首都博物馆新馆工程超大面积大型木质幕墙技术

首都博物馆新馆工程超大面积大型木质幕墙技术 北京市建筑工程装饰公司 摘要： 首都博物馆新馆工程超大面积大型木质幕墙技术，就超大面积木质幕墙系统的设计、防火、防腐、防虫、耐久性，开展了系统的分析研究；针对木质幕墙工程制定了成套的技术解决方案和分项对策措施，重点研究了7500㎡超大面积木质幕墙工程的体系与节点设计，木质面材的材料选择、耐候与防腐、防火处理、色差控制，安装精度，达到B1级防火的技术要求。 本项技术的主要改进、创新成果有： 1.木质幕墙的深化设计； 2.木质板材与单元钢骨架之间的连接技术（能克服板材伸缩变形并保证单元板可长期使用）； 3.木质幕墙单元板安装方案的改进简化技术； 4.木质板材特殊处理—“防风化木”技术； 5.复杂情况进行分步放线的综合技术； 6.超大面积木质幕墙整体色差的控制技术； 7.木质幕墙整体平整度的控制技术； 8.超规范活动隔断的改进与安装技术。 “超大面积木质幕墙技术”用严密的工序控制木质板材的色差，通过严谨的综合测量为面层平整度提供控制线，同时将整体木质幕墙划分成单元式结构、用新型安装方法进行安装，减少了安装的难度，更易对整体平整度进行控制。通过首博新馆工程的实践，取得了良好的效果。 本项技术已通过专家论证，形成了国家级施工工法。

关键词： 大型 木质 幕墙 技术

1绪论 首都博物馆新馆位于复兴门外大街白云路路口西南角,由行政办公楼、青铜斜体多功能厅和方形基本展厅三部分围合而成。其中，方展厅西立面为室外木质幕墙，其余三侧为室内木质幕墙。整个展厅的木质幕墙装饰面积达到7500㎡，室外装饰面积1400㎡，室内装饰面积6100㎡，幕墙高度37.6m。木质墙板选用榆木多层实木复合板材，整体装饰效果古朴大方。 由于木质幕墙工程部分展露在室外，解决防腐、防晒、防老化，就成了必须解决的问题，而且由于超大的面积，如何控制色差、保证平整度、保证连接牢固和安装简便，也成为施工中的重中之重。 针对这一系列问题，我公司从前期设计入手，在材料选择和施工工艺上进行深入了解和研发，形成理论指导。然后在工程施工中进行实践，经过不断的分析、总结和实操，我们很好地解决了这些问题，并总结出可操做性强、施工简便的“首都博物馆工程超大面积大型木质幕墙技术”，为类似工程的施工提供了技术保证和参考依据。 2工程概况 首都博物馆新馆工程方形展厅是未来的现代史、近代史和北京民俗民风展馆，外饰面为木质幕墙工程，西立面为室外木质幕墙，其余三侧为室内木质幕墙。整个展厅的木质幕墙装饰面积达到7500㎡，室外装饰面积1400㎡，室内装饰面积6100㎡，幕墙高度37.6m。 方展厅木质幕墙工程采取木质墙板钢龙骨外挂设计，木质墙板选用榆木多层实木复合板材，厚度为30mm，复合板材为4mm榆木+22mm松木+4mm榆木（西面室外部分复合板材为5mm榆木+20mm松木+5mm榆木）。板材主要规格为四种：1992mm×192mm、1992mm×992mm、1692mm×992mm和1692mm×192mm。板材表面质感采用物理处理方式，充分反映榆木特有的质感和肌理效果，板材的六个表面着色亚光漆饰面。 在深化设计时，充分考虑到建筑设计要求，木质墙板采用单元式结构，即木质墙板用角钢连接为一个单元。 3.工程重点、难点分析 3.1设计重点、难点 （1）由于木质幕墙原有设计与现场实际情况有一定出入，不能指导具体施工，需要我方作进一步的深化设计工作。但对于如此大规格、大面积的室内外木质幕墙工程在国内尚无先例，更无任何国家、地方标准、施工方法可以借鉴，因此，如何深化木质幕墙工程设计方案，使深化设计有据可依，是本项工程首要的重点和难点问题。 （2）根据业主委员会及原设计要求，木质幕墙的连接方法要满足板材的伸缩变形、保证板缝顺直，且要达到木质幕墙室内部分20年、室外15年的质量要求，而木质板材与单元钢骨架之间的连接方式正是解决这些问题的关键所在，因此，如何设计出合理的连接方式，在保证牢固的前提下完美解决上述问题是本项工程中又一项设计难点任务。 （3）根据设计及结构要求木质幕墙单元板整体体量都比较大，给单元板安装施工带来了一定的困难，施工控制也不宜把握。为简便安装方法、提高安装工效，设计出简单易行的幕墙单元板安装方法是本项工程的一个设计重点和难点。 （4）为了满足木质幕墙独特的设计理念，木质幕墙所采用的所有榆木饰面均要在达到安全性、美观性、木质板材的防腐、耐候及使用年限等多项技术要求的基础上保持木材本身天然色彩及肌理。采用何种措施能使木板才本身达到上述要求，也是前期深化设计过程中一项难点工作。 3.2施工重点、难点 （1）木质幕墙整体面积大、门窗洞口较多，施工放线是必不可少的。但由于现场情况复杂，如何保证综合施工放线的准确度，确保施工精度是本工程的一项施工难题。 （2）由于木质幕墙独特的设计要求,要保持木材本身天然的色彩和肌理，但是木材因自身生长的环境、生产周期以及向阳面等问题，不可避免的造成了板材与板材之间因自身原因存在的色差。要尽量减少色差，保证木质幕墙的整体观感，是施工过程中要面对的一个难题。 （3）由于超大面积的木质幕墙的施工作业区面积十分狭小，既要保证木质幕墙整体平整度又要保证结构的安全可牢性，并且板材自身又存伸缩变形性。如何解决幕墙的平整度及板缝的顺直统一是十分棘手的施工难题。 （4）由于活动木质钢龙骨隔断要与木质幕墙保持整体统一一致性，所以每块隔断板高4m、宽1.7m，面积达到6.8㎡。而行业内相应规范规定了6.5m内活动隔断的最大宽度为1.2m。如何实现超规范要求的活动隔断的加工质量和安装质量，是施工中面临的有一个难题。 4设计难点研究 4.1木质幕墙的深化设计 通过委托建设部科技信息研究所进行查新，发现7500㎡超大面积、单元板规格为1m×2m的大块材榆木饰面板木质幕墙在国内尚为首例，无任何国家、行业标准可以借鉴，这无疑给深化设计工作带来了极大的困难。 为保证工程的顺利开展和工程质量、工程效果，在接到首都博物馆新馆木质幕墙工程的深化设计任务，并充分了解设计意图、工程特点后，我公司决定从制定相关企业标准入手，然后依据企业标准开展设计工作。 由于目前国内对于幕墙工程的规范只有两本：《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102－2003）、《金属与石材幕墙工程技术规程》（JGJ133－2001），我公司在结合现有规范的基础上，查阅了大量的国内、外有关幕墙资料的情况，并结合本工程的实际情况，多次就图纸和现场进行情况与原设计师、集团总工程师等人进行了反复的讨论、分析后，最后确定了木质幕墙的有关节点做法，并通过了建筑业权威专家的审查、批准形成了有关木质幕墙的企业施工标准。 此外，为更好的解决温度应变的问题，在室外立柱的设计时，将上下立柱之间留有15mm的缝隙，并用芯柱连结。芯柱总长度400mm，芯柱主下柱之间采用不锈钢螺栓固定。 (详见图4.1-1 室外龙骨芯柱节点图) 图4.1-1 室外龙骨芯柱节点图 4.2 木质板材与单元钢骨架之间的连接技术研究 为解决木质幕墙的整体平整度、克服板材的材质特殊性和伸缩变形性以保证板缝顺直和木质幕墙的室外15年、室内20年质量要求的难题，在公司总工程师的主持下，多次组织有关专家、厂家、设计等单位对木质幕墙中榆木板材与钢龙骨之间的安装节点进行讨论，进行节点做法的安装工艺和成本的比较，经过先后10次的修改与补充，终于将困难化整为零，一一攻破，对原有连接方式做出大胆的革新，提出了具体可行的新施工方法：在木质板材背后采用M8不锈钢螺栓带硅硐结构胶与单元龙骨之间的栓接的型式。横、纵向间距均不得大于500㎜，锚入木质板材的深度为25㎜。(详见图3.2-1 单元板安装大样图) 图3.2-1 单元板安装大样图 为保证构造强度和牢固度，特请北京市建设工程质量检测中心对预埋螺栓抗拉强度等力学性能做了专门的检验测试。试验结果：其抗拉强度均达到2700N以上，完全满足木质幕墙的连接需要。 这种安装方法既安装方便、固牢，又解决木材本身伸缩变形的问题，而且节约了成本。通过2005-029号查新报告证明此项技术在国内尚为首例。 4.3 木质幕墙单元板安装方案的改进简化技术研究 考虑到木质幕墙的榆木饰面板是先固定在单元骨架上，再通过单元骨架与主龙骨连接。而根据设计及结构要求单元骨架体量都比较大，为了减少施工中单元板的安装难度，在深化设计时，在借鉴常规玻璃幕墙安装节点的基础上，对单元骨架与主龙骨之间的连接方式进行了设计更新。 经过充分讨论、研究后，明确了简洁的更新的设计方案：在单元骨架的两边竖直向角钢上每边各预制一个燕尾槽。看似简单的设计，却解决了大板块单元板的简洁安装。安装时先将单元板的燕尾槽对准预先拧在竖龙骨上的对穿螺栓（每单元板4支）并校好位置，往下移50mm，单元板复位并对单元板进行水平、垂直平整度调整，调整完成后再用螺帽（对穿螺栓拧上）进行固定处理。 通过2005-029号查新报告证明此项技术在国内尚为首例 （详见图4.3-1 单元板龙骨安装实景） 4.4木质板材特殊处理—“防风化木”技术研究 为了满足木质幕墙独特的设计理念，木质幕墙所采用的所有榆木饰面均要在达到安全性、美观性、木质板材的防腐、耐候及使用年限长等多项技术要求的基础上保持木材本身天然色彩及肌理。我们从两方面展开了研究： (1)木质板材的耐久性、防开裂研究 经过分析，为保持木质板材的耐久性和防止开裂，我们决定从根源上进行控制，包括板材的选用、加工，各种胶粘剂、阻燃剂的选择，油漆饰面的处理。 1）木材的选择、加工：木材选用东北鱼鳞松和东北白榆木。使用锯切进行木材加工，榆木径切与弦切的比例为3:7。并要求木材烘干含水率为10%±2。 2）胶粘剂、阻燃剂的选择：拼板胶选择通过国家级检测单位检测的高级粘结剂——日本光洋胶和芬兰太尔胶；防火阻燃剂选择了林科院的FR-1木材阻燃防火处理剂，并采用真空加压法对木材进行一次性防腐阻燃处理。FR-1木材阻燃剂是中国林科院木材工业研究所“九五”科技攻关的技术新成果，为有机磷类阻燃剂，除具有良好阻燃性能外，还兼具防腐、稳定尺寸的作用，对木材强度影响较小，是一种低毒、高效和多功能性的药剂。 3）油漆饰面处理：西立面室外部分采用复合板材（5mm榆木+20mm松木+5mm榆木），表面涂刷氟碳漆，室内采用（4mm榆木+22mm松木+4mm榆木）表面涂刷聚氨酯漆。 环境划分 底 漆 面 漆 漆膜厚度 备 注 室内用 聚酯封闭底漆 聚氨酯漆 40微米 寿命20年 室外用 聚氨酯漆 JF类氟碳漆 40微米 寿命20年