一种钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及幕墙施工领域，特别涉及一种钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构及其施工方法。

背景技术

随着大型艺术展馆、会议馆和体育场等广泛建设，由于其场馆形式的艺术性、特异性和新奇性的要求越来越高，其幕墙多为曲面幕墙且跨度很大。一般的幕墙在高度方向和水平方向均为顺接连接，且通过龙骨固定于墙面或者屋面进行连接；特别当屋顶和吊顶曲面幕墙面板曲率呈现处不规律的变化特点，导致幕墙龙骨倾斜不规则、生根龙骨标高尺寸各不相同、龙骨繁多复杂时是施工的难点和重点。现有的幕墙固定多为不可调节，且对于错落式幕墙在钢结构混凝土区的设置，更是没有涉及，由此需要进行针对性设计。

发明内容

本发明提供了一种钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构及其施工方法，用以解决双曲率幕墙的安装、角度可调以及精准化施工等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构，在钢结构顶部的混凝土区域内安装有弧形幕墙，弧形幕墙为单元式拼接而成，每个单元弧形幕墙为双曲率设置；在水平方向上单元弧形幕墙对接拼接设置；在高度方向上相邻的单元弧形幕墙的边部上下交叠且分离设置；

钢结构上连接有立柱支座、立柱支座顶部连接有可调节的转接支座，转接支座上部对应可调节连接有主龙骨，在主龙骨上还间隔连接有转接件，转接件顶部连接有固接龙骨，固接龙骨对应连接单元式幕墙板组件；在转接件顶部还可拆卸连接有扣板且在扣板和固接龙骨之间还可转动连接有一组弧形调节板；一组弧形调节板为分别设置于固接龙骨顶部和底部的弧形板；

所述单元式幕墙板组件包含幕墙主板、连接于幕墙主板上的幕墙板对接件、连接于幕墙板对接件上的一组幕墙板连杆和连接于幕墙板连杆之间的幕墙板加强杆；所述幕墙板连杆对应与固接龙骨连接。

进一步的，钢结构包含一组钢主梁、垂直连接于相邻钢主梁之间的钢连梁、连接于钢连梁顶部的混凝土层、设置于混凝土层上的保温层、设置于保温层上方的复合层；所述立柱支座连接于钢连梁上且立柱支座顶部穿出混凝土层、保温层和复合层；所述复合层包含防水层、面层和装饰层。

进一步的，立柱支座包含支座主柱、连接于支座主柱与钢连梁之间的主柱肋板以及设置于支座主柱中上部的主柱配件；所述主柱配件为扣板件；支座主柱中上部还设置有柱墩组件。

进一步的，所述柱墩组件包含设置于支座主柱周边的墩体，设置于墩体外周的墩保温层、墩防水层和墩保护层；墩体高出混凝土防水层且呈凸形设置，墩防水层与混凝土层上复合层内部的防水层搭接设置且通过主柱配件固定。

进一步的，所述转接支座包含对应套接支座主柱设置且可上下调节的转接筒、连接于转接筒顶部的转接中板、连接于转接中板与转接筒之间的转接筒肋板、连接于转接中板顶部的转接上连板、设置于转接上连板上的转接连调孔、以及对应转接连调孔设置的转接连调固板和转接连调固螺栓。

进一步的，转接上连板设置有两组，每组分别设置于相邻的主龙骨对接处；每组转接上连板为分别设置于主龙骨两侧的角形件，在单个角形件上设置有平行竖向椭圆的转接连调孔，并在相邻的转接连调孔处穿接转接连调固螺栓和对应设置转接连调固板。

进一步的，所述转接件包含呈倒U形的下连骨件、设置于下连骨件上的下连骨调孔、穿接连接下连骨调孔处的下连骨固螺栓以及可调连接于下连骨件顶部且呈U形的上连骨件；

所述下连骨件的开口处对应连接主龙骨，下连骨调孔为一组平行设置的竖向椭圆调孔，对应下连骨调孔和主龙骨穿接下连骨固螺栓；所述上连骨件开口处对应穿接固接龙骨。

进一步的，下连骨件的倒U形横部尺寸大于上连骨件U形横部尺寸，二者横部对应均设置有一组对接调孔；一组对接调孔为四个呈中心对称且分别设置于下连骨件四角；对接调孔为长弧形条状孔。

进一步的，幕墙板连杆分榀设置，每一榀幕墙板连杆在幕墙主板长向上间隔设置；每一榀幕墙板连杆至少设置于幕墙主板短向的中部和两端；在中部的幕墙板连杆与固接龙骨通过顶U连件可拆卸连接，两端的幕墙板连杆与固接龙骨通过杆连侧板连接；在固接龙骨两侧的杆连侧板还通过对连螺栓连接；所述顶U连件连接处通过对连螺栓连接；

所述固接龙骨与上连骨件插接处上方设置有扣板，扣板为倒U形板且通过螺钉与上连骨件固定。

进一步的，钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、在钢结构顶部间隔安装立柱支座，在立柱支座上安装转接支座；其中立柱支座中的支座主柱和转接支座的转接筒上下进行调节连接；

步骤二、在支座主柱和转接筒中心点处设置有监测点，根据前期的BIM软件建模输出的监控点坐标进行过程控制；

步骤三、根据设计铺设和施工混凝土层、保温层和复合层，以及在立柱支座处施工柱墩组件；施工柱墩组件处时，墩保温层和墩防水层均搭接原有混凝土层的保温层和防水层；墩防水层最终固定于支座主柱中上部；

步骤四、在转接支座上调节安装主龙骨，通过转接连调孔调节主龙骨位置，而后对相邻主龙骨进行拼接；对主龙骨在BIM软件建模输出的监控点坐标进行过程控制，校核拼接完成后，在主龙骨长向上间隔安装有转接件；

步骤五、转接件底部的下连骨件通过下连骨调孔进行其与主龙骨位置调节，而后通过对接调孔调节下连骨件和上连骨件的相对位置；使得上连骨件符合不同位置单元式幕墙板组件的倾斜角度；

步骤六、预先安装单元式幕墙板组件，将幕墙主板、幕墙板连杆、幕墙板加强杆、幕墙板对接件、杆连侧板及其连接的固接龙骨呈单元的预先拼装；

步骤七，在固接龙骨上下成对设置有一组弧形调节板，下部的弧形调节板可转动连接于固接龙骨和上连骨件之间，上部的弧形调节板可转动连接于固接龙骨与扣板之间；

步骤八、将带有固接龙骨和弧形调节板的单元式幕墙板组件对应插接入上连骨件连件中，转动固接龙骨使其带动单元式幕墙板组件转动，调节其位置符合要求后安装扣板；由此依次完成各个单元板块的施工，直至完成钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构的施工。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过立柱支座和转接支座的可调节连接，利于保证主龙骨的各种角度的设置，保证主龙骨的造型要求；

2）本发明通过转接件的设置，其中上连骨件和下连骨件通过对接调孔进行水平调节设置，利于进一步精准定位安装单元式幕墙板组件；

3）本发明通过单元式幕墙板组件的单元化设置，其上下分离式的弧形设计不仅满足了幕墙的艺术性设计要求，而且便于施工；其中弧形调节板还可在安装时进行进一步的精准微调。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是钢结构顶部混凝土区弧形幕墙安装结构图；

图2是立柱支座和柱墩组件连接结构示意图；

图3是转接支座结构示意图；

图4是转接件及其连接结构示意图一；

图5是转接件及其连接结构示意图二；

图6是对接调孔结构示意图；

图7是单元式幕墙板组件及其连接结构示意图；

图8是立柱支座施工安装示意图；

图9是转接支座施工安装过程图；

图10是主龙骨施工安装示意图；

图11是转接件施工安装示意图；

图12是单元式幕墙板组件施工安装示意图。

附图标记：1-钢主梁、2-钢连梁、3-混凝土层、4-保温层、5-复合层、6-立柱支座、61-支座主柱、62-主柱肋板、63-主柱配件、7-柱墩组件、71-墩体、72-墩保温层、73-墩防水层、74-墩保护层、8-转接支座、81-转接筒、82-转接筒肋板、83-转接中板、84-转接上连板、85-转接连调孔、86-转接连调固板、87-转接连调固螺栓、9-主龙骨、10-转接件、101-下连骨件、102-下连骨调孔、103-下连骨固螺栓、104-上连骨件、105-对接调孔、11-单元式幕墙板组件、111-幕墙板连杆、112-幕墙板加强杆、113-幕墙板对接件、114-幕墙主板、115-杆连侧板、116-顶U连件、12-弧形调节板、13-扣板、14-固接龙骨、15-对连螺栓。

具体实施方式

以某永久会址为例，其幕墙设置为双曲率大跨度，且由于幕墙为单元式设置，上下幕墙为分离叠式设置。幕墙板为蜂窝铝板，蜂窝铝板单元体最长可达到6m，单元骨架复杂、骨架长、受力不均匀易变形。如图1至图12所示，在钢结构顶部的混凝土区域内安装有弧形幕墙，弧形幕墙为单元式拼接而成，每个单元弧形幕墙为双曲率设置；在水平方向上单元弧形幕墙对接拼接设置；在高度方向上相邻的单元弧形幕墙的边部上下交叠且分离设置。

本实施例中，钢结构包含一组钢主梁1、垂直连接于相邻钢主梁1之间的钢连梁2、连接于钢连梁2顶部的混凝土层3、设置于混凝土层3上的保温层4、设置于保温层4上方的复合层5；立柱支座6连接于钢连梁2上且立柱支座6顶部穿出混凝土层3、保温层4和复合层5；复合层5包含防水层、面层和装饰层。

本实施例中，钢结构上连接有立柱支座6、立柱支座6顶部连接有可调节的转接支座8，转接支座8上部对应可调节连接有主龙骨9，在主龙骨9上还间隔连接有转接件10，转接件10顶部连接有固接龙骨14，固接龙骨14对应连接单元式幕墙板组件11；在转接件10顶部还可拆卸连接有扣板13且在扣板13和固接龙骨14之间还可转动连接有一组弧形调节板12；一组弧形调节板12为分别设置于固接龙骨14顶部和底部的弧形板；主龙骨9通过120×80×6mm铝合金龙骨制作而成，固接龙骨14通过80×80×4mm镀锌钢管制作而成，固接龙骨14与主龙骨9通过三面围焊固定。

本实施例中，立柱支座6包含支座主柱61、连接于支座主柱61与钢连梁2之间的主柱肋板62以及设置于支座主柱61中上部的主柱配件63；主柱配件63为扣板件；支座主柱61中上部还设置有柱墩组件7。支座主柱61通过100×100×5mm镀锌钢管制作而成，主柱肋板62，主柱配件63均通过钢板制作而成。

本实施例中，柱墩组件7包含设置于支座主柱61周边的墩体71，设置于墩体71外周的墩保温层72、墩防水层73和墩保护层74；墩体71高出混凝土防水层且呈凸形设置，墩防水层73与混凝土层3上复合层5内部的防水层搭接设置且通过主柱配件63固定。

本实施例中，转接支座8包含对应套接支座主柱61设置且可上下调节的转接筒81、连接于转接筒81顶部的转接中板83、连接于转接中板83与转接筒81之间的转接筒肋板82、连接于转接中板83顶部的转接上连板84、设置于转接上连板84上的转接连调孔85、以及对应转接连调孔85设置的转接连调固板86和转接连调固螺栓87。转接筒81通过120×120×5mm镀锌钢管制作而成，其与支座主柱61高度可进行±50mm误差调节。

本实施例中，转接上连板84设置有两组，每组分别设置于相邻的主龙骨9对接处；每组转接上连板84为分别设置于主龙骨9两侧的角形件，在单个角形件上设置有平行竖向椭圆的转接连调孔85，并在相邻的转接连调孔85处穿接转接连调固螺栓87和对应设置转接连调固板86。

本实施例中，转接件10包含呈倒U形的下连骨件101、设置于下连骨件101上的下连骨调孔102、穿接连接下连骨调孔102处的下连骨固螺栓103以及可调连接于下连骨件101顶部且呈U形的上连骨件104；下连骨调孔102在坐标测量定位安装时可进行±25mm高度调节，可消除之前所有施工误差。下连骨件101的开口处对应连接主龙骨9，下连骨调孔102为一组平行设置的竖向椭圆调孔，对应下连骨调孔102和主龙骨9穿接下连骨固螺栓103；上连骨件104开口处对应穿接固接龙骨14。

本实施例中，下连骨件101的倒U形横部尺寸大于上连骨件104U形横部尺寸，二者横部对应均设置有一组对接调孔105；一组对接调孔105为四个呈中心对称且分别设置于下连骨件101四角；对接调孔105为长弧形条状孔。由于每块单元幕墙的朝向角度均不一样，为通过设置的4长弧形条状孔，可旋转正负15°满足每块单元体朝向。使用不锈钢螺栓将主龙骨9与下连骨件101栓接，防止单元体长久后沉降。

本实施例中，单元式幕墙板组件11包含幕墙主板114、连接于幕墙主板114上的幕墙板对接件113、连接于幕墙板对接件113上的一组幕墙板连杆111和连接于幕墙板连杆111之间的幕墙板加强杆112；幕墙板连杆111对应与固接龙骨14连接。幕墙板连杆111分榀设置，每一榀幕墙板连杆111在幕墙主板114长向上间隔设置；每一榀幕墙板连杆111至少设置于幕墙主板114短向的中部和两端；在中部的幕墙板连杆111与固接龙骨14通过顶U连件116可拆卸连接，两端的幕墙板连杆111与固接龙骨14通过杆连侧板115连接；在固接龙骨14两侧的杆连侧板115还通过对连螺栓15连接；顶U连件116连接处通过对连螺栓15连接；所述固接龙骨14与上连骨件104插接处上方设置有扣板13，扣板13为倒U形板且通过螺钉与上连骨件（04固定。

结合图1至图12所示，进一步说明钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构，具体步骤如下：

步骤一、在钢结构顶部间隔安装立柱支座6，在立柱支座6上安装转接支座8；其中立柱支座（6）中的支座主柱（61）和转接支座（8）的转接筒（81）上下进行调节连接。

步骤二、在支座主柱61和转接筒81中心点位和四角处设置有监测点，根据前期的BIM软件建模输出的监控点坐标进行过程控制。

步骤三、根据设计铺设和施工混凝土层3、保温层4和复合层5，以及在立柱支座6处施工柱墩组件7；施工柱墩组件7处时，墩保温层72和墩防水层73均搭接原有混凝土层3的保温层4和防水层；墩防水层73最终固定于支座主柱61中上部。

步骤四、在转接支座8上调节安装主龙骨9，通过转接连调孔85调节主龙骨9位置，而后对相邻主龙骨9进行拼接；对主龙骨9在BIM软件建模输出的监控点坐标进行过程控制，校核拼接完成后，在主龙骨9长向上间隔安装有转接件10。

步骤五、转接件10底部的下连骨件101通过下连骨调孔102进行其与主龙骨9位置调节，而后通过对接调孔105调节下连骨件101和上连骨件104的相对位置；使得上连骨件104符合不同位置单元式幕墙板组件11的倾斜角度。

步骤六、预先安装单元式幕墙板组件11，将幕墙主板114、幕墙板连杆111、幕墙板加强杆112、幕墙板对接件113、杆连侧板115及其连接的固接龙骨14呈单元的预先拼装。

步骤七，在固接龙骨14上下成对设置有一组弧形调节板12，下部的弧形调节板12可转动连接于固接龙骨14和上连骨件104之间，上部的弧形调节板12可转动连接于固接龙骨14与扣板13之间。

步骤八、将带有固接龙骨14和弧形调节板12的单元式幕墙板组件11对应插接入上连骨件104连件中，转动固接龙骨14使其带动单元式幕墙板组件11转动，调节其位置符合要求后安装扣板13；由此依次完成各个单元板块的施工，直至完成钢结构顶部混凝土区弧形幕墙结构的施工。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。