大角度外傾幕墻的軌道式吊籃施工裝置系統(tǒng)

許必強(qiáng)

寧波建工建樂(lè)工程有限公司 浙江 寧波 315020

1 工程簡(jiǎn)介

寧波嘉裕酒店工程位于寧波市東部新城核心區(qū)B4-7地塊，總建筑面積72 897 m2，建筑高度72.3 m，地下2層，地上17層，主體結(jié)構(gòu)類型為空間鋼結(jié)構(gòu)。本工程幕墻總面積約40 000 m2，其中，單元式幕墻面積約為35 000 m2。主樓西南角有2個(gè)相對(duì)面是外傾式單元幕墻，幕墻面積約2 900 m2，外傾面（60.29°，55°）采用橫隱豎明單元幕墻，選用6（鋼化）＋1.52PVB＋6（鋼化）LOW-E＋12A＋8（鋼化）夾膠中空玻璃，這2個(gè)相對(duì)的傾斜面頂部在11～15層位置連接。2個(gè)立面不僅相對(duì)傾斜，而且均向西南角傾斜（圖1）。

圖1 寧波嘉裕酒店西南立面效果圖

2 施工難點(diǎn)分析

單元幕墻板塊吊裝的前提是先安裝好單元幕墻支座，垂直面或小角度傾斜單元幕墻支座通常設(shè)在結(jié)構(gòu)梁板上方，操作人員可在結(jié)構(gòu)邊緣直接進(jìn)行安裝。但是本工程外傾式角度較大，單元幕墻層間位置設(shè)計(jì)采用2個(gè)支座（圖2），以增加固定點(diǎn)，確保整體的穩(wěn)定性。其中，層間下方的支座通過(guò)鋼支座和鋼管連接件焊接固定在結(jié)構(gòu)梁板下方的鋼結(jié)構(gòu)上，導(dǎo)致操作人員無(wú)法在樓層面安裝。

圖2 外傾幕墻支座豎向節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意

3 方案比較選擇

外傾幕墻常見(jiàn)的施工方法主要有搭設(shè)外腳手架、采用登高車和分層搭設(shè)吊籃加鋼絲繩斜拉的方法。但是這3種施工方法均存在一定的弊端[1-3]。

1）搭設(shè)外腳手架。由于外傾角度大，若用該方法，則基本上需搭設(shè)滿堂腳手架，施工較為繁瑣，費(fèi)用高，且受高度限制，不宜搭設(shè)過(guò)高。同時(shí)腳手架拆除后還要考慮拆除位置幕墻的收口。

2）使用登高車。該方法可直接把工人送至施工部位，但對(duì)于高層建筑顯然不合適。另外，單臺(tái)登高車作業(yè)點(diǎn)單一，無(wú)法同時(shí)滿足多點(diǎn)同時(shí)施工的要求，導(dǎo)致工期延長(zhǎng)。同時(shí)，登高車屬于大型設(shè)備，設(shè)備租賃費(fèi)用高。

3）采用分層搭設(shè)吊籃加鋼絲繩斜拉法。由于吊籃只能垂直上下移動(dòng)，為了滿足幕墻安裝需要，還需借助室內(nèi)輔助鋼絲繩將吊籃向里拉，這種安裝方法對(duì)于體量不大的多層建筑，其施工效率或許還能接受，但是對(duì)于高層建筑、工程量大的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，該安裝方式施工極為不便。吊籃根據(jù)需要每?jī)蓪踊蛎繉泳枰莆灰淮?，并分別設(shè)置固定點(diǎn)和綁扎固定，造成工作量加大、效率低下、工期延長(zhǎng)，同時(shí)安全隱患增加。

所以，大角度外傾式幕墻的層間下方支座安裝需要一種安全、簡(jiǎn)便、高效的安裝裝置。

本公司在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，研發(fā)出外傾幕墻軌道式吊籃施工裝置系統(tǒng)技術(shù)，即利用與傾斜立面平行的斜拉鋼絲繩作為導(dǎo)軌，使吊籃沿著鋼絲繩導(dǎo)軌移動(dòng)，施工中吊籃始終與幕墻面保持相同的水平間距，從而滿足外傾幕墻的施工要求。該技術(shù)成功解決了大角度外傾幕墻施工中的難點(diǎn)，具有系統(tǒng)安全可靠、施工操作方便、安裝效率高、成本支出低和系統(tǒng)可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)獲得了國(guó)家發(fā)明專利，專利的名稱為“外傾式吊籃施工裝置”，專利號(hào)為201510645971.6。

4 工藝原理及主要特點(diǎn)

利用與傾斜立面平行的鋼絲繩導(dǎo)軌，使吊籃與幕墻面保持相同的水平間距，從而完成幕墻的施工（圖3、圖4）。

圖3 外傾幕墻吊籃安裝剖面

4.1 鋼絲繩導(dǎo)軌的固定方法

軌道鋼絲繩的上下固定端構(gòu)造做法為懸挑的工字鋼或矩形鋼管，通過(guò)焊接與主體鋼架或主體結(jié)構(gòu)上的埋件固定（圖5、圖6）。鋼絲繩導(dǎo)軌采用花籃螺栓固定，固定前，使鋼絲繩繃緊。

4.2 吊籃鋼絲繩與導(dǎo)軌鋼絲繩連接

圖4 外傾幕墻吊籃安裝模型

圖5 鋼絲繩導(dǎo)軌上固定端示意

圖6 鋼絲繩導(dǎo)軌下固定端示意

吊籃鋼絲繩通過(guò)滑輪組與導(dǎo)軌鋼絲繩連接，使吊籃沿著鋼絲繩導(dǎo)軌滑行，吊籃與施工面始終保持相同的水平距離（圖7）。

圖7 吊籃與鋼絲繩導(dǎo)軌連接安裝

4.3 滑輪組構(gòu)造

滑輪組由3個(gè)滑輪組合而成，3個(gè)滑輪分別穿過(guò)導(dǎo)軌鋼絲繩、吊籃鋼絲繩、吊籃安全繩（圖8）。

圖8 滑輪組模型

4.4 結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)算

本裝置涉及的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算包括吊籃抗傾覆驗(yàn)算、吊籃鋼絲繩和導(dǎo)軌鋼絲繩破斷力驗(yàn)算、上下支座構(gòu)件強(qiáng)度、焊縫及變形驗(yàn)算。通過(guò)驗(yàn)算，結(jié)果符合規(guī)范要求。

4.5 裝置工藝特點(diǎn)

1）安全可靠：導(dǎo)軌鋼絲繩上、下端固定處的懸挑工字鋼或矩形鋼管通過(guò)焊接與鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)中的埋件可靠連接，安裝牢固，安全性高；吊籃鋼絲繩與導(dǎo)軌鋼絲繩通過(guò)滑輪組可靠連接，同時(shí)吊籃內(nèi)側(cè)用滑輪掛鉤與鋼絲繩導(dǎo)軌連接，防止吊籃傾斜移動(dòng)，能夠保證施工安全。

2）操作方便：導(dǎo)軌鋼絲繩上、下兩端均通過(guò)花籃螺栓與懸挑工字鋼或矩形鋼管連接，導(dǎo)軌的鋼絲繩要拉直、繃緊，鋼絲繩導(dǎo)軌與吊籃通過(guò)滑輪組巧妙組合，既安全方便，又能滿足外立面施工需要。

3）安裝效率高：吊籃只需按照傳統(tǒng)搭設(shè)方法安裝即可，簡(jiǎn)單、快速。

4）施工成本低：吊籃搭設(shè)一次即可，不需要多次拆裝，施工方便，節(jié)約了工期和勞動(dòng)力。

5）綠色環(huán)保：連接導(dǎo)軌鋼絲繩和吊籃鋼絲繩的滑輪組由3個(gè)滑輪拼接組成，該系統(tǒng)可以周轉(zhuǎn)使用。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→下料→鋼絲繩導(dǎo)軌上端固定→鋼絲繩導(dǎo)軌下端固定（下端固定前，軌道鋼絲繩先穿過(guò)滑輪）→吊籃安裝，吊籃鋼絲繩與滑輪組連接→吊籃調(diào)試、驗(yàn)收→預(yù)埋件清理→轉(zhuǎn)接件安裝→單元板塊吊裝→保溫、防火棉安裝→裝飾條安裝→吊籃及鋼絲繩導(dǎo)軌拆除→驗(yàn)收

5.2 施工操作要點(diǎn)

5.2.1 施工準(zhǔn)備

1）聯(lián)系專業(yè)吊籃租賃安裝公司，確定吊籃安裝時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)安裝條件。

2）按該外傾式吊籃施工裝置的設(shè)計(jì)要求，委托專業(yè)廠家預(yù)先制作好滑輪組。

5.2.2 測(cè)量放樣

按照吊籃平面布置，放樣確定鋼絲繩導(dǎo)軌上下固定端懸挑工字鋼或矩形鋼管安裝位置。

5.2.3 下料

1）根據(jù)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定上下固定端懸挑工字鋼或矩形鋼管所需要的尺寸，由車間加工，可利用余料截取現(xiàn)場(chǎng)所需工字鋼或矩形鋼管的長(zhǎng)度，并在確定好的位置上焊接耳板。

2）準(zhǔn)備好導(dǎo)軌用鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)后，其破斷力應(yīng)能滿足要求。

5.2.4 鋼絲繩導(dǎo)軌上端固定

1）按照現(xiàn)場(chǎng)確定的安裝位置，將懸挑工字鋼或矩形鋼管通過(guò)焊接與鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)中的埋件固定。

2）安裝時(shí)，將導(dǎo)軌鋼絲繩穿過(guò)上方工字鋼或矩形鋼管上焊接的耳板，并將鋼絲繩采用花籃螺栓固定牢固（圖9）。

5.2.5 鋼絲繩導(dǎo)軌下端固定

1）下方安裝的懸挑工字鋼或矩形鋼管通過(guò)焊接與鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)中的埋件固定，并要與上方已安裝完成的懸挑工字鋼或矩形鋼管相對(duì)應(yīng)，使安裝的鋼絲繩能夠與幕墻傾斜立面平行且上下端懸挑工字鋼或矩形鋼管水平投影在同一條直線上。

2）導(dǎo)軌鋼絲繩下端固定前，先穿過(guò)滑輪組。

3）將導(dǎo)軌鋼絲繩下端穿過(guò)下方工字鋼或矩形鋼管上焊接的耳板，并將鋼絲繩采用花籃螺栓固定牢固。

4）注意導(dǎo)軌鋼絲繩下端在固定前要拉直、繃緊（圖10）。

圖9 鋼絲繩導(dǎo)軌上端安裝

圖10 鋼絲繩導(dǎo)軌下端安裝

5.2.6 吊籃安裝

1）吊籃應(yīng)委托專業(yè)的安裝隊(duì)伍進(jìn)行安裝，吊籃懸掛機(jī)構(gòu)安裝完成后，垂下的吊籃鋼絲繩穿過(guò)滑輪組后與籃筐連接固定。

2）滑輪組由3個(gè)滑輪組成，這3個(gè)滑輪分別穿過(guò)吊籃鋼絲繩、吊籃安全繩和導(dǎo)軌鋼絲繩，一臺(tái)吊籃的兩側(cè)各有一個(gè)滑輪組將吊籃鋼絲繩與導(dǎo)軌鋼絲繩連接。

3）吊籃內(nèi)側(cè)用滑輪掛鉤與鋼絲繩導(dǎo)軌連接，防止吊籃傾斜移動(dòng)（圖11）。

圖11 吊籃與鋼絲繩導(dǎo)軌連接

5.2.7 吊籃調(diào)試、驗(yàn)收

安裝完成的吊籃要進(jìn)行調(diào)試，使吊籃處于水平位置。吊籃必須經(jīng)過(guò)檢測(cè)，檢測(cè)合格后應(yīng)由總包單位組織安裝單位、租賃單位、使用單位和監(jiān)理單位聯(lián)合驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可投入使用。

5.2.8 預(yù)埋件清理

設(shè)在結(jié)構(gòu)梁板上方的預(yù)埋件需進(jìn)行清理，并對(duì)漏埋、錯(cuò)埋的位置安裝后置埋件。對(duì)外傾角度較小的立面，在安全措施滿足的前提下，操作人員可在結(jié)構(gòu)邊緣直接進(jìn)行作業(yè)，也可利用吊籃作為施工平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。但對(duì)外傾角度較大的立面，為保證操作安全，建議采用吊籃作業(yè)。

5.2.9 支座安裝

1）單元板塊支座按照?qǐng)D紙的技術(shù)要求，在車間加工。

2）設(shè)在結(jié)構(gòu)梁板上方的支座（主要指托板）安裝，對(duì)外傾角度較小的立面，在安全措施滿足的前提下，操作人員可在結(jié)構(gòu)邊緣直接進(jìn)行作業(yè)，也可利用吊籃作為施工平臺(tái)進(jìn)行作業(yè)。但對(duì)于本工程外傾角度較大的立面，為保證操作安全，建議采用吊籃作業(yè)。

3）層間下方的支座則須利用該吊籃施工裝置進(jìn)行安裝作業(yè)。本工程的層間下方支座通過(guò)鋼支座和鋼管連接件焊接固定在結(jié)構(gòu)梁板下方的鋼結(jié)構(gòu)上（圖12）。

圖12 外傾立面軌道式吊籃作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

5.2.10 單元板塊吊裝

1）在安裝層的上部樓層安裝活動(dòng)吊車，采用活動(dòng)吊車進(jìn)行單元板塊的垂直吊運(yùn)。

2）在單元板塊上安裝導(dǎo)向繩，下方工人拉緊導(dǎo)向繩，防止單元板塊在吊裝過(guò)程中發(fā)生晃動(dòng)。

3）將單元板塊垂直吊運(yùn)至待裝位置外側(cè)，室內(nèi)操作人員用繩索將單元板塊下端向內(nèi)拉，吊籃內(nèi)操作人員手扶單元板塊，逐漸將板塊拉至傾斜面安裝位置。

4）將單元板塊與轉(zhuǎn)接件連接固定，單元板塊的安裝偏差為±1.0 mm。

5.2.11 保溫、防火棉安裝

保溫、防火棉采用鍍鋅鋼板承托，鋼板在車間加工，安裝厚度及安裝位置按圖紙要求選擇。

5.2.12 裝飾條安裝

裝飾條較輕，可放置在吊籃內(nèi)，調(diào)整好安裝位置后，采用螺栓固定在單元板塊外側(cè)。

5.2.13 吊籃及鋼絲繩導(dǎo)軌拆除

1）施工完成后，將籃筐落地，分別拆除懸掛機(jī)構(gòu)和籃筐，將吊籃鋼絲繩與滑輪組分離。

2）吊籃拆除完成后先拆鋼絲繩導(dǎo)軌下端，將滑輪組拆下收好（可循環(huán)利用），再拆鋼絲繩上端，拆除過(guò)程中要避免對(duì)已安裝幕墻造成損壞。

5.2.14 驗(yàn)收

幕墻施工完成后，組織業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、總包等單位對(duì)幕墻工程進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收。

6 效益分析

傾斜幕墻傳統(tǒng)的施工方法是采用腳手架、登高車以及分層搭設(shè)吊籃加鋼絲繩斜拉法，這些方法不同程度地存在著效率低下、工期長(zhǎng)等弊端。采用軌道式吊籃施工裝置技術(shù)，則可巧妙地解決以上諸多難題，既滿足設(shè)計(jì)和施工的各項(xiàng)要求，又節(jié)約了成本，提高了施工的質(zhì)量及安全性，因此產(chǎn)生了比較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)語(yǔ)

寧波嘉裕酒店工程外傾幕墻的傾斜角度大，施工難度大，通過(guò)多方案比較，采用軌道式吊籃施工裝置技術(shù)獲得成功。該技術(shù)具有系統(tǒng)安全可靠、施工操作方便、安裝效率高、成本支出低、可重復(fù)利用、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可供各類外傾幕墻、各類外傾結(jié)構(gòu)的外墻裝飾施工參考。