北京体育馆智能型呼吸式幕墙施工技术总结

智能型呼吸式幕墙技术1智能型呼吸式幕墙概述(1)智能型呼吸式（动态）幕墙又称通风式节能环保幕墙，双层幕墙的双层结构体系采用双层玻璃，中间为空气流通层。与传统普通幕墙相比，最大特点在于其独特的双层结构，具有通风换气的功能，隔热、隔声，节能环保型绿色建筑技术。(2)本工程双层幕墙主要由以下几个部分组成：玻璃幕墙系统、通风系统（电动百叶窗、电动开启窗）、环境监控系统（温度感应系统、风雨感应系统）和楼宇自动控制系统（消防联动系统）。图1:“智能生态型呼吸式幕墙”构成简图2智能生态型呼吸式幕墙”技术特点2.1玻璃幕墙系统(1)结构上属于框架式动态幕墙。外层为12mm厚单玻璃幕墙（隐框玻璃幕墙）。外层幕墙室外一侧，外挂热转印木纹铝合金遮阳百叶，独特的外立面效果蕴含着射击这一项奥运会比赛项目的来历（丛林狩猎），同时又兼顾遮阳的功能；内层为6mm+12A+6mm中空玻璃幕墙（明框玻璃幕墙）。为了降低动态幕墙平均传热系数，内层采用断热式幕墙，能有效防止室外热量传入室内（室外温度高）或室内热量流入室外（室外温度低）。图2:“智能生态型呼吸式幕墙”剖面图(2)通风原理上属于自然通风方式动态幕墙。自然通风方式：利用热压原理（烟囱效应）和温室效应，实现节能和自然通风的效果。本工程为低层建筑（最大标高为15.450m），采用自然通风方式是比较适用的。空气层同外界连通，进入通道内的空气直接从室外获得,空气层为室内提供部分新鲜空气。2.2通风系统（电动百叶窗、电动开启窗）电动百叶窗系统、电动开启窗系统，通过热工计算确定通风量，指导设置通风面积。通风系统与中央控制器直接联接，由温度感应器和风雨感应器收集环境监控信号，再经中央控制器发出相关指令，实现通风系统的开启和关闭。2.3楼宇自动控制系统（消防联动系统）通风系统与中央控制器直接联接，由烟雾感应器收集环境监控信号，再经中央控制器发出相关指令，实现通风系统的开启排烟。智能型呼吸式（动态）幕墙的使用特性：(1)即自然通风和K值控制技术。冬季：在一天当中随着时间的变化，阳光照射不同，动态幕墙的有效K值会发生变化，它取决于日照强度。在中午日照强烈时空气层的温度高于外界10度以上，K值一般降低一半左右。即使阳光微弱时，也比外界气温要高，但K值变动幅度不大。为了达到节能效果，出风口必须关闭。图3:“智能生态型呼吸式幕墙”冬季工作简图夏季：进、出风口全部打开，通过遮阳百叶遮挡，折减太阳热量，将大部分热量阻止在空气层随气流排出室外。自然通风方式动态幕墙在夏季夜晚，内部开启扇可打开，若是内部气温高于外界，在热压作用下热量会逐渐散发出去，从而降低室内气温、改善空气质量。图4:“智能生态型呼吸式幕墙”夏季工作简图(2)空气层（缓冲层）宽度值。影响空气层宽度大小的因素比较多。由于空气存在粘滞效应，要消除紊流状态,空气层必须保证一定的宽度，使空气层中大部分气流为层流状态，提高自然换气效果及降低K值。空气层宽度过大会提高成本，在满足层流状态下尽可能取小值。因此空气层宽度综合考虑结构形式、通风方式、空气流速、保温隔声性能情况下，理论计算与试验数据相结合的基础上来确定为363mm-588mm。(3)动态幕墙的结露问题。结露是自然界普遍存在的现象，寒冷或潮湿的地区更易产生结露。结露的直接原因由于温度达到露点温度，实际上有温差不一定结露。幕墙在使用过程中也经常出现结露现象，提高玻璃表面温度,调节室内相对湿度是解决幕墙结露根本方法.从原理上看，动态幕墙是有利于控制结露产生的。自然通风与机械通风方式动态幕墙防止、控制结露的原理并不相同。自然通风方式动态幕墙结构上外层采用单玻璃幕墙，内层中空玻璃幕墙。从理论上讲内层密封性一定要好于外层，这对防止结露产生才是有利的。因为空气缓冲层同室外连通，降低了空气层的绝对湿度，使幕墙中间不易结露。而内层根据情况可采取断热结构消除热桥存在，形成了较大的温度梯度，如果在幕墙使用过程中采用适当的通风换气次数调节室内相对湿度，基本上可以防止室内玻璃、型材表面结露产生或虽产生局部结露而无害。2.4空气缓冲层的空气流速空气流速对于动态幕墙的平均传热系数K(W/m2K)、通风换气的效果都有很大影响。自然通风方式动态幕墙空气流速问题相当复杂。一般情况下空气的流动是由热压、风压共同作用产生的，热压作用通常为主导因素。结构的多样化，空气通道的高度，建筑物当地的周围环境、气候、不同的季节等因素对空气流速均有影响。外层选用单层玻璃幕墙，在楼层处设置铝合金通风百页，可电动开启，内层选节能型玻璃幕墙（窗），内层开启扇设置与外层幕墙的通风口有一定的距离，同时在两层幕墙之间设置电动遮阳系统。换气过程——夏季，出风口开启，幕墙顶、底部与外界空气相通，依据热压原理（烟囱效应），冷气会从进风口进入双层幕墙的空气缓冲层，利用阳光加热空气层中的空气温度，实现幕墙内外空气对流，降低幕墙内侧温度，进行热交换后，热空气从出风口排出，达到通风换气节能效果，若内层幕墙开启，也可将室内顶部的热空气同时排出。当阳光过于强烈时，还可使用幕墙内设的小百叶调节角度，阻挡阳光射入室内；换气过程——冬季，出风口关闭，使幕墙内外空气不能产生对流，利用阳光加热空气层，空气层温度会高于室外，从而提高内层幕墙外表面温度，空气层又形成隔热层，使室内热量不易散发，这样会大大降低室内热损失。同时使用幕墙内设的小百叶调节角度，使阳光照进室内，达到改善室内环境的目的。春秋通风：打开外层幕墙的活动百叶，同时打开内层幕墙的开启扇，由于正负风场的作用，就可直接获得“穿堂风”。通过被动使用光能，冬季通过双层幕墙的热量损失可减少30%，夏季通过散热，可使用户减少使用空调，减少能量的损耗。幕墙的气密性、水密性主要通过多道胶条形成等压腔，在结构上形成“多腔减压、等压防水、减压消气”来得以保证。通风、防尘：要实现通风必须使室内外空气流动，使空气流动有如下三种方法：①利用机械抽风装置；②利用烟囱效应产生的压差；③风力产生的压差。由于自然通风对于健康来说更为重要，所以我们充分利用热力和风力进行自然通风。在无风的天气，打开内侧开启扇，就可以利用双层幕墙竖向通道的烟囱效应通风；在有风的天气，只要打开内侧幕墙上的开启扇，就会在风压的作用下进行有效地自然通风，由于采用双层幕墙形式，即使在雨天，也能打开窗通风，而不担心雨水灌进室内。同时自然通风又可以减少空调综合症的发生，提高人们的生活素质和工作效率。隔音：研究检测，对隔音效果影响最大的是通风口的开口位置，一般通风口设置在内层幕墙开启扇的下方，留有一定的距离，使在冬季冷空气有一段加热的过程，同时使窗户即使在开启状态时，双层幕墙仍可达到单层幕墙窗户关闭时的隔音效果。不仅隔断室外噪音，而且也隔断房间之间和楼层之间的噪音。3施工范围本工程幕墙施工范围：资格赛馆双层呼吸式幕墙位于资格赛馆的二、三层。呼吸式幕墙由外层幕墙，内层幕墙、遮阳装置，进风装置、出风装置组成,内幕墙是封闭的，采用中空玻璃；外幕墙采用单层玻璃，设有进风口和排风口。4呼吸式幕墙施工难点(1)目前国家和行业均无施工检验标准。外循环呼吸式幕墙的结构形式在我国还是首例，既是双层幕墙在国内也是很少见的，值得借鉴的施工工艺经验很少。(2)首先是预埋件安装的控制难、施工工艺难度大、质量要求高。(3)技术要求高，设计复杂，针对于不同的工程幕墙结构均有变动，预埋件多，施工难度大。(4)各种附件较多，调整环节需要自动控制装置。(5)幕墙系统与建筑结构、空调系统、通风系统需要统一协调的地方多。双层幕墙的基本设计思想关键是要针对不同的建筑工程进行量体裁衣式的设计。从双层幕墙的设计构思、内容组成和工作过程来看，它是需要各专业协调配合的系统工程。(6)呼吸式幕墙钢龙骨焊接产生的位移和变形。玻璃幕墙工程使用的钢材表面不得有裂纹、气泡、结疤、泛锈、夹渣,必须顺直。钢龙骨的施工安装是呼吸式幕墙的重要环节，若放线和施工不到位会给下几道工序带来很多问题，因而钢龙骨的施工是呼吸式幕墙的关键。钢龙骨在未安装前，依据施工图、加工图对加工的钢材进行清点，核查，准确无误后再进行焊接安装。钢龙骨先进行点焊，再由两端向中间满焊以防止钢龙骨焊接产生的位移和变形。(7)幕墙与混凝土结构直接收口，对结构偏差的消化。奥运射击馆的结构为清水混凝土结构，要求幕墙与混凝土结构直接收口，这需要对结构的偏差进行消化。采用铝板根据现场的具体情况作相应调整。(8)呼吸式玻璃幕墙面材安装的相互制约。呼吸式玻璃幕墙从施工的角度来说就是三层玻璃幕墙，内层玻璃幕墙与中间层玻璃幕墙之间的距离为500mm宽，玻璃板块都在3.5㎡以上，且中间层玻璃幕墙无开启扇，给搭设脚手架和施工提出了很高的要求。(9)外挂装饰百叶及其异形钢龙骨的安装。外挂装饰百叶及其异形钢龙骨的安装难点：异形钢骨架的精确加工，偏差需控制在5㎜以内，否则无法安装。外挂装饰百叶工艺孔的加工也需控制在5㎜以内，否则无法安装。而且需要内层玻璃幕墙与中间层玻璃幕墙的钢龙骨、异形钢骨架、百叶工艺孔的累积偏差不大于10㎜。异形钢骨架垂直度和左右位的控制。异形钢骨架与中间层玻璃幕墙之间的距离为50㎜宽，重量为2000㎏左右/个，所以吊装异形钢骨架的难度很大。4施工前期解决的难点4.1企业验收标准呼吸式幕墙企业验收标准经过多次整改完善后报北京市建委办公室备案批准,形成了企业的验收标准。4.2深化设计(1)在设计质量上，首先经过设计论证，主设计师进行交底，使每一个设计人员明确主设计师的意图，图纸经过了设计、校对、审核。(2)预留了适当的设计周期，保证有一定的时间与业主、建筑师对幕墙的细部设计作充分的交流与沟通，保证每一份加工单都经过设计、核对、审核,确保了每张加工单的正确性。(3)设计过程考虑了主体安装面施工过程的误差，力求做到在不影响装饰效果的前提下，最大限度的处理施工误差。要求主体施工方在幕墙测量放线之前提交合格的安装作业面以及实测资料，轴线标高，避免因调整安装面影响进度计划的落实。4.3施工过程质量控制控制一检查预埋件外观质量，焊缝高度符合设计要求，焊角没有咬边现象。预埋件在埋设过程中，一定要紧贴模板。混凝土的施工人员振动棒在埋件边多进行振捣，埋件周边的砼一定要浇捣密实，避免产生漏浆及空鼓现象。(1)放线定位。了解原来基准线、控制线的设置情况。复核基线、轴线及水平标高的布置,放内、外控制线,弹分格线,垂直钢线的布置,结构预埋件的检查。建筑的测量工作重点是轴线竖向传递。控制建筑物的垂直偏差，保证各楼层的几何尺寸，满足放样要求。①先将玻璃的位置弹到地面上，然后再根据外缘尺寸确定锚固点。②对实际放线与设计图之间的误差进行调整、分配和消化，不能使其积累。③使用水准仪、经纬仪，配合用标准钢卷尺、重锤、水平尺等复核。要求上、下中心线偏差小于1～2mm。④测量放线应在风力不大于4级的情况下进行。(2)结构的检查。墨线弹好以后，在结构处拉垂直钢线及横向线进行结构检查，检查结构是否符合要求，将检查尺寸记录下来，反馈给设计。(3)钢结构安装。包括顶部的钢结构和下部及两侧的U型槽的安装，依据放线、分格图、框架的图纸及有关标准进行安装施工。框架部分必须符合图纸及有关标准规定要求。控制二双层幕墙龙骨焊接产生的位移和变形。解决方法主要是确定施工、焊接程序，每根龙骨两端同时施焊并及时纠偏，以确保变形和位移在控制范围内。控制三对结构施工和幕墙收口处理提出了较高要求，因此控制结构精度，收口节点处理是施工时的主要控制点。控制四双层幕墙的玻璃安装更换非常困难，因为双层幕墙内的检修通道只有500mm宽度，且玻璃板快大，已安装上去的内层幕墙玻璃根本无法翻转和搬运，而且外层幕墙无开启扇，施工脚手架搭设困难，玻璃安装无损坏一次性完成。控制五外挂装饰百叶及其异形钢龙骨安装。异形钢架要通过吊装直接安装于外层幕墙的转接件上，并要求与外层幕墙平面平行，对异形钢架的平面精度要求非常高。外挂装饰百叶必须与外层幕墙的竖向胶缝保持平行，而装饰百叶是直接挂于异形钢架上预先固定好的螺栓上，可调度很小。螺栓必须在异形钢架安装就位之前于地面打孔焊接好，这对螺栓的打孔定位精度就提出了很高的要求，现场施工难度非常大。控制六严格按照设计院对“生态型呼吸式幕墙”系统节能、保温、隔热、隔声、通风等要求施工，确保节能实效。5施工的组织措施5.1施工流向幕墙龙骨自上而下，从内向外安装，面材安装自上而下进行安装，特殊原因可变更施工顺序。整体上幕墙施工将采取平行施工、流水作业的形式。5.2呼吸式玻璃幕墙施工顺序测量放线→结构及埋件的检查→支座的安装→幕墙龙骨安装→内层幕墙安装外层幕墙安装→热感应装饰百叶安装→电动通风百叶安装5.3内层幕墙施工过程中的措施测量放线(1)测量放线必须仪器工具齐全，且经过检查合格后方可使用。(2)所有测量数据必须经过复核。若在误差范围内，偏差应及时调整，不应有积累误差的出现。结构及埋件的检查(1）由测量放样人员将支座的定位线弹在结构上，检查预埋件中心线与支座的定位线是否一致，通过十字定位线，检查出埋件左右、前后的偏差。(2)支座的定位线弹好以后，在结构处拉垂直钢线，以及横向线作为安装控制线。检查结构标高及埋件尺寸，将检查尺寸记录下来，反馈给监理、业主。(3）预埋件节点板与主体连接必须紧密平整，主体结构不平整处要剔凿，剔凿处用角磨磨。(4）预埋件节点板位置准确。(5）后埋处理螺件锚入时保持垂直混凝土面，不允许上倾与下斜，确保有充分的锚固深度，锚入后拧紧时不允许连接件转动。(6)螺件锁紧时扭矩力达到规范和设计要求。支座的安装立柱在安装之前首先将上端及下端的角钢支座与埋件点焊，拉通线检查支座的定位尺寸，然后再进行满焊，焊接过程符合工艺要求，焊缝表面饱满，无夹渣、气孔、裂纹等缺陷。内层玻璃幕墙及铝龙骨安装(1)柱的分格安装控制。立柱的安装依据竖向钢直线以及横向鱼丝线进行左右、前后的调节安装，直至各尺寸符合要求。立柱安装前先将铝插芯与钢角码连接。竖向龙骨安装后进行轴向偏差的检查，轴向偏差控制在±1mm范围内，竖料之间分格尺寸控制在±1mm，否则会影响横料的安装。(2)横料就位与角铝孔位。竖龙骨安装后进行横向龙骨的安装，横向龙骨未安装之前，首先进行角铝的安装、角铝的安装位置依设计要求进行，横向龙骨承受玻璃的重压，横料会产生翘曲，因而竖料上的孔位，角铝的孔位采用过度配合，孔的尺寸不大于10毫米。(3)横向龙骨的安装。横梁安装牢固，设计中横梁与立柱间留有空隙时，空隙宽度符合设计要求。横梁安装进出位、标高、分格尺寸、相邻高差，对角线误差均在允许范围内，次龙与立柱连接加橡胶垫片。横向龙骨在安装过程中，同一根横梁两端或相邻横梁的水平偏差不大于1mm。同一层标高偏差不大于7mm；当安装完成一层高度时，及时进行检查、校正和固定。(4）防噪声隔离片的安装。由于铝合金幕墙热胀冷缩会产生噪音，在横料与竖料之间，进行热处理，整根横料应比分格尺寸短4～4.5mm，横料两端须安装2mm防噪声隔离片（2mm缝柔性垫片）。中空玻璃的安装(1)面材安装前的准备。玻璃安装前将尘土与污物擦拭干净，按设计要求的型号选用玻璃四周的橡胶，其长度宜比边框内槽口长1.5%—2%；橡胶条斜面断开后拼成预定的设计角度，并采用粘结剂牢固，镶嵌平整。玻璃与构件避免直接接触，玻璃四周与构件凹槽底保持一定空隙。玻璃压块不小于30mm，且从板边100mm处布置间距不大于300mm。且螺栓倒扣连接紧固。玻璃单元板在工厂里制作完成，每块板片上，标有生产合格证、板片的型号。(2)双层幕墙横梁安装位置。安装外层玻璃之前先进行内层幕墙横梁安装，内外幕墙间形成空气循环，保证室内空气清新。(3)玻璃板片的安装。玻璃板片在安装调整过程中，相邻幕墙玻璃高低差控制在＜1mm，缝宽控制在±1mm。(4)中空玻璃安装到位后，玻璃压板压紧后，扣上装饰扣盖，在扣盖四周打密封胶。(5)板块内压条的安装。压条的安装符合设计要求，在未装玻璃板片之前，先将压条通过不锈钢螺栓组固定在竖料上，拧到5分紧，内压条以不落下为准。(6)铝合金扣盖安装。安装之前将内压盖调整为横平竖直，然后再进行外扣盖的安装，扣盖安装应用橡胶锤进行击打安装。5.4外层幕墙施工过程中的措施结构柱埋件左右、上下偏差的检查首先由测量放样人员将架支座的分格线及标高线全部弹在结构柱预埋件上，检查预埋件与结构是否符合设计要求，若无偏差，根据分格中心线进行安装。(1)结构进出的检查。分格线、水平线弹好以后，在结构柱处根据各个控制网拉垂直钢线，以及横向线进行结构检查，检查结构是否符合要求。如下图所示。(2)悬挑件与支座的连接。悬挑件在安装之前，考虑到结构的偏差，根据实际距离加工悬挑件。(3)龙骨安装调节。待悬挑件在安装完成以后，再进行钢横向龙骨的安装。进行竖向的分格控制，轴向偏差的检查，轴向偏差控制在±1mm范围内。面料之间分格尺寸控制在±1mm，否则会影响玻璃的安装。(4)玻璃的安装。玻璃安装之前，在横龙骨上垫上氯丁橡胶块，防止玻璃直接接触。橡胶垫块安装后进行玻璃安装，玻璃安装前先进行竖龙骨与横龙骨内压板的安装。内压板安装后，进行玻璃的安装，玻璃安装注意内外片的关系，防止玻璃安装后产生颜色变异。在内压盖调整成直线后进行装饰条的安装，装饰条安装完后进行外扣盖的安装。(5)打胶。每安装完一层后，进行整体调整，调整完毕后，进行整体立面平整度的检查，其平面度偏差不得超过4mm，确认完全无误，符合图纸设计要求后才能进行打胶。5.5热感应装饰百叶安装热感应装饰百叶施工过程热感应装饰百叶及钢龙骨的安装工程是多机械、多工种、多工序联合作业的项目，技术复杂、专业面广。本工程钢骨架采用工厂加工、现场地面拼装、高空组装的方案，先进行测量，找好钢骨架及柱脚连接件的位置，将钢骨架吊装就位，调整好标高、位置、垂直度后，将钢骨架与上下连接件进行焊接，组成整个框架。本工程吊装工作将采用电动吊篮作业的方法。热感应装饰百叶的加工制作控制及工艺流程(1)外挂装饰百叶及其异形钢龙骨加工控制:异形钢骨架和外挂装饰百叶的加工偏差需控制在5mm以内;内层玻璃幕墙与中间层玻璃幕墙的钢龙骨、异形钢骨架、百叶工艺孔的累积偏差不大于10mm;垂直度和左右位的控制2mm以内。(2)工艺流程:钢支座安装→钢骨架安装→钢连接件安装→连接件的打胶→装饰百叶安装测量放线后，按正确的幕墙边线确定钢支座位置，将钢支座焊接在外层幕墙钢龙骨上;钢骨架工厂加工完毕后，到现场进行复尺。确定钢骨架的偏差在可控范围内方可吊装就位。(3)装饰百叶安装:异形钢骨架与中间层玻璃幕墙之间的距离为50mm宽，重量为2000㎏左右/个，所以吊装异形钢骨架的难度很大。根据现场实际情况，利用钢结构悬挑梁作为电动