摘要：隨著建筑技術的迅猛發展，在大型公共建筑中，異形建筑幕墻工程不斷涌現。異形建筑幕墻形態特殊，具有很強的藝術表現力，但其設計、制作、安裝也較普通平面幕墻更為復雜。系統掌異形建筑幕墻的特點和施工技術難點，并在施工過程中注意質量控制點是十分重要的。
　　關鍵詞：異形建筑幕墻；施工；質量控制
　　近年來，在傳統平面幕墻基礎上，異形建筑幕墻工程日益增加，相關的理論和實踐都得到了較大的發展。異形建筑幕墻，即特殊形狀的建筑幕墻，主要指建筑幕墻表面整體呈曲面形態，并因此具有較為特殊的立面及空間效果。異形建筑幕墻具有很強的藝術表現力，如國家大劇院主體結構采用的橢圓穹形結構、上海東方藝術中心由球體的截斷部分組成的蝴蝶蘭“花瓣”造型、北京天文館新館的雙曲面中空玻璃幕墻、天津博物館似“天鵝”破殼而出的仿生建筑等，都是通過異形幕墻來營造富有個性的建筑空間，增強了建筑的視覺沖擊力和感染力，成為幕墻建筑的代表性作品。但是，與普通平面幕墻相比，異形建筑幕墻的建造過程存在更多的技術難點，對施工工藝的要求和施工質量的控制也更為嚴格。
　　1特點和施工難點
　　1．1異形建筑幕墻的特點與分類
　　根據曲面的形成來劃分，異形建筑幕墻可大致分為回轉曲面幕墻和非回轉曲面幕墻。回轉曲面幕墻是指幕墻曲面可視為由一條母線繞一條固定的直線為軸作回轉運動而形成的。根據母線為直線或曲線的性質區別，又可細分為直紋回轉面幕墻——如上海太平洋百貨大樓局部采用的圓柱面幕墻(圖1a)、宜興科技名人館天窗采用的圓錐面幕墻(圖lb)以及曲紋回轉面幕墻——如上海技館卵形大廳采用的圓球面幕墻(圖1c)
　　
　　在工程中常見的非回轉曲面幕墻有可用于大型玻璃采光頂工程的柱面幕墻(圖2a)、德國斯圖加特美術館新館采用的柱狀面幕墻(圖2b)、英國諾丁漢大學Ju．bilee校區校園建筑采用的螺旋面幕墻(圖2c)以及橢圓柱面幕墻、橢球面幕墻、雙曲面幕墻拋物面幕墻等。柱狀面幕墻、雙曲拋物面幕墻等通常也稱為扭面幕墻。
　　1．2異形建筑幕墻施工難點
　　異形建筑幕墻自身的形態和構造特點也決定了其施工過程的特點和難點。首先，異形建筑幕墻表面形態的特殊性決定了材料構件的特殊性，部分幕墻型材呈曲線狀態，面材呈曲面狀態，增加了構件制作、加工的難度，對材料存儲、運輸等環節也要求較高；其次，異形建筑幕墻空間造型的特殊性增加了工程施工的難度，大型空間結構往往采用鋼結構桁架、網架等結構型式，構件體積大、重量大、形狀特別，其施工作業條件、測量定位、構件的安裝、關鍵部位構造的處理等均需根據工程實際情況制定合理的方案。
　　2施工質量控制的關鍵點
　　2．1施工準備
　　鑒于異形建筑幕墻施工過程的復雜性，首先要根據工程項目的情況對幕墻的安裝施工單獨編制施工組織設計，明確工程進度計劃、幕墻工程與主體結構施工、設備安裝、裝飾裝修的協調配合方案、材料構件搬運、吊裝方法、測量方法、幕墻安裝方法和順序、構件組件和成品的現場保護方法、檢查驗收及安全措施等。由于空間結構特殊，異形建筑幕墻施工所需要的作業條件往往要求較高。采用腳手架時，應按照規范要求制定詳細的腳手架方案。對于規模較大、造型特殊的工程，有時很難按常規搭建腳手架施工，可根據工程實際情況，充分發揮已建主體結構的作用，因勢施工。直接依托主體空間結構實施作業的，須采取必要的安全保障措施。
　　2．2構件的加工制作和儲運
　　異形建筑幕墻構件加工制作的精度是幕墻順利安裝的關鍵。為確保工程結構構件尺寸的準確性，幕墻設計應根據主體結構的實際施工情況確定尺寸及分隔，并建立數字化檔案。當面材加工模具數量較多時，應避免加工過程中發生差錯。必要時可在條件及設備允許的情況下，對部分特殊材料在現場實施尺寸校核和加工。異形玻璃幕墻對周圍環境景致的映射會影響到幕墻的視覺效果，因此采用平面玻璃的，玻璃表面要平整；采用弧形玻璃的，玻璃弧度要均勻，以保證幕墻表面反射影像不發生畸變。要根據幕墻組件的情況提供必要的儲存和運輸條件，安排專用堆放場地，對于曲線型材、曲面面材不可直接疊層堆放。異形幕墻施工組件種類多、數量大，在儲運過程中要特別注意對施工組件實施科學管理，按安裝順序先出后進的原則對構件實行合理編號排列放置，根據施工進度要求供給材料，保證施工進度按計劃實施。
　　2．3構件安裝施工
　　(1)大型屋面結構如鋼結構桁架、網架等實施現場拼裝的，應保證拼裝質量。在構件不規則的情況下，多個方向的桿件交匯于節點處，會造成較高的鋼結構焊接殘余應力。若多次焊接將更增加殘余應力的復雜性，因此應采取相應措施避免桿件多次焊接，并力求施工方案簡易可行。
　　(2)構件的吊裝或大型屋架的整體提升應安全平穩，安裝過程中采用輔助結構的，應保證其強度、剛度和穩定性。對于特殊形狀、大體量的幕墻面材構件，吊裝過程要合理確定吊裝點，保證起吊時各吊點受力均勻，構件起吊平穩，避免吊裝過程中受力復雜導致裝飾面受到磨損、擠壓甚至發生整體破壞。對玻璃等易碎材料，吊裝過程中除采用吸盤外，必要時宜再輔之以機械束縛等安全措施。
　　(3)異形建筑幕墻施工過程要特別注意安裝精度控制，空間結構施工容易形成誤差，而誤差積累將嚴重影響后續工程的實施，甚至發生最后難以“收口”的尷尬局面。因此必須嚴格控制每個施工步驟，采用系統的定位測量保證節點定位精度，并通過轉接件的調節使構件安裝精確到位。
　　2．4特殊構造處理
　　2．4．1曲面的劃分和相鄰面材的連接
　　由于大多數形態的曲面是不可展曲面，使異形建筑幕墻曲面的面材難以規則劃分。若面材劃塊過大，可能難以滿足曲面的曲率要求，采用四邊形玻璃時還可能出現四點不共面的情況；若面材劃塊過小，則可能增加型材桿件，影響視覺效果；因此面材劃分應大小適中。若幕墻曲面曲率較大，可對面材采用三角形劃分。形態復雜的異形幕墻應盡量減少采用構件式類型，以降低施工過程中構件定位安裝的繁瑣程度。在不規則曲面幕墻中，相鄰面材交線形成的角度往往不規則。點支承式幕墻在玻璃尺寸精確的前提下，可通過“支承點”的調整來解決安裝角度問題。圖3為圓柱面幕墻、橢球面幕墻、雙曲面幕墻、拋物面幕墻等。柱狀面幕墻、雙曲拋物面幕墻等通常也稱為扭面幕墻。
　　1．2異形建筑幕墻施工難點
　　異形建筑幕墻自身的形態和構造特點也決定了其施工過程的特點和難點。首先，異形建筑幕墻表面形態的特殊性決定了材料構件的特殊性，部分幕墻型材呈曲線狀態，面材呈曲面狀態，增加了構件制作、加工的難度，對材料存儲、運輸等環節也要求較高；其次，異形建筑幕墻空間造型的特殊性增加了工程施工的難度，大型空間結構往往采用鋼結構桁架、網架等結構型式，構件體積大、重量大、形狀特別，其施工作業條件、測量定位、構件的安裝、關鍵部位構造的處理等均需根據工程實際情況制定合理的方案。
　　2施工質量控制的關鍵點
　　2．1施工準備
　　鑒于異形建筑幕墻施工過程的復雜性，首先要根據工程項目的情況對幕墻的安裝施工單獨編制施工組織設計，明確工程進度計劃、幕墻工程與主體結構施工、設備安裝、裝飾裝修的協調配合方案、材料構件搬運、吊裝方法、測量方法、幕墻安裝方法和順序、構件組件和成品的現場保護方法、檢查驗收及安全措施等。由于空間結構特殊，異形建筑幕墻施工所需要的作業條件往往要求較高。采用腳手架時，應按照規范要求制定詳細的腳手架方案。對于規模較大、造型特殊的工程，有時很難按常規搭建腳手架施工，可根據工程實際情況，充分發揮已建主體結構的作用，因勢施工。直接依托主體空間結構實施作業的，須采取必要的安全保障措施。
　　2．2構件的加工制作和儲運
　　異形建筑幕墻構件加工制作的精度是幕墻順利安裝的關鍵。為確保工程結構構件尺寸的準確性，幕墻設計應根據主體結構的實際施工情況確定尺寸及分隔，并建立數字化檔案。當面材加工模具數量較多時，應避免加工過程中發生差錯。必要時可在條件及設備允許的情況下，對部分特殊材料在現場實施尺寸校核和加工。異形玻璃幕墻對周圍環境景致的映射會影響到幕墻的視覺效果，因此采用平面玻璃的，玻璃表面要平整；采用弧形玻璃的，玻璃弧度要均勻，以保證幕墻表面反射影像不發生畸變。要根據幕墻組件的情況提供必要的儲存和運輸條件，安排專用堆放場地，對于曲線型材、曲面面材不可直接疊層堆放。異形幕墻施工組件種類多、數量大，在儲運過程中要特別注意對施工組件實施科學管理，按安裝順序先出后進的原則對構件實行合理編號排列放置，根據施工進度要求供給材料，保證施工進度按計劃實施。
　　2．3構件安裝施工
　　(1)大型屋面結構如鋼結構桁架、網架等實施現場拼裝的，應保證拼裝質量。在構件不規則的情況下，多個方向的桿件交匯于節點處，會造成較高的鋼結構焊接殘余應力。若多次焊接將更增加殘余應力的復雜性，因此應采取相應措施避免桿件多次焊接，并力求施工方案簡易可行。
　　(2)構件的吊裝或大型屋架的整體提升應安全平穩，安裝過程中采用輔助結構的，應保證其強度、剛度和穩定性。對于特殊形狀、大體量的幕墻面材構件，吊裝過程要合理確定吊裝點，保證起吊時各吊點受力均勻，構件起吊平穩，避免吊裝過程中受力復雜導致裝飾面受到磨損、擠壓甚至發生整體破壞。對玻璃等易碎材料，吊裝過程中除采用吸盤外，必要時宜再輔之以機械束縛等安全措施。
　　(3)異形建筑幕墻施工過程要特別注意安裝精度控制，空間結構施工容易形成誤差，而誤差積累將嚴重影響后續工程的實施，甚至發生最后難以“收口”的尷尬局面。因此必須嚴格控制每個施工步驟，采用系統的定位測量保證節點定位精度，并通過轉接件的調節使構件安裝精確到位。
　　2．4特殊構造處理
　　2．4．1曲面的劃分和相鄰面材的連接
　　由于大多數形態的曲面是不可展曲面，使異形建筑幕墻曲面的面材難以規則劃分。若面材劃塊過大，可能難以滿足曲面的曲率要求，采用四邊形玻璃時還可能出現四點不共面的情況；若面材劃塊過小，則可能增加型材桿件，影響視覺效果；因此面材劃分應大小適中。若幕墻曲面曲率較大，可對面材采用三角形劃分。形態復雜的異形幕墻應盡量減少采用構件式類型，以降低施工過程中構件定位安裝的繁瑣程度。在不規則曲面幕墻中，相鄰面材交線形成的角度往往不規則。點支承式幕墻在玻璃尺寸精確的前提下，可通過“支承點”的調整來解決安裝角度問題。圖3為圓
　　
　　弧形電梯井點支承幕墻相鄰面材的連接情況。框支承式異形幕墻面材連接節點則需通過特殊構造加大節點支撐力度，例如國家大劇院就是通過工程配套發明的幕墻節點支撐機構，來解決工程類似節點的支撐問題。
　　2．4．2異形幕墻幾何體的相貫對沿曲面型材構件設置排水管的，要保證排水管暢通。
　　通過不同幾何體的異形幕墻截切、相貫、疊加，可面材連接盡量通過構造設計達到防水效果，特定部位使建筑的造型更為豐富。異形建筑幕墻幾何體相貫主要包括兩種情況：(1)平面立體幕墻與曲面立體幕墻的相貫線通常是由若干平面曲線的相關線段組成的，設計中可直接做出相貫線段，或通過先做出相貫點、再在相貫點之間做出平面立體幕墻的棱面與曲面立體幕墻的截交線的方法得出相貫線；(2)曲面立體幕墻與曲面立體幕墻相貫的相貫線一般為空間曲線，可利用積聚性法或輔助面法求出。相貫線的施工難度較大，鄰近相貫線的面材往往被截斷而成不規則形狀，施工過程中需在理論計算的基礎上，現場進行尺寸實測復核，再對面材切割加工，確保構件安裝精度。相貫線附近的連接附件應盡量簡潔，以保證幕墻輕巧美觀。
　　2．4．3防水構造
　　建筑幕墻采光頂的施工要嚴格按照設計做好對水的“疏”與“堵”。大面積采光頂要設計好散水途徑，對沿曲線面型村構件設置排水管的，要保證排水管暢通。面材連接盡量通過構造設計達到防水效果，特定部位采用密封膠密封。
　　結束語：
　　建筑幕墻施工前，應對幕墻進行風壓、氣密性、水密性試驗，保證構件質量合格。對特殊工程建議進行抗震性能試驗，確保工程整體的安全性。施工過程中要嚴格遵守安全規章制度，加強設計、施工、安裝等各方面的配合，加大施工現場的指揮力度，避免各類事故的發生。
　　參考文獻
　　1JGJ102-2003玻璃幕墻工程技術規范
　　2張芹，新編建筑幕墻技術手冊，濟南：山東科學技術出版社，2003
　　3雍本，幕墻工程放工手冊，北京：中國計劃出出版社，2000        權威論文發表網