大角度外傾幕墻的軌道式吊籃施工裝置系統

許必強

寧波建工建樂工程有限公司 浙江 寧波 315020

1 工程簡介

寧波嘉裕酒店工程位于寧波市東部新城核心區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，主體結構類型為空間鋼結構。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個相對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個相對的傾斜面頂部在11～15層位置連接。2個立面不僅相對傾斜，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在結構梁板上方，操作人員可在結構邊緣直接進行安裝。但是本工程外傾式角度較大，單元幕墻層間位置設計采用2個支座（圖2），以增加固定點，確保整體的穩定性。其中，層間下方的支座通過鋼支座和鋼管連接件焊接固定在結構梁板下方的鋼結構上，導致操作人員無法在樓層面安裝。

圖2 外傾幕墻支座豎向節點構造示意

3 方案比較選擇

外傾幕墻常見的施工方法主要有搭設外腳手架、采用登高車和分層搭設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）搭設外腳手架。由于外傾角度大，若用該方法，則基本上需搭設滿堂腳手架，施工較為繁瑣，費用高，且受高度限制，不宜搭設過高。同時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，但對于高層建筑顯然不合適。另外，單臺登高車作業點單一，無法同時滿足多點同時施工的要求，導致工期延長。同時，登高車屬于大型設備，設備租賃費用高。

3）采用分層搭設吊籃加鋼絲繩斜拉法。由于吊籃只能垂直上下移動，為了滿足幕墻安裝需要，還需借助室內輔助鋼絲繩將吊籃向里拉，這種安裝方法對于體量不大的多層建筑，其施工效率或許還能接受，但是對于高層建筑、工程量大的項目來說，該安裝方式施工極為不便。吊籃根據需要每兩層或每層均需移位一次，并分別設置固定點和綁扎固定，造成工作量加大、效率低下、工期延長，同時安全隱患增加。

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、簡便、高效的安裝裝置。

本公司在工程實踐的基礎上，研發出外傾幕墻軌道式吊籃施工裝置系統技術，即利用與傾斜立面平行的斜拉鋼絲繩作為導軌，使吊籃沿著鋼絲繩導軌移動，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。該技術成功解決了大角度外傾幕墻施工中的難點，具有系統安全可靠、施工操作方便、安裝效率高、成本支出低和系統可重復利用等優點，其關鍵技術獲得了國家發明專利，專利的名稱為“外傾式吊籃施工裝置”，專利號為201510645971.6。

4 工藝原理及主要特點

利用與傾斜立面平行的鋼絲繩導軌，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 鋼絲繩導軌的固定方法

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

4.2 吊籃鋼絲繩與導軌鋼絲繩連接

圖4 外傾幕墻吊籃安裝模型

圖5 鋼絲繩導軌上固定端示意

圖6 鋼絲繩導軌下固定端示意

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

圖7 吊籃與鋼絲繩導軌連接安裝

4.3 滑輪組構造

滑輪組由3個滑輪組合而成，3個滑輪分別穿過導軌鋼絲繩、吊籃鋼絲繩、吊籃安全繩（圖8）。

圖8 滑輪組模型

4.4 結構分析驗算

本裝置涉及的結構驗算包括吊籃抗傾覆驗算、吊籃鋼絲繩和導軌鋼絲繩破斷力驗算、上下支座構件強度、焊縫及變形驗算。通過驗算，結果符合規范要求。

4.5 裝置工藝特點

1）安全可靠：導軌鋼絲繩上、下端固定處的懸挑工字鋼或矩形鋼管通過焊接與鋼結構或混凝土結構中的埋件可靠連接，安裝牢固，安全性高；吊籃鋼絲繩與導軌鋼絲繩通過滑輪組可靠連接，同時吊籃內側用滑輪掛鉤與鋼絲繩導軌連接，防止吊籃傾斜移動，能夠保證施工安全。

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

3）安裝效率高：吊籃只需按照傳統搭設方法安裝即可，簡單、快速。

4）施工成本低：吊籃搭設一次即可，不需要多次拆裝，施工方便，節約了工期和勞動力。

5）綠色環保：連接導軌鋼絲繩和吊籃鋼絲繩的滑輪組由3個滑輪拼接組成，該系統可以周轉使用。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

施工準備→測量放樣→下料→鋼絲繩導軌上端固定→鋼絲繩導軌下端固定（下端固定前，軌道鋼絲繩先穿過滑輪）→吊籃安裝，吊籃鋼絲繩與滑輪組連接→吊籃調試、驗收→預埋件清理→轉接件安裝→單元板塊吊裝→保溫、防火棉安裝→裝飾條安裝→吊籃及鋼絲繩導軌拆除→驗收

5.2 施工操作要點

5.2.1 施工準備

1）聯系專業吊籃租賃安裝公司，確定吊籃安裝時間和現場安裝條件。

2）按該外傾式吊籃施工裝置的設計要求，委托專業廠家預先制作好滑輪組。

5.2.2 測量放樣

按照吊籃平面布置，放樣確定鋼絲繩導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）根據圖紙及現場實際情況，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，可利用余料截取現場所需工字鋼或矩形鋼管的長度，并在確定好的位置上焊接耳板。

2）準備好導軌用鋼絲繩，鋼絲繩經過檢測機構檢測后，其破斷力應能滿足要求。

5.2.4 鋼絲繩導軌上端固定

1）按照現場確定的安裝位置，將懸挑工字鋼或矩形鋼管通過焊接與鋼結構或混凝土結構中的埋件固定。

2）安裝時，將導軌鋼絲繩穿過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 鋼絲繩導軌下端固定

1）下方安裝的懸挑工字鋼或矩形鋼管通過焊接與鋼結構或混凝土結構中的埋件固定，并要與上方已安裝完成的懸挑工字鋼或矩形鋼管相對應，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）導軌鋼絲繩下端固定前，先穿過滑輪組。

3）將導軌鋼絲繩下端穿過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）注意導軌鋼絲繩下端在固定前要拉直、繃緊（圖10）。

圖9 鋼絲繩導軌上端安裝

圖10 鋼絲繩導軌下端安裝

5.2.6 吊籃安裝

1）吊籃應委托專業的安裝隊伍進行安裝，吊籃懸掛機構安裝完成后，垂下的吊籃鋼絲繩穿過滑輪組后與籃筐連接固定。

2）滑輪組由3個滑輪組成，這3個滑輪分別穿過吊籃鋼絲繩、吊籃安全繩和導軌鋼絲繩，一臺吊籃的兩側各有一個滑輪組將吊籃鋼絲繩與導軌鋼絲繩連接。

3）吊籃內側用滑輪掛鉤與鋼絲繩導軌連接，防止吊籃傾斜移動（圖11）。

圖11 吊籃與鋼絲繩導軌連接

5.2.7 吊籃調試、驗收

安裝完成的吊籃要進行調試，使吊籃處于水平位置。吊籃必須經過檢測，檢測合格后應由總包單位組織安裝單位、租賃單位、使用單位和監理單位聯合驗收，驗收合格后方可投入使用。

5.2.8 預埋件清理

設在結構梁板上方的預埋件需進行清理，并對漏埋、錯埋的位置安裝后置埋件。對外傾角度較小的立面，在安全措施滿足的前提下，操作人員可在結構邊緣直接進行作業，也可利用吊籃作為施工平臺進行作業。但對外傾角度較大的立面，為保證操作安全，建議采用吊籃作業。

5.2.9 支座安裝

1）單元板塊支座按照圖紙的技術要求，在車間加工。

2）設在結構梁板上方的支座（主要指托板）安裝，對外傾角度較小的立面，在安全措施滿足的前提下，操作人員可在結構邊緣直接進行作業，也可利用吊籃作為施工平臺進行作業。但對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。

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

圖12 外傾立面軌道式吊籃作業現場

5.2.10 單元板塊吊裝

1）在安裝層的上部樓層安裝活動吊車，采用活動吊車進行單元板塊的垂直吊運。

2）在單元板塊上安裝導向繩，下方工人拉緊導向繩，防止單元板塊在吊裝過程中發生晃動。

3）將單元板塊垂直吊運至待裝位置外側，室內操作人員用繩索將單元板塊下端向內拉，吊籃內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，調整好安裝位置后，采用螺栓固定在單元板塊外側。

5.2.13 吊籃及鋼絲繩導軌拆除

1）施工完成后，將籃筐落地，分別拆除懸掛機構和籃筐，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軌下端，將滑輪組拆下收好（可循環利用），再拆鋼絲繩上端，拆除過程中要避免對已安裝幕墻造成損壞。

5.2.14 驗收

幕墻施工完成后，組織業主、設計、監理、總包等單位對幕墻工程進行專項驗收。

6 效益分析

傾斜幕墻傳統的施工方法是采用腳手架、登高車以及分層搭設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、工期長等弊端。采用軌道式吊籃施工裝置技術，則可巧妙地解決以上諸多難題，既滿足設計和施工的各項要求，又節約了成本，提高了施工的質量及安全性，因此產生了比較好的社會效益和經濟效益。

7 結語

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