新型外傾斜曲面幕墻軌道吊籃的研制

張 輝

（廈門象嶼港灣開發建設有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

為了追求立面效果及良好的采光效果，傾斜面玻璃幕墻在異形建筑中應用的案例逐步增加。但是，對于這種異形幕墻結構來說，其安裝施工技術是一個新的挑戰。目前針對異型幕墻的施工方法通常是采用吊籃或滿堂腳手架進行幕墻骨架或面板的安裝，難以保證施工質量及施工效率。針對異形幕墻建筑懸吊平臺與幕墻作業面太遠無法施工的問題，本文結合外傾曲面幕墻的安裝施工案例，研制了一種新型的外傾曲面幕墻鋼絲繩軌道吊籃，具有較好的經濟性及適用性。

1 工程概況

象嶼集團大廈位于福建省廈門市湖里區，項目整體呈方形，總建筑面積為97714.35㎡，建筑高度48.5m，地上主體結構分為東、西塔樓，其中2～4 層通過裙樓連接，屋面機房層通過張弦梁進行連接。整體建筑樣式以象嶼log“o紅帆”形象為設計理念。本工程幕墻形式包含玻璃、陶板、金屬網、鋁單板等多種幕墻形式，其中東、西塔共3 個立面的外傾曲面幕墻，采用玻璃材質，形成鏡面效果，產生特殊的視覺沖擊，面積達到9954m2。

兩塔的外傾斜曲面均為全封閉式玻璃幕墻，4層至屋面層幕墻的完成面與結構樓板夾角由78.9°至57.8°，角度變化大，三個弧形外傾立面的弧度半徑分別為：98m、100m、120m，弧度大并呈現向外傾斜的造型，外傾曲面幕墻的安裝施工方法是影響整個外立面幕墻施工質量、安全、進度的最重要因素。

2 異型幕墻施工吊籃裝置的研制

2.1 傳統異型幕墻施工方法存在的問題

目前針對異型幕墻的施工方法通常是采用吊籃或滿堂腳手架進行幕墻骨架或面板的安裝,但本工程由于外傾曲面水平距離達到17.3m，若搭設腳手架作為操作平臺，采用落地架搭設，跨數將達到15 跨，占用面積大，安裝風險高，搭設費用預估達到200 萬元；若采用懸挑式腳手架進行施工，受限于本項目的全立面全封閉式幕墻，在工字鋼拆除后，布設工字鋼的樓層幕墻無法安裝，且工字鋼布設多，工字鋼固定螺栓易破壞桁架板，存在漏水風險。

常見的標準吊籃僅能滿足直立面的外墻施工，無法解決異形截面的幕墻安裝需求。而常規的非標準吊籃有騎墻馬型和支座超高型，前者的優勢表現為不占用屋面工程施工、無需施加配重、移位方便，后者具有避開屋面花架梁、高女兒墻的優點，但兩者均只能在垂直面上進行“垂直升降”，無法解決外傾曲面幕墻的安裝。因此，急需研制出一種外傾曲面幕墻新型吊籃裝置，能貼合建筑輪廓，解決懸吊平臺與幕墻作業面太遠無法施工的問題，使吊籃安裝簡單快捷，安全高效，縮減工期。

2.2 新型吊籃裝置的創新

通過觀察觀光纜車運行，發現可以通過設置支撐架，利用鋼絲繩改變觀光纜車的運行軌道，并在百度文庫查詢到《一種曲面上的吊籃導向裝置》《一種內傾式的吊籃裝置》2 篇專利。前者通過設置固定架，吊籃上增設導向輪和滾動輪，導向輪與導向輪卡槽活動連接，滾動輪與滾動輪卡槽活動連接。通過采用導向輪和突出部固定架控制吊籃的運行方向，使其能夠在曲面軌道上運行，改變了吊籃僅可在垂直面上進行“垂直升降”這一固定式的運行方式。后者的工作平臺通過工作鋼絲繩與懸掛機構相連接，預埋拉耳設置在施工的內斜墻面上，所述預埋拉耳上連接左拉繩鉤，左拉繩鉤另一端與花籃螺栓相連接，拉繩一端連接在花籃螺栓上，拉繩另一端與設置于工作平臺上的平臺拉繩耳朵相連接，施工中可以根據內斜墻面的角度快速改變吊籃的傾斜方向[1]。

2.3 吊籃施工總體方案及施工難點

2.3.1 總體方案

本工程吊籃的難點主要為外傾斜曲面吊籃的設置，該部位吊籃運行時需要貼合建筑輪廓，鋼絲繩導軌若一次拉通起點至終點，吊籃在運行至中途時懸吊平臺與幕墻作業面太遠無法施工。因此，吊軌需根據現場情況分段設置，將建筑外傾斜的弧線分成多段以減小每段弧線的弦高，使吊籃運行時滿足實際工況需要，同時鋼絲繩導軌設置段數越多,吊籃在施工時跨越的固定端就越多，使用時的工效就會降低。

對于該項目中的塔樓外傾斜立面吊籃的架設，可將吊籃架設在頂層，懸掛結構安裝懸挑≤1.7m，前后支點距離為4.4m，根據建筑特點在屋面女兒墻、10F、8F、6F、4F 安裝導向鋼絲繩改變吊籃工作方向，鋼絲繩固定件與幕墻預埋件焊接，在懸吊平臺安裝導向桿，使吊籃在運行時能貼合建筑造型弧線。

2.3.2 施工難點問題及解決方案

前面查找的2 項專利均不能直接適用于本工程。在項目實施方案中主要有4 個關鍵難點需要解決：（1）與建筑物著力點連接方式的選擇；（2）軌道材質的選擇；（3）斜曲面軌道的定型方式；（4）曲面施工段分段點處理方式。

針對以上關鍵難點，通過安全性、經濟性及適用性論證后選出最合適的方案：（1）采用預埋件焊接導向桿作為與建筑物著力點的連接方式；（2）軌道材質選擇鋼絲繩柔性導軌；（3）斜曲面軌道采用斜豎向導軌來定型；（4）利用法蘭鉤來臨時固定吊籃跨導軌施工段。

3 方案施工流程及要點控制

3.1 施工流程

本工程外傾斜曲面施工分為3 個階段，每個施工段由下至上施工：

（1）第一施工段由滿堂式腳手架作為幕墻施工操作平臺。

（2）第二施工段為4～8 層，每2 層設置一段鋼絲繩導軌，并在8 層鋼絲繩導軌固定件上通過螺栓安裝吊籃工作鋼絲繩的導向桿，減小吊籃工作鋼絲繩斜拉角度，導向桿設置限位作為第二施工段的導軌終點（如圖1所示）。工作時吊籃由①號位置向上運行至②號處，將滑輪安裝好后向下移動至③號位置進入工作狀態，在運行至中間導軌固定端時通過法蘭鉤臨時將吊籃與導向鋼絲繩固定，再調整滑輪，待滑輪重新固定完成后松開法蘭鉤使吊籃恢復正常工作狀態。

圖1 吊籃操作流程圖

（3）第三施工段為8～屋面層，在完成至第二施工段工作內容后將固定在8 層的導向桿①拆除，吊籃的操作與第二施工段方法一樣，吊籃在完成當天工作后上行至施工段的終點，松開滑輪垂直下行至地面。

（4）傾斜面吊籃操作流程：工作時將吊籃垂直運行至施工段最高點，并將滑輪與鋼絲繩導軌連接固定，向下運行至作業面。

3.2 施工要點控制

3.2.1 導軌固定件安裝

（1）分析4～11F（傾斜斜率大的樓層）結構樓板夾角、每層外挑長度至合理施工距離，繪制導向桿布置節點圖紙。考慮到柔性鋼絲繩撓度影響（正常工作狀態下按150mm 控制），經測算，每2 層設置一固定端，作為一分段，既滿足懸吊平臺工作狀態時，距作業面施工距離在550mm以內，又能節省吊籃跨越分段時間，因此分別在4F、6F、8F、10F、屋面層分別設置導軌固定件，導軌固定件統一按伸出結構板邊25cm，控制幕墻的預埋件與導軌固定件共用，通過焊接連接[2]。導軌固定件模型如圖2所示。

圖2 導軌固定件模型圖

（2）導向桿①在8 層位置設置限位作為第二施工段的導軌終點，減小吊籃工作鋼絲繩斜拉角度，減少吊籃從幕墻最高點向下運行時跨越導軌的固定件次數，使其在8 層以下施工時運行縮短上升距離行程，提升工作效率。采用80mm×4mm的鋼方管加工制作，夾板厚度為8mm 鋼板，用4 顆M10×80 不銹鋼螺栓與導軌固定件連接，用于改變第二施工段吊籃工作繩與副繩的工作方向。

3.2.2 懸吊平臺組裝

（1）導向桿②采用50mm×50mm×5mm 方管加工成“T”型支架，水平向兩端均固定滑輪，一側用于固定導向鋼絲繩，一側用于固定吊籃工作鋼絲繩，導向支架豎向桿用2 片8mm 厚鋼板及4 顆不銹鋼M10 螺栓與籃體固定。導向支架模型如圖3所示。

圖3 導向支架模型圖

（2）在吊籠兩個導向桿②支架立柱上均各安裝一個法蘭鉤，用于懸吊平臺運作至鋼絲繩固定點時的臨時固定措施。吊籃臨時固定方式如圖4所示。

圖4 吊籃臨時固定方式

吊籃通過工作鋼絲繩在運作時先垂直上升至最高點后，將吊籃與導向鋼絲繩固定后再向下運作至作業面，在運作至導向鋼絲繩固定點時通過法蘭鉤臨時將吊籃與導向鋼絲繩固定，再調整滑輪，待滑輪重新固定完成后松開法蘭鉤使吊籃恢復正常工作狀態。

3.2.3 導向鋼絲繩拉結

（1）在屋面女兒墻、10F、8F、6F、4F 通過導軌固定件及導向桿①安裝導向鋼絲繩，將導向鋼絲繩用4 個M10卡扣固定在龍骨處，如圖5所示。

圖5 導向鋼絲繩現場照片

（2）將鋼絲繩穿過懸吊平臺支架上的滑輪，由導軌固定件+鋼絲繩組成吊籃斜線運動的導軌，通過導向桿②改變吊籃的運作軌跡。

（3）在屋面利用電動葫蘆收繩器對已安裝的鋼絲繩進行拉直，待鋼絲繩處于計劃軌道所在允許范圍內，利用花籃螺栓與上、下端固定件進行固定處理。

3.2.4 吊籃防碰撞、防纏繞

（1）為防止吊籃在空中擺動碰撞破壞幕墻完成面，可用靠墻輪、導向裝置或緩沖裝置進行保護。考慮到靠墻輪及導向裝置的使用條件比較苛刻，且按照吊籃行業內規定，工作平臺上盡量避免安裝其他額外配件。因此，使用緩沖裝置最為合理有效。

（2）緩沖裝置的安裝：在工作平臺前護欄的外側，用有一定厚度和彈性的材料（如60mm厚度海綿體）包裹起來，特別是左右2個側欄位置，起到緩解碰撞作用。

（3）在工作平臺中或者直接在工作平臺上，設置可與墻體固定的拉繩或者掛鉤，開動吊籃時可以不用，待吊籃施工人員到某一樓層作業時，可用拉繩或者掛鉤，把工作平臺和建筑物連接起來，起到固定作用，防止吊籃間的碰撞發生。

3.2.5 高空作業防搖晃

施工吊籃主要是高空作業設備，必須要注意電動吊籃的穩定性。吊籃無論在升降過程中還是在定位狀態下，提升鋼絲繩要與地上保持垂直，不準斜拉。若電動吊籃需橫向移動時，應將吊籃下放到地上，放松提升鋼絲繩，改動屋頂懸挑梁方位固定后，再升起吊籃。

吊籃升降到位并確認與建筑物固定拉牢后方可上人操作，吊籃與修建物水平距離不應大20cm。當吊籃晃動時，應及時采用固定方法，人員不得在晃動中繼續作業，降低或防止出現搖晃狀況可采用以下方法：適度減少前梁長短及降低懸架組織；適度縮小電動吊籃和房屋建筑的間距；確保鍍鋅鋼絲繩不出現損壞；前梁伸出適當縮短；減小懸掛機構的負荷。

4 結束語

象嶼集團大廈項目采用此新型外傾斜曲面幕墻軌道吊籃，減少了腳手架支撐平臺的搭設，節省大量人工費和腳手架材料租賃費，并減少了對屋面相關工序的影響，大大節省了吊籃安裝工期，為后期外墻施工及屋面施工創造了良好條件。此項裝置不僅解決了本工程幕墻施工的問題，更為其他異型外立面結構幕墻施工提供了借鑒。