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摘要:建筑幕墻以其獨特的結構形式,諸多的優點,已全面在建筑外圍護中使用。隨著國家基礎建設的投入,在中國經過三四十年的建筑幕墻業得到迅速蓬勃的發展。而目前,無論是經濟發展常態化還是企業間的競爭與成本問題,建筑幕墻行業現已經進入了一個微利,高質量需求,低溢價的階段。作為建筑工程施工企業,都面臨著嚴峻的挑戰。材料、人工不斷上漲,工程組織要求更加統一透明,業主質量要求更加嚴格,競爭對手不斷的涌現。對于每一個施工企業而言,謀求長遠健康的發展,都要從如何提高競爭力的角度去思考。降低成本,提高效率,從而實現價格第一、質量第一、服務第一、品牌第一,究其根本,標準化管理體系建設是一項重要的核心工作。
關鍵詞:建筑幕墻、高品質需求、降成本提效率、技術標準化建設

引言:幕墻行業發展到今天已經成為建筑師天馬行空想法的最佳實現者,是高層建筑、大跨度異型建筑、體育場館、車站、會展中心的最理想建筑外圍護產品,同時賦予各種建筑功能。如何在如此復雜的建筑產品中實現標準化的產品設計,工業化的標準加工,形成一個統一的標準,是一個需要解決的難題。
一、幕墻產品標準化實施的意義
建筑產品的標準化發展已經是目前各企業研究的主要方向。但建筑幕墻的產品特點對標準化提出了挑戰。建筑幕墻作為一種建筑外圍護的產品,作為一種與經濟和人民生活息息相關的產品,幕墻建筑產品有著自身屬性相關的特點。其特點主要為:一、種類多,包括玻璃、金屬板、石材、采光門窗、遮陽、雨篷、采光頂等,多種結構形式并存于整個建筑中。二、樣式多變,現在建筑形態多種多樣,造型越來越復雜。三、個性化需求高,對整體建筑的造型、顏色、分格都不盡相同。在如此復雜的建筑形態中,通過引入標準化設計和應用,將極大縮短建筑施工工期,提升幕墻產品的質量,有利于提高幕墻從設計到安裝各環節的效率。
二、建筑幕墻產品特點
1、種類多
由于幕墻材料的不斷發展和科技的進步,建筑幕墻種類也不斷的增多。從傳統的玻璃幕墻發展到現在已經包括金屬板、石材、陶板、膜結構(詞條“膜結構”由行業大百科提供)、光伏、LED等多種類的幕墻及金屬門窗產品。從結構上分類,又可分為框架結構、單元結構、雙層幕墻、采光頂、金屬屋面等。


2、多變的樣式
玻璃幕墻的廣泛應用,源于現代建筑理論中自由立面的構想。建筑設計師用大面積的連續橫向開窗,替代了原來舊式建筑厚重的外墻和窄條窗,解放了建筑的立面,使得陽光和室外景觀以前所未有的視角引入到室內,不再受制于傳統立面的設計束縛。正是由于幕墻產品的出現,解放了建筑的立面。而幕墻產品也經過不斷的發展,到了今天有了更加多變的樣式來賦予建筑更加豐富的立面。幕墻產品可以通過制作不同樣式的模塊,然后經過組合,完成各種建筑多變的樣式。
①大型場館類建筑

大跨度的布局,大尺度的空間,這些滿足人們體育文化活動的中心場館,全部由現代化的幕墻產品完成外立面的裝修。這些建筑也向世界展示了中國建筑業多年快速發展的成果。
②曲面異型建筑

現在建筑師已經不滿足于傳統建筑的方方正正,曲面多變的造型,豐富流動的空間,正在成為越來越多建筑師的選擇。而幕墻參數化設計BIM(詞條“BIM”由行業大百科提供)的出現也為曲面建筑的實現提供了有力的支撐。
③超高層建筑

超高層建筑代表著工業化、數字化、現代化的一個綜合成果在世界各地都受到人們的喜愛。可以說每一個超高層建筑都是一座地標(詞條“地標”由行業大百科提供),是展示一座城市甚至一個國家綜合實力的體現。
正是由于幕墻產品的特點,使得越來越多的優秀建筑得以實施,也讓建筑師的創意更加具有嘗試性,突破傳統的天花(詞條“天花”由行業大百科提供)板。
3、個性化的需求
隨著材料的發展和技術的創新,幕墻產品也在不斷的滿足著建筑設計師及業主的個性化需求。
個性化的需求體現在建筑外幕墻各方面的細節表達上,通過對這些個性化需求的實施來完成建筑師和業主的理念。
①豐富的遮陽形式:為了實現遮陽功能,可以通過設置格柵、電動卷簾、電動遮陽傘。也可以改變格柵截面及樣式,改變遮陽的形式,在滿足遮陽要求的同時,使建筑的立面更加豐富。

②極致的通透效果
為了追求極致的通透效果,越來越多的業主及建筑師開始選擇超大高透玻璃。通過選擇超大玻璃,加大通透空間,使建筑的個性化特點得到體現。

以杭州蘋果電子零售店為代表的外幕墻選用了超大玻璃,該店造型為長方體,正面完全為玻璃幕墻。高達15米的幕墻,橫向無分格,是超大玻璃選用的代表作品。彰顯著蘋果公司大膽前衛的設計風格。
③擬態化設計思路
通過設計將建筑物單個板塊設計成不同的圖案、造型,最終用多個板塊組成一個可表達完整設計意識的整體圖案或者造型。

三、建筑幕墻企業標準化實施
建立整體的產品全過程技術管理標準體系,包括產品標準、設計標準、采購標準、工藝標準、加工組裝標準、包裝運輸標準、安裝標準、維護使用標準等。使公司在整個產品設計、生產、制造、安裝環節技術上“有法可依”。對整個標準體系的執行進行全流程管控。
1、技術標準化,包括國家、行業、企業標準的執行;設計流程、圖紙、圖表等標準化工作。

通過對各規范的收集和理解,制定企業標準,指導企業在設計、采購、加工、安裝各方面按標準化流程實施,用標準化的規定指導幕墻工作全流程,保證標準化的落實。
①圍繞“標準、定額、計量”建立技術標準體系。從設計,材料采購,生產加工,安裝檢測等生產活動在各項標準范圍內受控。
②針對不同國際產品標準制定標準手冊。不同國家、區域所執行的質量標準存在差異。解決宜出現針對性不強的現象。
③建立工作標準及工作表格標準化。完善技術系統工作標準及管控制度及工作流程。
2、過程管理標準化。
標準化實施與應用貫穿于幕墻產品的設計、研發、采購、生產、安裝、服務全過程,才是建筑幕墻生產企業能夠站在行業潮頭的有力競爭手段。過程管理標準化應注重過程的程序設計與監控、制約機制的建立,并與措施的落實和目標的實現強力掛鉤(詞條“掛鉤”由行業大百科提供),才是實現效率提升、降低成本的同時保證質量的有效舉措。
過程管理標準化的設計,主要抓住:過程的工作方向、職能定位和責任人落實、相關制度程序、執行標準、質量信息記錄、過程接口及制約機制幾個方面做足、做細相關工作,保證前端的標準化產品能過順利地在過程中有效實施。同時與過程管理標準化相互作用,使標準化管理效應在過程運作中不斷展開和更有活力。
過程管理標準化實施的監控是標準化體系建設的重要組成部分,是保持有效運行的保障措施。主要實施層級監控體系,即,基層或部門內部檢查、系統層面的專項監控,公司總體層面的審核與統計分析、改進,形成PDCA循環。
過程管理標準化具體體現,諸如,材料入場的材料報驗管理程序、材料檢驗指導書的制定、合格材料入庫規定、不合格材料處置程序。再諸如,幕墻產品加工和安裝過程的體現,標準化圖紙的過程一體化應用(即標準化圖集下發,設計只下發標準圖號)。加工、安裝嚴密的報驗制度和程序,以及成品出廠和現場安裝階段性驗收等標準管控措施,均是保證質量安全的管理標準化的有效實踐。
3、幕墻產品標準化。根據不同區域特點及需求制定適應性的標準化產品,研發制定材料少,易于安裝,結構簡單滿足幕墻功能要求及性能要求的標準化幕墻系統,通過優化系統結構,降低材料消耗,優化加工、組裝、安裝工藝,提高零件通用性等關鍵技術手段從設計效率、加工效率、組裝效率、安裝效率等方面全面改進提升,綜合降低幕墻成本,提高并穩定產品質量。
四、幕墻標準化、系統化產品設計
標準化是隨著幕墻行業發展所必須要走的一條路。當今是科技快速發展的時代,節約資源,高效環保是發展的主流思維。而標準化的產品,正是解決這一主流思維的路徑之一。《中國建筑裝飾行業“十二五”發展規劃綱要》中提到,建筑裝飾行業工程主導力爭實現重大突破,標準化、工業化部件產品比重大幅度提高,新建工程項目成品化率爭取達到80%以上。標準化產品設計應實現如下幾點作用:一、系統可靠性;二、系統系列通用性;三、系統經濟型;其最終目的實現具有成熟性、可靠性、性價比高的幕墻產品,真正實現優化設計、降低成本、提升效率、創造效益的目標。
(一)、系統的可靠性設計
標準化產品的一大特征就是系統的可靠性。幕墻的可靠性是指幕墻在使用年限內和各種自然作用下,幕墻產品具有滿足預期的安全性、適用性和耐久性等功能的能力。簡單說就是一要安全,二要保證使用功能。
1、標準產品設計首先以滿足規范要求作為最低標準,例如:壁厚、邊距、托板掛鉤設計,受力要求等等,同時標準化的產品必須在幕墻的水密性能、氣密性能、抗風壓變形性(詞條“變形性”由行業大百科提供)能、平面(詞條“平面”由行業大百科提供)內變形性能上滿足國家規范的要求。規范是幕墻產品安全使用的約束保障。
2、其次,標準化產品是經過實際工程論證和不斷的改進,是通過對某一類產品的分析研究,將其中含有的相同或者相似功能的系統或者部件分解出來,用標準化的原理進行統一分類、簡化,然后總結出的一套圖紙或者一部分幕墻組件。是結構和功能性都可靠的產品。

3、標準產品的標準材料選擇。幕墻設計選擇標準材料,是幕墻產品質量穩定的基礎。雖然幕墻種類多,但涉及到材料都是有標準化的要求。幕墻材料概況起來包括:面材、龍骨材料、保溫材料、結構粘接及密封填充材料、五金配件等。幕墻材料必須安全可靠,要求幕墻使用的材料都必須符合國家或者行業標準規定的質量指標,少量暫時沒有國家或者行業規范標準的材料,可按國外先進國家的同類產品標準要求。幕墻材料需要具有耐候性和耐久性,具備防風雨、防日曬、防撞擊、保溫隔熱(詞條“隔熱”由行業大百科提供)等功能。因此需要將非耐候配件進行耐久性處理,比如鋼材進行熱浸鍍鋅或者氟碳噴涂。結構膠和密封膠除滿足國家規范外,還要充分考慮是否有特殊有效期的需求。幕墻設計中,材料標準化的選擇應用也是系統可靠性的重要保障。
4、高品質的配套配件選擇。幕墻配套產品種類很多,包括:埋件,轉接件,橫豎框連接件,石材背栓,開啟附件,點式幕墻配件等。選擇高品質的配件,這樣才能保證工程的整體質量。比如幕墻埋件,應盡量選擇有品牌的工廠化定型產品,避免使用自制產品。因為埋件是整個幕墻的根,如果根部不牢,會影響整個幕墻的安全性。高品質的轉接件可提升幕墻的安裝精度。選擇合理的橫豎框部件連接,讓幕墻橫框安裝簡單、工藝合理,避免野蠻操作。石材背栓應該按計算要求選擇規格,保證結構的安全性。總之選擇高品質的標準幕墻配件,以保證幕墻的整體質量。
通過標準化系統的設計,將幕墻的結構形式,連接方式,材料選用都進行標準化要求,保證設計出來的產品質量統一。同時對機加、組裝工藝性進行標準化工藝審查,避免生產及安裝過程中出現無法實現或不易于實現的情況,穩定加工質量。在安裝流程及步驟上將幕墻產品實施的各周期都進行標準化,可保證幕墻產品的質量穩定。產品設計標準化、加工標準化、安裝標準化,最終形成的幕墻產品質量穩定,性能可靠安全。
(二)、系統系列通用性的設計
通用性產品設計要能覆蓋絕大部分幕墻工程所需要的設計元素。同時,也要有不同產品的差異化特點。通過對幕墻工程類型的總結,將幕墻產品分類,進行系統化的設計。進行標準化和系統化設計后,方便工程設計階段的結構選型。也方便在業主進行設計咨詢時,提供系統化的設計讓其進行選擇。
1、標準產品的系列性設計。
①例舉鋁合金門窗的系列性
系列性產品在鋁合金門窗系統中體現的最充分,同一套型材和結構,僅僅通過更改斷熱條的長度,就可以形成一系列的產品。比如常見的55系列、60系列、65系列等。還可以通過改變扣條的大小,進行同一系列不同玻璃配置的改變。

②例舉框架(詞條“框架”由行業大百科提供)型材的系列性
通過更改框架幕墻鋁合金型材的尺寸,形成系列產品,運用于不同受力條件下或不同造型的幕墻系統。

③例舉轉接件系列
定制、定型經濟適用,構造合理,并適用于不同部位、不同形式埋件的,可調范圍較大的掛轉系統。

2、標準產品的互換性設計。
雖然建筑形式多種多樣,但幕墻標準化的設計思路應考慮各幕墻系統的互換性能。每一種幕墻系統的標準化產品要具有舉一反三的特性,同樣的一套標準化產品可以通過微小的改動,成為一套新的結構。舉例來說,隱框幕墻(詞條“隱框幕墻”由行業大百科提供)的結構可以通過改變橫向玻璃的連接形式,將玻璃附框掛接在橫框掛鉤上,這樣就變成另一套隱框幕墻的產品。隱框幕墻也可以通過改變副框的形式,而完成折線幕墻的設計。而玻璃幕墻翻窗系統標準化后,可以在不同的框架玻璃幕墻結構體系內使用。
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(三)、系統產品的經濟性設計
進行幕墻工程的結構設計、配件設計時要充分考慮經濟性能指標。對幕墻結構進行優化設計,在保證裝飾效果和設計需求的前提下,力求簡約實用。其標準產品的經濟型指標包括直接材料成本,效率提升作用,產品功能的節能作用等。
1、標準化產品結構材料優化設計
標準化可以優化現有結構 、節省材料成本。雖然幕墻產品種類變化萬千,但幕墻的結構還是將外圍護的表皮與主體結構相連接。這就給幕墻材料的優化設計指出了標準化的方向。可以通過將結構形式標準化設計出一套最經濟的標準化產品,將多余的槽口、釘線、腔體去掉,使得幕墻結構中的每一樣材料都能達到物盡其用,達到幕墻系統整體的經濟性。

2、標準化產品應用的效率提升
效率是一個幕墻工程能否按時保質保量完成的依據,保證每一步工序每一個節點的效率,最終才能保證整個工程的效率。對于幕墻企業來說,如何提高效率是生存的關鍵。通過技術標準化體系的建立能使復雜的問題程序化,模糊的問題具體化,分散的問題集成化,為企業技術能力提升提供有力保障。
(1)設計效率的提升。如推廣標準化產品模具,可提高設計效率,縮短設計周期。推廣幕墻定型結構的標準化,方便設計人員的直接調用,讓技術人員從繁重的重復勞動中解脫出來。結合信息化技術建立技術標準化產品應用平臺,包括系統節點,配件庫族,自動細目定額等,設計人員選用產品后直接調用,在繪圖出圖更有助于圖紙的表達更加規范,減少重復工作,加快設計進度,減少設計錯誤,提高設計質量。對于經驗不多的設計師可以最大程度地汲取設計經驗少走彎路。穩定設計質量,提高工作效率。同時,結合BIM技術的應用,在三維建模中植入標準化系統產品,能更快速的放樣。
(2)標準化產品與加工、安裝的工業化結合
隨著社會的飛速發展,人力成本已經是今天最大的成本。這就需要幕墻產品隨之改變,變成更加簡單易于加工、安裝的產品,以減少人工需求。結合產品特性、質量目標,從標準化產品零部件入手,到生產加工的工裝設計。統一部件設計規格,減少非標部件的種類,與沖切法配套工藝相結合,以柔性自動化生產為導向,簡化工藝工裝和模具、加工步驟,減少加工種類,提高加工效率,降低生產加工成本。從工業工程中的角度推廣標準化產品,貫徹與實施零部件、構件的標準化。通過定制幕墻體系中標準化的小部件,從而完善和提高各個部件的標準化率。經過試驗和改進,將部件在工廠內批量加工生產。同時采用數字化加工設備(詞條“設備”由行業大百科提供),可使部件的加工質量更加穩定和統一。避免每個工程生產一套單獨的產品這種既浪費又質量不穩定的現象。采用標準模塊化設計方式,實現流水設計、流水制造配套,實現標準化產品與生產的全面、有效銜接。系統性解決加工、安裝效率提升及設計與生產安裝的不配套的現象。
(3)標準化產品的節能性設計。由于節能環保已經成為現在主流的設計理念,因此在幕墻系統設計中必須充分考慮到節能的需求。幕墻的節能設計應該先對建筑所在的當地自然環境實現充分了解與掌握,例如氣候、溫度等條件,同時還應該對建筑朝向、高度和功能因素進行全面分析。建筑幕墻的節能設計應當深入分析幕墻的遮陽與采光、傳熱等關系,將不同狀態下的多個指標作為節能設計的綜合考量依據。節能設計包括實用更節能的材料,選用先進的幕墻結構(如雙層幕墻),避免冷橋部位產生等。在滿足所有設計規范要求的前提下,將幕墻標準化設計后所產生的經濟性效果量化出來。
五、幕墻企業標準化推廣實施的一些思考
各幕墻施工企業應該充分認識到技術標準化的重要性,加快企業技術標準化的建立與更新速度,使企業的標準化工作緊跟時代步伐,適應市場需要。積極推動技術標準化成果的應用。同時對標準化產品應用進行動態管理,以保證技術標準化成果切實有效的執行。
隨著幕墻行業的發展,幕墻行業已經與前些年發生了很大的改變。現在主要為幕墻設計前置,幕墻顧問公司出全套方案圖,各個幕墻工程公司按照顧問公司的圖紙進行報價。這種方式的好處就是各工程公司的報價處于同一平臺,比拼的是生產組織流程,材料加工利用,現場安裝管理等方面的綜合實力。但這種方式也束縛了幕墻工程公司在設計方面的優勢,阻礙了幕墻行業的標準化實施。幕墻工程公司經過多年的設計施工一體化建設,積累了大量設計經驗和標準化產品,但無法應用于這種模式下的幕墻工程設計中。這就需要行業協會來推進幕墻標準化的進程,使幕墻行業向著標準化、工業化的方向發展,節省能源提高效率,更好的服務于社會及業主。
作者單位:沈陽遠大鋁業工程有限公司