型开放式铝板幕墙主要采用厚3mm装饰面板和厚1.5mm防水背板，及其相应构件和支撑龙骨组成开放体系［3］，装饰面铝板通过连接件与龙骨固定，空气通过铝板间缝隙流通，以保证铝板内外压力相同，进而减小铝板变形。同时，开放式铝板取消胶缝，减小了铝板间缝隙，能够增强铝板感观效果；雨水通过铝板间的缝隙引流至内侧排水板，通过排水板进行有组织排水，保证幕墙整体不易污染、整洁干净。
2工程概况
2.1整体工程概况
南阳东站站房作为郑万高铁沿线规模最大的高铁站房，采用线侧式站房形式。站房主体结构为东西方向长268m，南北方向宽56m，地下1层，地上2层，总建筑面积50680m2，最大建筑高度23.90m；站
房前落客平台结构为东西方向长268m，南北方向宽47m。南阳东站站房正立面采用铝板幕墙体系。
第一作者：陈昊（1984—），男，工程师。
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2.2
铝板幕墙概况
南阳东站站房正立面铝板幕墙采用3mm 铝单板，铝板连续长度220m ，高6.3m ，转角部位采用弧形铝板过渡连接，最大转角半径2.6m ，铝板幕墙阶梯连续设置。
根据设计图纸，南阳东站站房正立面均为铝板幕墙，超长幕墙“W ”形向两端延伸，因此铝板幕墙整体效果及分格尤为重要，幕墙在深化设计之初利用BIM 技术，从三维建模、尺寸偏差调整、龙骨受力分析、整体及细部分格尺寸等方面进行对比，经多次建模分析，最终确定铝板板块大小及拼接位置，整体连续通缝设置。站房铝板幕墙BIM 效果见图1。
3开放式幕墙特点
（1）开放式铝板幕墙一般在我国公共建筑中应用，
在构造体系上经久耐用、不易变形、外立面效果新颖。由于取消了胶缝，可解决传统铝板幕墙长时间使用后产生胶缝老化、发黄、脱落等问题，并且开放式铝板可通过铝板间的缝隙进行有组织排水，可减少幕墙清洁，美观效果持久［4］。
（2）南阳东站站房开放式幕墙根据深化分格，各相邻铝板板块之间形成独立单元板块，通过铝板缝隙各单元形成独立的受力体系，减少了因结构变形产生的铝板变形。铝板间隙背侧由排水板与铝板进行补充连接，取消硅酮密封胶，使铝板背面空间气体与室外大气相互流通，铝板两侧的压力基本相等，铝板内形成了等压腔，抑制了因与室外空气产生压力差导致水的逆流通，少量因风产生的渗漏水
与内外温差产生的冷凝水，可通过内置防水板有组织地将其排出至室外，从而形成有效的防、排水系统。
由于防水板位于铝板内侧竖向铝板接缝处，铝板幕墙与墙体之间形成2个腔体，保温隔热性能更加完
善。铝板背面的空气层通过空气对流减少热转换，夏季可减少建筑制冷成本，冬季则可减少采暖费用。幕墙的气密性由防水板与龙骨的打胶密封来实现。南阳东站站房开放式铝板幕墙效果见图2。
4采用BIM 建模的施工工艺
站房外立面开放式铝板整体建立三维BIM “犀牛模
型”，通过SAP200软件计算（见图3），确定了合理的开放式铝板块尺寸，按照分格对龙骨支撑体系进行排布，对连接节点进行细化，控制板幅大小，对弧形铝板拼接和铝板转角部位尺寸精准建模，以减少累积误
差，缝隙保持均匀一致，防止变形产生的连锁变形。整体按照图纸1∶1的模型下料，铝板厂严格按照模型加工，以减少铝板的尺寸误差。
开放式铝板幕墙施工节点示意见图4，针对幕墙铝板拼接及防水板的设置通过三维节点详细体现，安装方式一目了然。在开放式铝板幕墙骨架上设置专用钢
基座，设置封闭防水背板，通过板面拼接，胶缝处理
图1
站房铝板幕墙BIM
效果图
图3
开放式铝板幕墙三级结构受力计算模型
图2
南阳东站站房开放式铝板幕墙效果图
形成封闭防水背板。在封闭防水板外侧基座上设置不锈钢紧固件，面板通过不锈钢铆钉固定镀锌方管，方管上设置固定面板挂钩与基座连接固定，每块面板形成单独的受力部分，以控制铝板变形，面板通过8mm 折边形成不打胶开放式铝板幕墙［5］。
BIM应用在整个施工工艺流程中，可在建模过程中通过三维节点进行设计体现，形象地描述每道工序的节点，对每个步骤和每道工序内容进行图像表达。
5施工工艺流程与操作要点
开放式铝板幕墙施工工艺流程见图5，具体操作要点如下。
5.1施工准备
（1）熟悉审查图纸，了解各区域的分割尺寸，掌握详细节点做法及具体要求，做好轴线交接记录。
（2）编制开放式幕墙作业指导书及施工技术交底，熟悉施工工艺，了解开放式铝板幕墙的构造体系及特点，掌握施工控制要点［6］。
（3）结合工程实际情况及BIM三维模型进行分析，合理安排施工工序，制定施工专项方案。
5.2测量放样
（1）复核现场结构尺寸偏差，结合现场实际情况，对结构各个方向轴线尺寸及标高线控制线进行闭合纠偏，测定定位基准线。
（2）以复核基准线为基准，按照幕墙分割图纸龙骨排布尺寸将分格线放在结构上，并做好标记。
（3）在单幅幕墙的垂直、水平方向各拉2根直径0.5～1.0mm的钢丝，作为安装的控制线。水平钢丝应每层拉1根，垂直钢丝每间隔20m拉1根，同时拉通线复核整体幕墙尺寸及转交造型处细部节点尺寸。
5.3骨架安装
（1）主龙骨根据定位线依次安装，龙骨平面采用拉通线进行控制，龙骨安装完成后对竖龙骨进行校核调整（见图6）。
（2）使用水平仪、经纬仪将每根主次龙骨的水平标高位置，进出、左右位置调整好。
（3）调整完毕，整体检查验收合格后进行满焊，并涂刷防锈漆。
5.4钢基座安装
（1）使用水平仪、经纬仪将分格线在龙骨上面全部弹出，再根据板块分割尺寸进行细部检查，确定位
置准确无误。
图5
施工工艺流程图4开放式铝板幕墙施工节点示意图
（2）按照已经弹好的分格线安装底座，用水平仪控制准底座的高度后再进行加焊，焊接过程中保持基座与龙骨垂直（见图7）。
5.5防水背板安装
防水背板采用1.5mm 镀锌铁板，背板沿铝板缝隙
布置，四边采用（6.5×25）mm 自攻螺丝与钢立柱固定，防水背板与立柱横梁采用自攻螺丝连接，保证背板与立柱、横梁可靠连接［7］（见图8）
。5.6防水背板拼缝打胶、连接螺杆安装
背板安装完成隐蔽验收后，进行背板拼缝打胶、连
接螺杆安装施工（见图9）。施工中具体要求如下：
（1）防水背板安装完毕后，所有接缝均用耐候密
封胶嵌缝，以保证幕墙背板层的气密性和水密性。
（2）耐候胶施工前应对注胶区域进行清洁，做到缝内无水、油渍、灰尘等杂物。清洗时可用丙酮作清洗剂，保证耐候密封胶粘结牢固。
（3）防水背板与立柱、横梁之间的缝隙用聚乙烯发泡材料填塞（泡沫棒）。填塞后最好过半天再进行耐候胶施注，以免胶表面产生气泡［8］。
（4）耐候硅酮密封胶的施工厚度应控制在3.5～4.5mm ，施工宽度不应小于施工厚度的2倍，施工宽度为12mm 。
（5）缝内注胶应密实，注胶过程要匀速进行，保证胶缝饱满、平直、光滑，不得有气泡等缺陷。
（6）连接螺杆安装时，靠近底座的2个螺母配2个垫片（1平1弹），并固定牢固以保证螺杆的水平稳定。
5.7铝板副框加工、焊挂钩
（1）铝板副框为（60×40×3）mm （长边）和（40×40×3）mm （短边）镀锌方管，通过不锈钢铆钉与铝板
铆接。采用镀锌方管副框，增加了铝板边缝位置的强度，使铝板边缝位置不易变形。
（2）挂钩位置提前放线弹好，控制好挂钩的高低
位置，再进行挂钩焊接。
图6
龙骨安装
图7
钢基座安装
图8
防水背板安装
图9
防水背板拼缝打胶、连接螺杆安装
5.8面板安装
（1）面板按从下到上、由左到右的顺序进行安装。每块面板安装前，应核对安装产生的误差，并在过程中进行调整，以减少累积误差。
（2）安装过程中沿铝板安装方向拉通线，校正相邻板块的平整度及板缝的水平、垂直度。
（3）安装过程中，如缝宽有误差，应均分在每条胶缝，防止误差积累在某条缝中或某块面材上。
（4）转角及特殊位置板块要提前复核板块安装产生的偏差，提前进行转角位置尺寸定位线校准，防止因累积误差导致铝板交界处无法收口。
5.9卫生清理
（1）铝板清洁时，首先用浸泡过中性溶液的湿棉布将铝板表面的污物等擦去，然后用干棉布再次将铝板表面擦干净。
（2）清理表面灰浆、胶带残留物时，采用木质铲或合成树脂铲等先对表面进行清除，后用棉布将表面残留灰尘清理干净。
（3）禁止使用金属工具对铝板表面进行清理，不得用带有砂纸、砂片、金属屑等金属性质的工具对铝板进行清理。
（4）禁止使用酸性或碱性洗剂清理，防止破坏铝板表面漆膜。
开放式铝板施工完成效果见图10。
6质量要求
6.1质量控制标准
（1）铝板幕墙工程所使用的各种材料和配件均应有质量证明文件，应符合设计要求及国家现行产品标准和工程技术规范的规定。
（2）铝板幕墙的造型和立面分格应符合设计要求。
（3）铝板的材质、面板规格、面板颜色、光泽及安装顺序应符合设计要求。
（4）铝板幕墙龙骨与钢结构连接处应满焊，并进行防腐处理，铝板幕墙的受力形式和荷载必须符合设计要求。
（5）铝板幕墙金属框架龙骨与钢结构的连接、主龙骨与次龙骨的连接、基座与龙骨的连接、金属面板的安装必须符合设计要求，安装必须牢固。
（6）铝板幕墙的防火、保温、防潮材料的设置应符合设计要求，并应密实、均匀、厚度一致。
（7）金属龙骨及连接件的焊接处防腐处理应符合设计要求。
（8）铝板幕墙的防雷装置必须与主体结构的防雷装置可靠连接。
（9）结构的变形缝、转角的连接节点应符合设计要求和技术标准的规定。
（10）铝板幕墙的板缝注胶应饱满、密实、连续、均匀、无气泡，宽度和厚度应符合设计要求和技术标准的规定。
（11）铝板幕墙防水背板安装必须准确、牢固，无渗漏。
6.2施工质量控制要点
开放式铝板作为新型铝板幕墙体系，在施工前应进行充足准备，在排版分格尺寸、节点连接、体系选择方面进行全局掌握；在施工过程中严格控制分格定位尺寸，由于铝板间隙较小，每块的位置都影响着整体效果，必须做到精细施工。具体施工质量控制要点如下［9］：
（1）由于钢材的变形量较大，施工过程中要严格进行龙骨体系垂直度检查，对偏差较大且达不到要求的龙骨进行更换，重新安装反复矫正，以达到龙骨使用要求。
（2）严格控制横龙骨进出尺寸，制作横梁定位控制模具对进出端进行限位，减小横梁之间的误差，保证连接点和板块安装过程中的误差在可调节范围内。
（3）横龙骨水平定位根据深化图纸板块分割的大小进行控制，
“十”字接缝位置加强复检，减小层间龙图10开放式铝板施工完成效果图

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