超高層建筑幕墻垂直分段施工技術工藝探討

萬修強 梁海宏 劉必慧 張永 史永明

摘 要：為解決單元板塊安裝順序限制的問題，有效地縮短幕墻施工周期，降低施工成本，提高安全管控效果，通過設計方案創新、幕墻系統改進，提出一種從超高層建筑中間樓層（一般設置在設備層）設置分段施工樓層，充分利用垂直方向的施工面多段同時施工的技術，待所有單元板塊安裝完成后再進行分段樓層板塊的收尾封閉。通過分段施工工藝，在將建筑垂直方向劃分成多個施工段，充分利用超高層建筑垂直方向的作業面，大大提高了現場施工進度，有效縮短施工工期，降低施工成本，保障工期履約。

關鍵詞：超高層建筑幕墻；垂直施工段劃分；分段施工；縮短施工周期

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）11-0037-03

0 引言

中國建筑幕墻行業從20世紀80年代開始起步，伴隨著國民經濟的持續快速發展和城市化進程的加快，國內一大批建筑物從此披上了美麗的具有個性的“外套”，使建筑物更加生動、形象。建筑設計師也可以像服裝設計師一樣表達建筑個性及建筑藝術思想。隨著建筑新材料、新技術、新工藝、新設備的革新和應用，超高層建筑在世界各地成為地標性工程，被業界稱為“垂直城市”[1]。

傳統的單元式幕墻板塊安裝是通過板塊公母立柱左右插接，上下橫梁上下插接的方式進行安裝。受上下橫梁插接關系影響，單元板塊安裝只能按照由下向上施工順序逐層進行單元板塊安裝，不能跨層安裝，施工作業面受限。超高層建筑的幕墻體量大，逐層安裝的方式導致施工周期長，而且要緊跟結構主體施工進度，交叉作業風險大。單元式幕墻系統以其施工便捷、質量可控、造型多變、性能優越等優勢，成為超高層建筑外表皮設計的首選系統。

目前國內外單元式幕墻板塊安裝，主要通過公母立柱、上下橫梁的插接設計，采用自下向上的安裝方式逐層進行單元板塊安裝。超高層建筑的幕墻體量大，通過逐層安裝的方式施工周期長，施工管理成本高，而且施工期間越長，施工期間的人工費、材料費、運輸費等成本風險越難以控制，因此采用逐層安裝施工方式時，要充分利用超高層建筑垂直方向廣闊的施工面同時施工，以縮短施工周期，降低風險管控。

1 分段施工技術研究背景

埃及新行政首都中央商務區標志塔幕墻項目為“一帶一路”重點項目，建筑高度385.8 m，建成后將成為“非洲第一高樓”，被各大媒體爭先報道。

該項目在施工期間面臨海外項目工期緊、海運周期長、屬地資源匱乏、大風天氣多等種種不利情況影響。為確保完成埃及住建部要求的觀光層L74層封閉以及大面封閉2個重大里程碑節點，需要在一年內完成幕墻設計、安裝以及幕墻大面封閉，而按照傳統施工工藝則是一項幾乎不可能完成的任務[2]。

為順利完成項目履約，項目團隊打破常規，首次提出分段施工工藝，通過設計方案創新，幕墻系統改進，在超高層建筑設備層設置分段施工樓層，充分利用垂直方向的施工面，多段同時施工段的技術，待所有單元板塊安裝完成后再進行分段樓層板塊的收尾封閉。通過以技術措施的保障，創造了幕墻板塊單日安裝183樘的記錄、實現了385 m的超高層幕墻在6個月內大面完成封閉的成就，刷新了國內外超高層幕墻安裝速度的新記錄。

2 分段施工技術系統設計及方案論證

2.1 分段施工方案系統設計思路

為順利完成項目，履約項目團隊打破常規，針對傳統單元幕墻安裝需要左右插接，只能自下而上逐層施工方式的制約，提出分段施工理念。將超高層建筑在設備層設置分段施工樓層，充分利用垂直方向的施工面，各施工段同時進行設計、材料組織及現場施工，大大提高了現場施工進度，保障工期履約。

2.2 分段施工樓層劃分

考慮到施工便利性及現場設備層機電設備進場、吊裝問題，將分段樓層設置在設備層L40及L73層，設備層單元板塊最后封閉，為設備層機電設備進樓層提供出入口，其他樓層單元板塊施工不受機電設備到場進度影響。L40層分段示意圖如圖1所示。

2.3 分段施工幕墻系統節點設計

在分段施工幕墻節點設計時，要打破傳統單元幕墻上下插接的施工特點，實現幕墻單元板塊在分段樓層的獨立安裝。經過多方案對比、討論，最終提出平推式安裝設計方案。該方案可實現相鄰板塊立柱、橫梁的平推安裝，同時滿足幕墻的氣密、水密等性能，可完成分段樓層的封閉[3]。

為滿足上下施工段同時施工的安全要求，在分段樓層設置安全防護，避免上下交叉作業高空墜物、物體打擊等安全隱患。平推式立柱橫剖節點圖如圖2所示，平推式橫梁豎剖節點圖如圖3所示。

依據雨幕原理，設置3級等壓腔進行逐級減壓，并合理規劃單元排水路徑，以保證幕墻系統的塵密、水密和氣密性能。圖2、圖3中①為塵密線，②為水密線，③為氣密線。收口層單元板塊設置3道防線，分別為塵密線、水密線和氣密線。

2.3.1 塵密線

塵密線是設置在最外側的一道防線，主要用于阻止灰塵進入單元系統，防止灰塵進入單元幕墻系統的腔體后堵塞排水孔，同時塵密線也可以阻擋大部分雨水進入幕墻單元腔體。

2.3.2 水密線

水密線是單元幕墻的重要防線，承擔阻水、披水作用，是完成雨幕原理的第一步。通過幕墻單元表面的少量水經塵密線進入等壓腔，通過水密線的阻擋作用，進入等壓腔的水將通過重力作用被有組織地排出，達到阻水的目的。

2.3.3 氣密線

氣密線設置在單元的最內側，是最后一道防線。由于水密線和氣密線之間的等壓腔和室外基本上是相通的，因此水密線不能阻止空氣滲透。阻止空氣的滲透任務由最后一道防線——氣密線來完成。

2.4 方案專家論證及性能測試

超高層建筑幕墻垂直分段施工技術為行業首創，沒有工程案例可以參考。因此，為確保設計系統的可行性以及現場施工的可行性，對該該方案組織了專家論證及性能測試以及BIM安裝實況模擬，確保該方案切實可行，為分段施工方案的順利實施做足技術保障。平推式方案BIM工況安裝模擬如圖5所示。

3 分段施工技術現場實施效果

3.1 分段施工工藝流程

分段施工工藝流程圖，如圖6所示。

3.2 安裝設備就位

將分段樓層的幕墻單元板塊提前用起重機和卸料平臺運至分段樓層。安裝所需要的吊裝設備（安裝精靈）和操作平臺（移動腳手架），將其提前放置在分段樓層，材料和設備到位后進行分段施工樓層的封閉安裝。安裝精靈及操作平臺設備如圖7所示。

3.3 安裝分段樓層板塊

按照板塊編號順序擺開，使用懸臂吊將板塊緩慢吊起。板塊吊裝垂直后，操作人員通過移動腳手架平臺協助定位調整，安裝轉接件，最終固定完成。施打十字交縫位置的密封膠，檢驗合格后，安裝內部扣蓋。分段樓層板塊安裝后效果如圖8所示。

4 結束語

本文提出了一種超高層建筑幕墻分段施工工藝，即從超高層建筑中間樓層（一般設置在設備層）設置分段施工樓層，充分利用垂直方向的施工面，可多段同時施工段的技術，待所有單元板塊安裝完成后再進行分段樓層板塊的收尾封閉。

分段施工工藝將建筑垂直方向劃分成多個施工段，可以充分利用超高層建筑垂直方向的作業面，同時進行設計、材料組織及施工工作，大大提高了現場施工進度，有效縮短施工工期，降低施工成本，保障工期履約[4]。該項目成果可以在現有工程經驗基礎之上不斷拓展海外市場，為項目提供了廣闊的應用空間，項目技術的推廣也將產生更大的經濟、社會和環境效益。

參考文獻

[1] 蘇傳嬌.建筑裝飾工程中玻璃幕墻施工技術分析[J].陶瓷， 2022（2）：125-127.

[2] 張永銘.基于建筑幕墻施工質量問題及其控制管理的研究[J].中國建筑金屬結構，2021（11）：68-69.

[3] 孫洪賓，白新聞.探究現代建筑幕墻設計中的結構抗震設計[J].城市建設理論研究（電子版），2023（17）：66-68.

[4] 劉美霞，卞光華，陳偉，等.超高層公共建筑智能建造技術體系探索實踐[J].建筑結構，2023，53（10）：10-14+73.