QC活动蜂窝铝板幕墙铝合金安装母子扣施工工法.docx
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QC活动蜂窝铝板幕墙铝合金安装母子扣施工工法
蜂窝铝板幕墙安装铝合金母子扣挂件施工工法
河北建设集团有限公司
程晓利赵帅王煦张书会侯会杰
1.前言
在现行建筑行业外墙的施工中，幕墙以其美观、实用的功能，而被广泛应用。
随着国家经济的快速发展、大型公共建筑的设计兴建，市场对高品质的幕墙建材和技术指标产生了更高的需求。
蜂窝铝板幕墙，因其质轻强度高，抗变形能力强，安装快捷、环保节能、外观极具现代感等优点而受到各方好评，越来越多的被应用于建筑幕墙。
作为一种新型的幕墙建材，不仅要保证施工质量，还要保证施工进度。
由于本工程幕墙采用新颖的U型蜂窝铝板幕墙装饰条，在满足其美观及实用的功能的同时，还需要解决U型蜂窝铝板连接紧固的施工工艺。
鄂尔多斯市体育中心游泳馆工程是2015年第十届全国少数民族运动会主场馆，其设计新颖别致，结构复杂，具有前瞻性。
幕墙饰面采用U型蜂窝铝板幕墙装饰条以及新型的连接紧固工艺，属于创新技术，没有施工经验可以借鉴，施工质量及进度有很大的难度。
河北建设集团有限公司联合幕墙生产厂家展开了科技创新，通过在本工程的施工实践中，取得了“蜂窝铝板幕墙安装铝合金母子扣挂件技术”这一国内首创、国际领先的新成果。
在施工过程中，技术先进，取得了明显的经济效益和社会效益。
本文通过对鄂尔多斯市体育中心游泳馆工程施工经验进行总结，形成了“蜂窝铝板幕墙安装铝合金母子扣挂件施工工法”这一企业级工法。
2.工法特点
2.1主体结构为倾斜75°的核心筒，幕墙次龙骨横向水平布置，以适应倾斜蜂窝铝板装饰条的挂设。
通过使用可调节的新型铝合金母子扣挂件，消除主体结构倾斜对蜂窝铝板装饰条的安装造成的误差，同时满足表面平整的度的要求。
2.2通过采用可调节的铝合金母子扣挂件，克服了由于蜂窝铝板装饰条的长度大、主体结构倾斜75°而导致定位安装难度大的困难。
操作方便灵活，降低了对施工工作面的要求。
2.3可适应微量“滑移”的铝合金安装母子扣紧固件，满足了鄂尔多斯市当地的常年风沙大,昼夜温差大等气候特征，有效的防止因热胀冷缩或风压而产生的变形。
解决了传统幕墙采用机械连接的容易产生的翘曲变形等质量通病。
2.4新型的铝合金安装母子扣挂件可获得较大的调节距离，实现模块化安装,提高施工速度，便于更换和保养维护。
挂件硬度高，不易变形，耐腐蚀性强。
2.5U型蜂窝铝板幕墙装饰条在工厂加工，简单、快速的机器辊压，施工效率高，安装方便快捷，有利于提高施工速度，缩短工期。
2.6外观无接驳口，无螺丝孔，建筑物外观完整。
无需化学胶嵌缝，避免污染与老化问题。
3.适用范围
本工法适用于大型倾斜结构、造型复杂的工业与民用建筑蜂窝铝板幕墙的施工，对现在越来越多的造型新颖的建筑幕墙有着重要的借鉴指导意义。
出色的抗变形性能，尤其适用于风大、温差大地区的各种场馆、机场、会展中心、大型商场等大型公共建筑幕墙装饰工程。
4.工艺原理
蜂窝铝板幕墙安装铝合金母子扣挂件施工工法，其工艺原理有以下几点：
4.1本工程蜂窝铝板幕墙采用12mm厚U型盒式蜂窝铝板装饰条及新型的母子扣连接紧固件安装。
板材在工厂根据图纸尺寸要求加工成型，两侧固定安装边以辊压成型方式加工为折边板。
连接紧固件采用新型的铝合金母子扣挂件，铝合金母扣、子扣与U型盒式蜂窝铝板的两侧安装凹槽折边咬合连接后紧固在幕墙龙骨上。
安装节点图：
4.1-1
4.2我们在新型铝合金安装母子扣挂件与蜂窝铝板安装边之间设计了胶条，不仅解决了板面因受力不均匀而容易出现的挠曲变形等质量通病，还起到止滑作用，与铝合金安装母子扣共同把由蜂窝铝板传来的荷载传递给幕墙龙骨系统。
子扣胶条图：
4.2-1
4.3这种铝合金母子扣与蜂窝铝板的两侧安装折边咬合连接，属于“浮动式”连接，这样蜂窝铝板与钢龙骨之间有微量的“伸缩滑移”，可适应由于热胀冷缩及风压大等的各种变形要求，保证了蜂窝铝板幕墙变形后的恢复能力，避免了板材表面出现凸鼓或凹陷的现象。
既保证蜂窝铝板整体平整度及刚度，又提高了蜂窝铝板的外饰效果，解决了传统幕墙采用机械连接易产生的变形等质量通病。
针对U型蜂窝铝板幕墙装饰条以及新型的母子扣连接紧固工艺，我们请专家进行了论证，不仅安装便捷，并且经专业检测：
辊压边的强度和刚度均满足工程的受力要求，有3倍以上的安全系数。
4.4每块U形蜂窝铝板装饰条中部采用一对固定连接节点，蜂窝铝板辊压边与子扣安装端头处加深定制，做机械压印。
子扣安装时可以压在凹印处，使蜂窝铝板与母子扣紧密咬合，达到二者不可滑移的目的。
固定连接节点保证了此块蜂窝铝板连接强度。
其余节点“浮动式”连接，提高了系统内的变形吸收能力。
这样既能充分保证蜂窝铝板的连接安装强度，又能适应微量的变形要求。
图：
4.4-2
5.工艺流程及操作要点
5.1工艺流程：
安装预埋件→测量放线→复测预埋件位置尺寸及土建主体结构尺寸→幕墙龙骨加工→幕墙龙骨安装→隐蔽工程验收→保温层施工→蜂窝铝板铝合金母子扣挂件预装→蜂窝铝板安装→安装质量检查及调整→蜂窝铝板间穿孔铝扣板安装→竣工验收
5.2操作要点
5.2.1施工前主要准备工作
1、安装预埋件
预埋件根据图纸尺寸加工。
在主体混凝土浇筑前，按照图纸位置准确安装预埋件。
为防止预埋件产生位移，将预埋件与钢筋可靠连接。
在幕墙工程施工前，检查预埋件数量、位置。
对预埋位置有偏差的预埋件，采用后置埋件补充，并做抗拔实验。
按照规范要求检查合格后方可进行龙骨施工。
2、测量放线
1）施工图纸深化设计。
图纸深化前，测量员配合设计师进行现场复核斜筒尺寸，根据斜筒的检查结果，发现的问题及时解决。
2）按照设计图纸确定幕墙安装基准线以及分格线。
3）根据主体结构和预埋件偏差程度，对幕墙分格进行调整，力求将预埋件的偏差在各分格内调整，避免累计。
4）定位放线后要对控制线进行校核，以确保主次龙骨位置精确。
3、龙骨安装
1）主龙骨的安装
先将立柱与钢连接件连接，然后再把钢连接件与主体结构预埋件连接，立柱与主体结构连接具有一定的适应位移能力。
分区立柱预装初步定位后，用激光经纬仪进行垂直度检测，并进行校正和紧固。
幕墙纵向变形缝留置在上下两根立柱接口处，上下两根立柱之间采用与立柱紧密配合的芯柱连接。
调整完毕后将连接件与预埋件焊接牢固并做有效的防腐处理。
2）次龙骨的安装
将次龙骨固定在主龙骨上，调整相邻两根次龙骨的竖向距离，以确保蜂窝铝板的受力符合设计要求以及次龙骨安装水平度、垂直度（垂直±2mm\平整±3mm）。
次龙骨安装应自下而上进行，当安装完一层高度时，要及时进行检查、校正，合格后及时固定。
次龙骨安装的允许偏差应符合规范及质量检验标准的要求。
安装完毕后需进行隐蔽工程验收。
5.2.2蜂窝铝板幕墙的安装
1、蜂窝铝板幕墙装饰条的安装思路及流程：
1）首先在地面工作台上，将铝合金母子扣挂件根据现场测量值及深化图，定距预装在蜂窝铝板两侧安装边上，使母扣、子扣与U形蜂窝铝板两侧安装边凹槽咬合（此时母子扣处于非紧固状态）。
2）其次把蜂窝铝板装饰条运至安装工作面上，安装蜂窝铝板。
3）接着用机制螺钉将铝合金安装母扣定距拧在次龙骨上，通过留置在铝合金安装母扣上长条螺栓孔，调节铝板的角度及位置，合适后紧固铝合金母扣上的自攻螺钉。
4）最后拧紧用来紧固铝合金子扣与母扣的不锈钢螺栓。
确保所有的装饰条的在同一平面内。
图：
5.2.2-1横剖标准节点
2、蜂窝铝板装饰条的固定方式对安装质量起着决定性作用。
蜂窝铝板各个固定点的受力不均会导致板材变形从而影响装饰效果，所以蜂窝铝板装饰条的固定方式为：
定距压紧安装。
每个蜂窝铝板装饰条长6000mm,在其两侧安装边上每隔750mm定距安装一对母子扣挂件，使其受力均匀，幕墙表面的平整度与稳定性得以保障。
每块U型蜂窝铝板装饰条中部的固定连接节点，不可滑移。
其余采用“浮动式”连接节点，适应微量的“伸缩滑移”的变形要求。
这样既能充分保证蜂窝铝板的连接强度，又能提高了系统内的变形吸收能力。
图：
5.2.2-2
3、上下两个蜂窝铝板装饰条之间的接缝采用加长型铝合金母子扣，使加长型母子扣挂件同时咬合住上部蜂窝铝板装饰条的下端口和下部蜂窝铝板装饰条的上端口。
这样既能确保上下两个蜂窝铝板装饰条的垂直度，又能克服两个蜂窝铝板装饰条之间接缝高低差，还能适应滑移变形。
图：
5.2.2-3竖剖标准节点
4、蜂窝铝板幕墙装饰条之间采用穿孔铝板与其组合安装，穿孔板采用承插型穿孔铝板在生产加工时预留加工好开口，设计铝合金母子扣挂件时在不锈钢螺栓外面加装了穿孔铝板挂接轴套，待蜂窝铝板安装完毕以后，穿孔板可以直接承插安装。
5、蜂窝铝板在设计时进行了跳色设计，蜂窝铝板安装应按设计图纸上的板块分配图上板编号安装就位，现场安装方向应与产品出厂指示箭头保持一致。
6、凡是两种不同金属的接触面之间都设置防腐隔离柔性垫片以防止产生双金属腐蚀。
7、所有硬性接触处加固，采用弹性连接，提高了幕墙的抗震和抗风压性能，消除了伸缩变形。
8、本工程选用国内生产的高级铝合金型材，牌号材质为6063-T5、6063-T6。
符合GB5237《铝合金建筑型材》规范，铝合金型材尺寸精度为高精级，加工精度要求高。
型材表面处理方法为采用氟碳喷涂，厚度不低于40微米。
9、板材在加工成型时要确保加工精度，经专业检测辊压边的强度和刚度均应满足工程的受力要求。
6.材料和机具设备
6.1主要材料表
表：
6.1-1主要材料表单位：
mm
材料名称
规格
技术指标
备注
预埋件
200*300*10
穿孔塞焊
物理性能不低于Q235B，镀锌膜层厚度大于45μm
方矩形管
80*60*4
表面热镀锌
方矩形管
50*50*3
表面热镀锌
转接件
150*100*6
表面热镀锌
螺栓
M12*110
表面热镀锌
蜂窝铝板
12厚蜂窝铝板
表面氟碳喷涂
应符合GB/T17748、GBJ16及GB50045的相关规定。
穿孔铝板
1.5厚
国标
GB/T429.2《铝制幕墙板》
母扣
65*65（L=65）
牌号材质为6063-T5，6063-T6
6063-T5型材的机械性能：
抗拉强度σb85.5N/mm²；6063-T6型材的机械性能：
抗拉强度σb140N/mm²
母扣
65*65（L=200）
子扣
65*28（L=65）
不锈钢螺栓
M16
国标
应符合GB/T5277及GB3098规定
6.2主要机具设备表
表6.2-1主要施工机具设备表
机械名称
规格型号
数量《台》
备注
全站仪
GTS—102N
1
电子经纬仪
SZ.2-DT200
3
激光垂准仪
DZJ2
1
水准仪
DS3
3
电焊机
BXZ-300A
30
型材切割机
DT-055
3
砂轮切割机
GMS34
3
7.质量控制
7.1质量标准
根据《建筑幕墙工程质量检验标准》JGJ/T139-2001、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001、《建筑装饰装修工程质量验收标准》JGJ50210-2001等相关规定。
7.1.1蜂窝铝板幕墙立柱、横梁的安装质量应符合表7.1.1-1的规定；
表7.1.1-1金属幕墙立柱、横梁的安装质量
项目
允许偏差
检查方法
蜂窝铝板幕墙立柱、横梁安装偏差
宽度高度不大于30m
≤10
激光经纬仪或经纬仪
宽度高度大于30m，不大于60m
≤15
宽度高度大于60m，不大于90m
≤20
宽度高度大于90m
≤25
7.1.2蜂窝铝板安装允许偏差和检验方法应符合下列要求：
表7.1.2-1蜂窝铝板安装允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差（mm）
检查方法
1
竖缝及墙
面垂直度
高度≤30m
≤10
用全站仪或经纬仪或激光仪
30m＜高度≤60m
≤15
60m＜高度≤90m
≤20
90m＜高度≤150m
≤25
高度＞150m
≤30
2
幕墙水平度
幕墙幅宽≤35m
≤5
用水平仪
幕墙幅宽≥35m
≤7
3
幕墙平面度
≤2.5
用2m靠尺
4
板材立面垂直度
≤3
用2m靠尺和塞尺
5
板材上沿水平度
≤2
用水平尺和钢直尺
6
相邻板材板角错位
≤1
用钢直尺
7
阳角方正
≤2
用直角检测尺
8
拼缝直线度
≤3
拉5m线，不足5m拉通线，用钢直尺
9
拼缝宽度差（与设计值相比）
±2
用钢直尺和塞尺
10
相邻面板拼缝高低差
≤1.0
用钢直尺
7.1.3幕墙平面内变形
幕墙的平面内变形性能系指建筑幕墙在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件产生水平方向的强制变形后，应予保持的性能。
表7.1.3-1层间相对位移γ
分级指标
1
2
3
4
5
层间相对位移γ
γ<1/300
1/300≤γ<1/200
1/200≤γ<1/150
1/150≤γ<1/100
1/100≤γ
在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件就会产生水平方向的强制位移。
由于在验算材料强度时，已按标准取用风荷载和地震力的组合效应，另外本工程幕墙设计为长边插接连接方式，在地震或大风作用下，产生强制水平位移时，板块之间由缝隙的胶条分隔，相互独立，不会造成板块间的挤压破损。
竖龙骨连接处均设置伸缩缝，也起到避免型材在幕墙变形时互相挤压产生破坏，有较好的抗震能力，幕墙平面内变形为2级。
7.2质量控制
本施工工艺从设计深化、材料选购、生产加工、现场安装等方面严把质量关，源于规范、高于规范，形成了高标准的企业规范。
7.2.1设计深化：
采用先进的设计方案，严格审核设计图纸，经过专家的反复推敲以及论证，对图纸进行二次深化设计，以达到控制设计的目的。
7.2.2材料选购：
加强材料质量控制管理，通过公开招标，选用国内优质生产厂家。
对材料订货、进场检验实行全过程控制。
7.2.3生产加工：
：
严格执行工艺标准，对加工的产品落实质量指标,确保材料加工精度及质量，加强现场的成品管理，减小损耗率。
7.2.4现场安装：
对工人上岗前进行质量安全教育和专业技能培训，提高工人素质、能力及意识。
在安装过程中严格按二次深化图进行施工并且推行三检制度、质量奖惩制度，做到高标准的完成施工。
8.安全措施
8.1工程责任人必须全面承担施工现场的安全责任，并签订《安全责任书》。
8.2严格遵守有关劳动安全法规要求，加强施工安全管理和安全教育，严格执行各项安全生产规章制度。
8.3施工班组必须定期每周接受一次安全教育，提高安全意识，必须坚持防火培训活动，坚持焊接、油漆等危险作业进行防火安全技术交底制度，及时消除火灾隐患。
8.4按规范要求设置防火分区“严禁烟火”明显标志，配备足够数量的消防水桶、防火布、灭火器等消防器材，消防立管假设到脚手架作业平台，施工现场一切消防设施、装置未经批准不得擅自移动、破坏。
8.5严格遵守施工用火审批制度。
焊接作业等动火钱，要清楚附近易燃物，配备看火人员和灭火用具，电焊机外壳、焊钳与把线必须接零接地绝缘良好。
8.6施工层脚手架必须通过验收合格后方可架上作业。
8.7不准在工程内、库房内调配油漆稀料，并应设置消防器材和“严禁烟火”明显标志。
8.8施工现场和仓库禁止吸烟，需要吸烟者应在指定专设有防火措施的吸烟
8.9凡从事电焊作业的人员必须持特种作业证上岗，实行持证上岗,并应使用面罩或护目镜，佩戴相应的劳保用品。
8.10安装蜂窝铝板使用的施工机具在使用前必须进行严格检验。
8.11施工人员应配备安全帽、安全带、工具袋，防止人员及物件的坠落。
8.12施工现场中各种危险设施、临边部位、洞口都必须设置防护设施和明显的警告标志。
8.13严禁高空抛物。
运输幕墙材料时，下方应有专人看护，无关人员不得进入材料运输区。
9.环保措施
9.1成立相应的施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规，加强对工程材料、设备、生产垃圾的控制和治理。
9.2严格控制原材料的采购，选择环保材料。
首选无毒、无害、无污染的材料，施工中原材料的采购必须严格按照IS9001和ISO14001的相关执行文件进行，控制材料的有害物质在规定范围内。
9.3严格控制施工过程中的环境污染。
在施工工程中，严格按照项目环境管理方案，控制粉尘污染、噪声污染、灯光污染。
9.4施工完成后，评估施工队环境的影响，制定纠正和预防措施，促进环保体系健全和提高。
10.效益分析
10.1经济效益分析
鄂尔多斯体育中心游泳馆工程采用蜂窝铝板幕墙安装母子扣挂件施工技术，从深化设计、材料订货、加工到现场安装，全过程控制管理。
简化了施工工序，提高了施工效率，确保了施工质量，降低了工程造价，为项目创造了直接的经济效益。
通过技术攻关，采用新的施工工艺，整体经济效益显著提高。
10.1.1蜂窝铝板幕墙铝合金安装母子扣挂件施工技术目前经济效益分析：
按照以前施工方法，经验值预计同面积蜂窝铝板安装工期为50天。
按照本方案蜂窝铝板母子口节点施工后，提高工作效率20%，缩短工期10天。
人工费节约：
10天×98人×180元/天=176400元
机具租赁费节约：
10天×3500元/天=35000元
按本工法采用新的紧固连接工艺，既可以达到设计建筑效果，又免去了与骨架机械连接的施工难度和损耗，可以节约成本约6元/㎡，蜂窝铝板面积约37367.09㎡。
材料成本节约：
37367.09㎡×3元/㎡=224203元。
10.1.2蜂窝铝板子母扣挂件施工技术长远经济效益分析：
严格的测量计算控制和工厂化生产，铝板的表面平整率显著提高，使一般类似工程返修率从1.4%下降为0.8%，节省部分维修费用。
维修费用节省：
37367.09×（1.4%-0.8%）×802元/㎡=179805元
以上合计可节约：
615408元。
10.2社会效益分析
10.2.1该工艺施工简单科学，精度高，施工速度快，可以满足工期紧张的需要。
10.2.2幕墙蜂窝铝板在施工过程中采用母子扣挂件与龙骨连接，材料由厂家按照固定尺寸要求制作完成后入场安装，施工更加方便，不产生二次垃圾，不会对环境造成影响。
10.2.3蜂窝铝板母子扣挂件施工技术避免了在高空的繁琐的焊接或者灌胶工作，通过提前制作完成的连接扣件进行安装，从而降低施工难度，提高操作工人施工安全性。
10.2.4严格的测量计算控制和工厂化生产，使一般类似工程返修率从1.4%下降为0.8%，节省维修费用，提高企业信誉。
10.2.5其成果具有重要的理论意义和工程实用价值，为以后工程中类似问题的解决积累了大量宝贵的实践经验。
此项新工艺在国内甚至在国际都是领先的，有着很广阔的应用前景。
11.应用实例
11.1本工程实例概况
鄂尔多斯市体育中心游泳馆工程，地下一层，地上三层，总建筑面积：
48166.8㎡。
檐口最高点27.000m，巨型斜柱最高点标高36.700m。
场馆内设置一个标准跳水池，十条泳道的标准比赛池和六条泳道的热身池，建成后可以承担国际性质的游泳、跳水、花样游泳等项目的训练和比赛任务。
主体结构类型为钢筋混凝土框架结构，屋盖为大跨钢桁架结构，屋面为复合铝镁锰合金屋面，幕墙有玻璃幕墙和蜂窝铝板幕墙。
游泳馆的设计更是大胆地采用了倾斜支柱的造型，整体构成了一个优美的海螺形状。
主要受力构件为55个与地面成75°夹角的核心筒，核心筒外包蜂窝铝板装饰条装饰幕墙，装饰面积约37367.09㎡。
幕墙工程开竣工日期2013.6.10-2014.5.20。
采用新型的U型蜂窝铝板幕墙装饰条以及铝合金安装母子扣挂件的连接紧固工艺，属于创新技术，没有施工经验可以借鉴，施工质量及进度有很大的难度。
采用此工艺进行施工，不仅保证了其造型新颖的外观质量，还有效的解决了传统金属幕墙的质量通病。
降低了机械、人员投入成本，缩短了施工工期。
图11.1-1蜂窝铝板装饰条与铝合金母子扣安装节点
图11.1-2鄂尔多斯市体育中心游泳馆幕墙
11.2其它应用此工艺施工的工程实例
鄂尔多斯市体育中心体育场、游泳馆工程，是2015年第十届全国少数民族运动会主场馆，是自治区的一号民生项目，对推动整个鄂尔多斯的经济腾飞、引进外资、复苏鄂尔多斯经济有着至关重要的作用。
11.2.1鄂尔多斯市体育中心体育场工程采用“金马鞍”的设计主题，通过46根金色的外围斜柱构成马鞍形的屋顶曲线，总建筑面积11.3万㎡，设有座位6万席，是按照国内大型甲级体育场的标准设计，可举办全国性和国际性的单项比赛。
场内设400米环行跑道，标准足球场及各类田径比赛场地。
46根核心筒均外装蜂窝铝板装饰条幕墙，总面积约11.3万㎡。
幕墙工程开竣工日期2013.9.10-2014.8.10。
依照本工法进行施工，质量优良，缩短了工期，节约了成本。
本工法技术成熟可靠。
图11.2.1-1鄂尔多斯市体育中心体育场
鄂尔多斯市体育中心体育场、游泳馆工程核心筒均采用蜂窝铝板幕墙，游泳馆工期紧，根据本工法率先对蜂窝铝板幕墙进行施工。
体育场、体育馆通过对本工法的推广应用，实践证明：
采用新型U型蜂窝铝板幕墙装饰条与铝合金母子扣挂件的连接紧固工艺，不仅保证了施工质量，还缩短了施工工期。
本工法创新技术是可行的。
三个场馆的幕墙蜂窝铝板采用调色设计，由12种不同的金色组成，该工程经过精心设计和施工，完成后的蜂窝铝板装饰条幕墙外形优美，层次分明，造型新颖独特，给人以遐想的空间和观感效果。
质量优良，工艺先进，得到业主及社会的广泛好评。
在施工过程中，取得了明显的经济效益和社会效益。
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