随着超高层建筑的快速发展, 建筑外立面造型越来越复杂, 为满足特定功能需求及艺术造型, 现代大型、高层建筑常选用带有装饰效果的玻璃幕墙作为外墙围护。屋面组合式玻璃幕墙由节点较复杂的框架式幕墙及较简单的单元式幕墙组成, 针对此类玻璃幕墙吊装施工难题, 可通过1套高效的综合吊装方案有效解决。以杭州市某广场工程为依托, 介绍基于屋面钢结构的组合式玻璃幕墙吊装施工技术。

杭州某广场工程A塔楼高200m, 共44层, 外立面幕墙形式复杂, 含横明竖隐形式的单元式幕墙及框架式幕墙。屋面层下部为框架式幕墙, 上部为单元式幕墙, 且在屋面设有幕墙钢结构 (见图1) 。

本工程幕墙吊装体量大、工期紧。单元式幕墙常通过使用塔式起重机、在屋面设置专用起重机、在屋面设置钢支架安装吊装系统等方式进行安装;框架式幕墙常在屋面单独设置吊篮系统进行安装。上述施工方法效率低、成本大, 并对其他工序造成一定影响。

本工程利用屋面幕墙钢结构作为支撑构件, 通过综合吊装体系 (包括垂直运输系统、水平运输系统、吊篮系统等) 高效地完成超高层组合式玻璃幕墙施工 (见图2) 。

吊装体系设计应满足相应规范、规程要求, 安全可靠, 保证工程质量、安全、进度目标, 并通过受力验算。

屋面玻璃幕墙钢结构为承重构件, 在其上设置悬挂环形轨道、电动卷扬机导向定滑轮及吊篮系统, 玻璃幕墙板块由电动卷扬机垂直起吊至环形轨道下, 由可行走式电动葫芦通过悬挂环形轨道水平运输至安装位置后定位安装。框架式幕墙利用高空吊篮进行人工安装, 工艺流程为: (1) 通过由屋面电动卷扬机及导向定滑轮组成的垂直运输系统完成玻璃幕墙垂直运输工作; (2) 通过由悬挂环形轨道及可行走式电动葫芦组成的水平运输系统完成玻璃幕墙水平运输工作; (3) 通过由吊篮支臂、旗杆、攀绳组件、悬吊平台等组成的吊篮系统完成复杂细部节点安装工作。

流工流程:安装屋面幕墙钢结构→安装悬臂支架→安装环形轨道及配套设备→安装吊篮系统→安装电动卷扬机及缆风绳→试吊装→正式安装。

利用塔式起重机吊装屋面幕墙钢结构, 依次安装钢立柱 (□250mm×150mm×10mm) 、斜拉杆 (□250mm×150mm×10mm) 、横向钢梁 (□150mm×150mm×8mm) , 钢立柱与斜拉杆焊接于幕墙基础预埋件上, 钢立柱间通过2道横向钢梁固定。

由于幕墙钢立柱高度不满足环形轨道吊装空间要求, 需将钢立柱加高 (见图3) 。对加高后的钢结构重新进行受力验算后满足要求, 若不满足, 需进行加固处理。

悬挑支臂为I22a, 长3m为宜, 支臂间距同幕墙钢立柱间距, 置于钢立柱顶部, 与钢立柱通过钢垫板调至统一标高。在悬挑支臂内外分别设置抗倾覆斜拉杆 (□100mm×100mm×5mm) 及斜压杆 (□100mm×50mm×5mm) , 杆件一端焊接于悬挑支臂上, 另一端焊接于钢立柱上, 确保悬挑支臂稳定。

工字钢连接形成环形轨道, 通过螺栓固定于悬挑支臂下翼缘, 固定时须保证轨道标高一致, 工字钢间腹板与下翼缘无需连接, 但下翼缘必须打磨光滑, 以不卡车轮为宜。将可行走式电动葫芦固定于悬挂环形轨道上, 电动葫芦行走轮内侧与环形轨道翼缘间距为3～5mm。

1) 组装吊篮支架横臂

吊篮支架横臂由1条大方钢和1条小方钢组成, 并通过螺栓连接。

2) 固定吊篮支架横臂

吊篮支架横臂通过槽钢及双头螺栓以抱箍方式固定于悬挑支臂上, 大方钢作为前挑臂, 小方钢作为后臂, 横臂前端露出悬挑支臂长度以实际为准。首先将槽钢与双头螺杆套好, 其次将悬挑支臂及吊篮支架横臂套于U形抱箍内, 最后安装上部槽钢, 使用双螺帽紧固, 螺栓端部预留2～3个帽距, 如图4所示。

3) 安装吊篮支架旗杆及攀绳组件

调整旗杆位置便于吊篮上下运行, 安装攀绳组件 (钢丝绳加前后吊码) , 后吊码设置于后横杆尾部, 工作钢丝绳及安全钢丝绳分别绕挂至后支架上, 各用3个绳夹夹紧, 并增加1个绳夹作为钢丝绳下滑观察口。

确定幕墙板块垂直吊装位置, 在该位置安装电动卷扬机, 电动卷扬机及钢丝绳选择应满足吊装受力要求, 卷扬机下部应设二次防护钢筋笼, 固定于屋面钢构架上, 避免破坏屋面结构。卷扬机导向定滑轮固定于悬挑支臂上。

为保证幕墙板块平稳吊装, 在卷扬机钢丝绳两侧各安装1根缆风绳, 上端固定于悬挑支臂上, 下端通过电动卷扬机固定于首层地面上。当使用固定支件夹起玻璃幕墙板块时, 缆风绳处于松弛状态;板块起吊时, 缆风绳处于绷紧状态。

接通电源后, 首先检查各电机运转方向是否与控制按钮方向一致, 然后按无荷载试验、静载试验、动载试验等步骤进行试吊, 检查操纵线路是否正确、各机构是否正常运行。

1) 起吊玻璃幕墙板块玻璃幕墙板块运至首层指定起吊点正下方, 固定支件与玻璃幕墙板块连接, 启动屋面电动卷扬机开始吊装。

2) 换钩作业玻璃幕墙板块垂直吊装至悬挂环形轨道正下方1m位置时停止垂直运输, 进行换钩作业。

3) 安装玻璃幕墙换钩完成后, 调节玻璃幕墙板块高度, 使其高于安装部位200mm左右, 控制可行走式电动葫芦, 进行精确安装。

对于框架式幕墙, 先将板块吊运至安装位置楼层内, 由施工人员进行细部安装。

玻璃幕墙全部安装完成后, 利用吊篮拆除悬挂环形轨道、可行走式电动葫芦等吊装设备, 电动卷扬机降落至地面, 拆除吊篮支架, 切除加高区域的钢立柱, 最后拆除屋面卷扬机, 通过电梯运至地面。

本文所述幕墙吊装系统包括垂直运输系统、水平运输系统、高空吊篮系统等, 可高效完成组合式玻璃幕墙安装, 保证施工安全及质量, 节约施工成本, 对类似工程具有指导及借鉴意义。