【摘要】苏州博物馆新馆工程由国外建筑师设计，其中有相当的建筑节点和构造做法为国内首次，因此在施工过程中遇到了较多的技术难点，本文重点介绍了解决博物馆新馆中有关技术难题时所采取的相关施工技术。
【关键词】博物馆新馆 金属板屋面防水 钢结构 干挂石材 板块幕墙 铝合金遮阳格栅 古建筑钢结构托换
1．工程概况
苏州博物馆新馆选址于苏州老城区东北街和齐门路交汇处，与太平天国忠王府及“世界历史文化遗产”拙政园相邻。工程总建筑面积为二万多平方米，建筑标准屋顶高度为6.9m，最高高度17.5m。地下一层，地面二层，基本结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，金属轻型钢架屋盖结构的建筑。博物馆主体建筑以“中国黑”火烧喷砂面石材和白色墙面为主基调，外墙装饰主要由干挂火烧面石材镶边和铝合金龙骨板块墙面、SKK白色弹性涂料组成。通过对传统古建筑坡屋面的几何转形而设计出的现代开放式钢结构、干挂石材、镶嵌玻璃天窗的顶棚结构，构思复杂，布局别致，形体各异。坡顶采用的中国黑花岗石既不同于到处可见的灰色小青瓦屋面，又在色彩和纹理上取得了统一，避免了千篇一律和格格不入。现代化功能的博物馆处处体现出传统建筑风格精髓的延伸和诠释。建筑三维效果见图1。
2．防水工程施工技术
2.1通过掺加外加剂，提高混凝土自防水能力
结构自防水是整个防水工程的第一道防线，而博物馆工程无论是地下室底板还是顶板，由于标高高差变化较大，且埋深不同，地基土承载力变化不均匀，混凝土构件特别是地下室外墙板及易出现裂缝，因此提高混凝土的自防水功能，减少混凝土裂缝是关键，我们在地下室混凝土中掺加了ZF-Ⅲ膨胀剂（泵送型）和长坚-12牌聚丙烯纤维，在外墙板迎水面增配φ6＠200抗裂钢筋来提高混凝土抗裂能力。同时在混凝土施工过程中严格按照大体积混凝土施工工艺进行材料试验、温度监测和覆盖保湿保温，确保了整个地下室墙板施工完成至今未发现有肉眼可见的裂缝，提高混凝土自防水的作用。
2.2依据施工环境，合理选择防水材料
根据强制性标准以及博物馆工程设计考虑达到一级防水等级，使用年限达25年以上的要求。地下室防水应具备刚性和柔性两道防水层，在柔性防水材料的选择上，我们结合施工现场实际情况，选择了SikaTop Seal 109防水涂料同TS-F高分子防水卷材组成的复合防水层。两种材料的共同优点是可在潮湿基层上直接冷施工，无毒、无味、无火险、无污染，无烫伤和中毒等事故隐患，施工安全可靠。
建筑设计在地下室顶板上除布置一定的室内空间外，从-2.2米开始到±0.00陆续设置一个花园水池、七个种植庭院、两个水景花园等，因此顶板的防水防渗要求相当高。由于设计在图纸上仅规定了做法和防水层的层数，例图6所示。为此我们从±0.00以上开始将防水层分为主防水层和次防水层。
a、主防水层：设计中紧贴在现浇钢筋混凝土结构上的一道柔性防水层，是防止水渗入地下室的主要防线。主防水层连续完整，不易被其它层次构造所阻断；基层较为坚实，变形较小；在以后的使用过程中通常长期处于水下或潮湿环境中。主防水层我们采用由1.5㎜厚聚氨酯防水涂膜和4㎜厚SBS改性沥青防水卷材组成的复合防水层。
b、次防水层：设计中设置在主防水层以上的其它防水层，是防止水从一处景观渗入其它景观的主要防线。次防水层我们采用4㎜厚SBS改性沥青卷材防水层。
根据以上划分我们再进行分类，组织施工，在施工过程中抓好原材料进场复试工作，严格控制每遍的施工质量，达到不漏不渗要求。
2.3金属板屋面防水工艺
建筑设计以干挂菱形石材屋面板为装饰层，雨水通过菱形石材间26毫米的缝隙流入铺设于钢屋架上的金属板和金属天沟后，与先期预埋在混凝土墙板内的不锈钢雨水管连接，有组织排放。为保证建筑使用年限内金属板不腐蚀，我们采用了3毫米不锈钢板作为金属防水板，采用亚弧焊满焊拼接。为避免大面积金属板受温度变化而拱起，不锈钢板竖向拼缝间设置了“V”型槽，同时也便于雨水的汇集排放。采用不锈钢金属防水板的另一个优点在于方便干挂菱形石材不锈钢挂件的同材质焊接。
3．钢结构施工技术
苏州博物馆新馆屋面结构由171榀轻型钢结构人字屋架和若干个空间桁架体系组成，共计钢构件600吨左右。除部分人字型屋架和主桁架采用“BOX”形式外，其余构件大量的采用壁厚2厘米，直径φ89~φ216非标圆管拼接组成。由于建筑设计师要求大量的钢结构为外露构件，除按规范要求进行防火涂料处理外就直接是氟碳喷涂面，施工难度在于圆管的相贯切割、多杆连接节点观感、圆管的全熔透焊接质量以及构件的加工、安装精度和防火涂料面的氟碳喷涂施工工艺。
3.1 Xsteel软件的加工图设计
Xsteel软件是一个专门用于钢结构详图设计的软件，我们把所有钢结构及其所支撑的混凝土墙板在Xsteel里建成一个1:1的3维模型，建模完成后由建筑师与结构工程师在三维图中复核每一构件的标高和节点尺寸，准确无误后出具深化设计加工图。同时利用软件将某些空间结构形式比较复杂的部位，向制作和安装工人演示、交底，确保了整个博物馆工程钢结构的施工精度。
3.2滑动支座的应用
博物馆钢结构人字型屋架上部为干挂石材屋面，附加在钢结构上的荷载较重，屋架容易变形，为控制钢架产生过大挠度，避免影响石材干挂的平整度，必须控制钢架支座的水平位移量；但是如果限制过大，将会造成支座钢筋混凝土墙板的变形开裂。因此采用了一端固定支座，另一端滑动支座型式，允许钢架水平滑移2厘米（通过滑移限位控制），以释放部分水平推力。在使用171只滑动支座后，未发现混凝土墙板水平开裂，屋架挠度控制在0.5~0.8厘米以内，保证了屋面石材铺贴的平整度。
3.3铸钢节点的运用
博物馆的空间管桁架结构，造型复杂，管材管径小、壁厚、多管相交，通过采用等强度铸钢节点，避免大量的焊缝在节点处交汇，减少焊接变形及残余应力，将相贯焊缝转化为铸钢节点与管材的等强度对接焊缝。保证了焊接接头外观质量，又满足了建筑要求。
3.4防火涂料表面的氟碳喷涂工艺
博物馆新馆钢结构设计要求是一级防火，所有钢结构表面均须涂装2小时超薄型防火涂料，因防火涂料表面较为粗糙，而建筑师要求钢结构外露部分给人以一个整体、光洁、闪亮的金属感，结构工程师不允许打磨焊缝，建筑师要求看不出焊缝。通过专题研究，首先将现场涂刷的防火涂料与氟碳面漆专用腻子做相熔性试验，无反应后进行现场试验；其次对非自动埋弧焊即焊缝较粗糙的采用金属腻子批嵌、打磨光滑；然后考虑到防火涂料的膨胀系数与氟碳涂料的膨胀系数不一样，为避免日后氟碳表面的开裂，采用“环氧树脂 高强度WX无纺布”对防火涂料进行包裹，再对其进行批刮腻子、打磨等工序。最后进行氟碳漆的喷刷。通过样板实验，按此施工的构件最后效果得到了建筑师的认可。
4．钢结构屋面干挂石材
采用“中国黑”花岗岩火烧面板作为屋面装饰材，通过金属挂件将菱形石材和金属屋面有效而成规则的连接，以石材的外观风格展示屋面的装饰效果，以金属屋面板作为屋面防水，形成封闭的防水系统，是建筑师深思熟虑的结果，体现了其“苏而新”的设计理念。即继承苏州传统小青瓦的特色，但又不被传统所束缚。这种屋面做法在国内尚属首次，绝无仅有。
5．外墙板块幕墙施工技术
博物馆外墙设计以粉墙黛瓦为蓝本，以白墙为主色调，通过运用干挂石材镶边加以烘托。其做法界于铝板幕墙和石膏板内墙之间，是一种全新的外墙装饰工艺。作为博物馆工程施工的关键技术难题，我们成立了专门的QC小组，先后进行了四次PDCA循环，通过咨询国外的装饰板施工厂商，在没有一家采用不留缝拼装的先例情况下，为满足设计不留缝的要求，最终研究出了以铝合金龙骨为基架，双层变形量较小的埃特板为面层，涂刷SKK高弹涂料的外墙施工工法。在拼缝处理上通过在板缝内批嵌高弹腻子，加贴抗裂纸、网格布双重加强，弹性涂料增加涂层厚度等方法来避免裂缝的可能。最终取得了较好的效果，得到了设计师和有关各方的认可。
6．铝合金型材线切割及多杆拼装
苏州博物馆新馆除大量采用石材屋面外，铝合金玻璃顶也较多且大部分为锥型和三角形。设计对铝型材的截面形式和型材厚度均作出了明确要求。由于铝型材单位长度用铝量较大，造成成型型材弯曲变形，通过型材加工厂的多次试模、调整，成功的克服了技术难题。在多杆多角度管材拼接上，工场切割断料又遇困难，为此通过AutoCAD计算机辅助系统，按照工程设计间距绘制出型材的顶面和底面展开图及三维图，再通过购进精密多角度切割机具进行下料，工场预拼装，来保证半成品的加工精度。最后进行现场组装，一次准确到位。
7．可拆式仿木纹铝合金遮阳格栅
可拆式木纹铝合金遮阳格栅是以铝合金型材为基层，通过木纹印刷，制成仿木铝合金型材并拼接而成的格栅。其通过构件连接在固定玻璃窗的背面，既起到遮阳作用，也达到了很好的装饰效果。设计采用铝合金遮阳百叶而不采用木制百叶的首要目的是为避免木制品因长期受阳光照射而发生变形，其次是作为一种木制品的逼真替代品，解决了不可再生资源的节约保护问题，为今后建筑设计和施工装饰替代用材提供了一个成功先例。在博物馆开馆后，有不少参观者并未意识到遮阳格栅为铝合金制成，在介绍后方才啧啧称赞，可见其逼真程度。
8．建筑节能技术的运用
8.1围护结构的保温体系
在导热性能较低的钢筋混凝土外墙外侧再设置保温层、空气隔热层、15毫米厚双层埃特板；内侧设置木龙骨双层石膏板饰面，使原250毫米厚墙体增加至450毫米。该施工工艺比目前推广的外墙外保温做法更为考究，在国内尚属首次。大大增加了墙体的隔热效果。在钢结构屋面系统中采用30毫米厚B-1级阻燃挤塑保温板，同时在金属防水板上干挂2厘米石材装饰，其主要功能虽然起建筑装饰效果，但由于石材与金属板间有2厘米架空层，石材起到了架空隔热作用，消除了热桥、稳定了室内环境，使建筑物冬暖夏凉，降低了建筑物的运行成本。由于不锈钢天沟部位设计未作任何处理，为防止冷桥、结露的出现，我们提出增加阻燃橡塑保温材料，将混凝土墙与钢结构不同界面交接部位的保温盲点处理好，有效的提高了围护结构的保温隔热能力。
8.2中空低辐射节能型门窗应用技术
博物馆作为展示和存放文物的场所，对室内的温湿度要求较高，空调系统须24小时运作，如何节约建筑的运行能耗，是一项致关重要的工作。该工程门窗和玻璃顶采用了中空夹胶、LOW-E膜玻璃，6毫米钢化玻璃、12毫米中空层、6毫米加6毫米夹胶玻璃，LOW-E膜位于面层玻璃第二界面。由于低辐射率玻璃具有与普通玻璃相比可将80%以上的红外热辐射反射回去，同时在可见光波段上保留高透射率的优点，在冬季阻止室内红外热辐射向外泄露，在夏季阻挡室外红外热辐射进入室内。中空玻璃具有增加热阻作用。虽然一次性投入相对偏大，但对于须二十四小时运作空调系统的博物馆而言，长期的节能效益非浅。
9．综合评价
在苏州博物馆新馆工程施工过程中，始终以满足建筑设计需求为原则，通过技术革新，来确保施工质量，提高施工精度。在施工做法上借鉴国外经验，中西合璧，技术创新，研究出一系列科学合理的施工工法，以符合建筑师“中而新、苏而新”的设计理念。苏州博物馆新馆是古典建筑与现代建筑的结合体，她为今后的建筑设计与施工提供了借鉴。