面向多尺度俯仰角的高層玻璃幕墻懸軌技術研究

摘" 要：面對時代審美對反重力、個性化的追求，現代建筑玻璃幕墻呈現出立面造型多變的趨勢，常規玻璃幕墻施工工藝難以滿足實際安裝需求。通過對湖州CBD幕墻項目的研究分析，提出在屋面結構花架梁上搭設懸軌裝置，實現吊籃籃筐根據樓層結構進出關系在水平前后方向的實時移動。框架式幕墻懸軌技術由工字鋼受力系統、爬軌運行系統和載人載物系統組成，可直接在主體結構封頂后利用塔吊安裝，滿足復雜立面造型玻璃幕墻的高效安裝，且在竣工前人工完成裝配式拆卸，實現懸軌裝置在同類型幕墻項目的重復使用。

關鍵詞：施工工藝；懸軌裝置；實時移動；裝配式拆卸；玻璃幕墻

中圖分類號：TU744""""" 文獻標志碼：A""""""""" 文章編號：2095-2945（2025）04-0168-05

Abstract： Faced with the aesthetic pursuit of anti-gravity and personalization of the times， modern architectural glass curtain walls show a trend of changing facade shapes， and conventional glass curtain wall construction techniques are difficult to meet the actual installation needs. Through the research and analysis of the Huzhou CBD curtain wall project， it is proposed to set up a hanging rail device on the roof structure flower frame beams to realize the real-time movement of the hanging basket and basket in the horizontal front and back directions according to the entry and exit relationship of the floor structure. The frame-type curtain wall suspension rail technology consists of an I-beam stress system， a climbing rail operation system and a manned and cargo system. It can be installed directly by using tower cranes after the main structure is capped， meeting the efficient installation of complex facade glass curtain walls， and is completed manually before completion， and the assembly disassembly is completed manually to realize the reuse of the suspension rail device in the same type of curtain wall projects.

Keywords： construction technology; rail suspension device; real-time movement; prefabricated disassembly; glass curtain wall

玻璃幕墻是一種與主體結構相互獨立的非承重結構[1]，施工工藝復雜，技術要求高[2]。幕墻施工過程中需要考慮施工措施、施工技術和工藝優化等。郭傲[3]結合鋼結構工程特點，優化幕墻施工工藝，李榮軍等[4]研究玻璃幕墻在現代建筑中的應用與施工，謝智敏等[5]利用BIM技術、3D掃描技術、激光全站儀定位技術優化幕墻設計。常規幕墻施工技術較為適合垂直立面玻璃幕墻，但現代玻璃幕墻呈現出立面造型迥異、俯仰角并存的趨勢，使用常規吊籃懸掛機構需要反復移位施工，施工成本和安全風險大大增加。因此，本文基于湖州CBD幕墻項目，提出一種適用于多尺度俯仰角玻璃幕墻的屋面懸軌施工技術，來實現復雜立面造型玻璃幕墻的高效安裝，為類似幕墻工程提供借鑒。

1" 工程概況

1.1" 工程特點

該建筑為48.6 m高層建筑，地上11層，地下2層。裙樓為商業及辦公大堂，塔樓為標準辦公樓。設計使用年限50 a，容積面積為9 334 m2，容積率為5.41。現場實拍圖，如圖1所示。

該建筑相鄰層間結構存在錯位，結構內傾最大偏移量為8.4 m×tan13.4°=2 m，內傾樓板示意圖，如圖2所示。外斜最大偏移量為12.6 m×tan13.4°=3 m，外傾樓板示意圖，如圖3所示。立面分為鋁合金龍骨玻璃幕墻、鋼龍骨玻璃幕墻、菱形玻璃幕墻系統等。

該建筑設計之初為減少玻璃幕墻光污染，相鄰層間錯位形成外幕墻線形呈多段線，內外俯仰角式玻璃幕墻有利于減少室內陽光直射，降低對周邊環境的反射作用，提高室內、外玻璃幕墻的觀賞性。外幕墻玻璃使用Low-E低輻射玻璃，使得室內在保證充足自然采光的條件下具有更低的傳熱系數、更低的熱能透射比，大大降低室內空調的負荷。

1.2" 內外俯仰角幕墻特點

1.2.1" 內外俯仰角玻璃幕墻

該建筑外立面為“折線形”，北立面和西立面在7層設置折線凸點；南立面和東立面在9層位置為折線凸點，西立面和南立面在7層位置為折線凹點，4個外立面呈造型各異的內外俯仰角式玻璃幕墻，如圖4所示。

該建筑北立面5、6層向內傾斜13.4°，7、8層向外傾斜13.4°，9、10、11層向內傾斜4.8°，西立面5、6層向內傾斜13.4°，7、8層向外傾斜13.4°，南、東立面5、6、7和8層向內傾斜10.8°，9、10、11層向外傾斜10.8°，屋面層最大向外傾斜12.6 m×tan13.4°=3 m。

塔樓面層材料種類多樣，如超白中空鋼化夾膠玻璃、穿孔鋁板等，玻璃幕墻最大尺寸：1.8 m×4.2 m，鋁板幕墻最大尺寸：0.6 m×4.2 m。

塔樓龍骨采用180 mm×80 mm×2.5 mmT型鋁合金立柱、136 mm×88 mm×2.5 mm鋁合金橫梁等。鋁合金立柱與鋼轉接件通過螺栓固定，詳見圖5所示。

塔樓采用平板預埋件，鋁合金立柱通過鋼轉接件與預埋件連接，鋁合金橫梁通過銷釘插芯與鋁合金立柱連接，橫梁與立柱縫隙處采用硅酮密封膠處理如圖6所示。

塔樓施工先進行龍骨放線定位，完成后安裝轉接件及龍骨，下一步進行防火、保溫層和玻璃背襯板安裝，再開始玻璃、鋁板安裝，最后進行填縫打膠處理。

1.2.2" 內外俯仰角幕墻難點

該建筑幕墻為立面洞口錯位形式，幕墻豎龍骨需固定在橫龍骨上（陰影區域為穿孔鋁板），如圖7所示。相鄰立柱安裝水平標高允許偏差僅±3 mm，相鄰橫梁安裝水平標高允許偏差僅±1 mm[6]，精度要求高且需要組織流水施工作業。

外立面造型多變，存在負角度，不垂直于地面，幕墻放線、龍骨安裝、面層安裝難度大大提高。常規吊籃僅能保證垂直高度方向位移，無法進行水平方向位移。本樓需要根據實際樓層改變吊籃的進出位置。

2" 懸軌施工技術應用

2.1" 懸軌技術

2.1.1" 懸軌結構

該建筑立面造型復雜多變，需要吊籃在水平方向上前后挪移，考慮使用屋頂平面懸軌施工技術。懸軌結構示意圖如圖8所示，懸軌結構實物圖如圖9所示。外挑工字鋼型號使用工22 a，截面尺寸為220 mm×110 mm×7 mm×9 mm，最大長度為6.5 m，最小長度為6 m，豎向支撐工字鋼與外挑工字鋼型號一致，與構架梁預埋件焊接，要求四面圍焊，焊縫質量等級三級及以上，焊高5 mm，外挑工字鋼與豎向支撐工字鋼采用M16-280高強螺栓二次栓接，后結構梁抱箍采用A3級圓鋼，截面尺寸為20 mm。

爬軌器架設在外挑工字鋼，驅動吊籃水平移動，主要技術參數見表1，高處作業吊籃選用ZLP630吊籃。

懸軌外挑工字鋼結合屋面結構構架設置懸軌工字鋼，懸軌工字鋼平面布置參照吊籃規格型號，結合立面、屋面結構梁分隔，共設置總計20個籃筐，籃筐最大長度為6 m，最小長度為4 m，詳見圖10所示。

2.1.2" 懸軌應用范圍

當幕墻相對地面向內傾斜時，如南立面5至8層，作業前爬軌器水平移動至懸軌工字鋼最外端，吊籃豎向提升至作業樓層，最后懸軌爬軌器先進行粗調，鋼絲繩導索進行微調。直至籃筐進入作業范圍半徑內，詳見圖11所示。

當幕墻相對地面向外傾斜時，如南立面9至屋面層，作業前爬軌器水平移動，確保籃筐與上方幕墻龍骨存在空隙，工人操作吊籃，豎向提升至作業樓層位置，最后懸軌爬軌器可水平移動至施工作業范圍內，詳見圖12所示。

當幕墻立面線形存在多個轉折點，導致多段幕墻需分段施工時，需要利用懸軌爬軌器反復水平前后移動，配合鋼絲繩導索拖拽籃筐，將吊籃籃筐準確移動至作業半徑范圍內。

當幕墻與地面垂直時，如西立面9至11層，作業前懸軌爬軌器水平移動至懸軌工字鋼最外端，吊籃豎向提升至作業樓層，最后懸軌爬軌器水平移動至施工作業范圍內。

2.1.3" 懸軌安裝

放線定位：十字交叉法或平行軸線法放線定位基準，向兩端放線或向一端放線。測量采用經緯儀、水準儀及鋼尺進行定位，并清理固定點位置結構梁，使其平整無雜物。

安裝支腿：懸挑軌道經檢查驗收合格后，采用塔吊輔助安裝，支腿安裝順序從左至右，經檢查合格后，再拉通線分別安裝其中間鋼支腿。如圖13所示。

安裝懸挑軌道：懸挑軌道經檢查驗收合格方可使用。設置擋邊在軌道工字鋼的端頭，防止爬軌器在端頭滑出，安裝遵循先遠后近原則，通過螺栓連接軌道并調節抱箍架，如圖14所示。

設置二次保護鋼絲繩：上端纏繞抱箍在支撐臂后端，下方固定在結構梁上，預留安全觀測環。此時鋼絲繩安裝正常工況沒有預緊力，但不能處于松弛狀態。

安裝爬軌器：將爬軌器安裝到軌道底部必須懸掛牢固，承重行走輪與軌道下翼緣接觸面積不低于有限受力面積95%，爬軌器運行靈活，如圖15所示。

上述軌道、支腿等構件超過30 kg均應使用手拉葫蘆及其專用吊架協助安裝，通過調整掛鉤高度調整鋼件標高。最大鋼件重量不超過150 kg，手拉葫蘆采用500 kg額定載重量。

2.1.4" 懸軌拆除

安裝起吊架：卷揚機起吊架底部用懸挑預埋螺栓固定，中部用U型螺栓與懸挑橫梁連接。手動葫蘆起吊架安裝與另一側懸挑橫梁外側端頭用U型螺栓連接。

懸軌軌道拆除：爬軌器拆除后，相鄰懸挑鋼支架之間各安裝1支方通用U型螺栓連接，懸挑軌道與立柱焊接處切斷，放置于方通上方，利用人工沿方通方向移動至卷揚機起吊架處，掛鉤、綁帶放置于第2個法蘭盤處，如圖16所示。

軌道吊裝：軌道后端人工輔助放置到玻璃幕墻外側，綁好牽引繩，地面人員拉緊牽引繩啟動卷揚機下降至地面。如圖17所示。

支腿拆除：按照懸挑軌道拆除方法拆除支腿，按從左至右依次拆除懸挑鋼支架。

2.2" 懸軌施工工藝

懸軌施工工藝是本工程施工流程的關鍵環節，主要包括懸軌安拆、龍骨安裝、保溫防火封修、玻璃及鋁板面材安裝。

懸軌體系通過配合塔吊在土建結構完成后進行搭設。幕墻施工階段利用懸軌體系吊籃籃筐可水平前后移動的特性，為作業人員提供充足作業半徑。例如，龍骨施工階段，幕墻相對地面向外傾斜時，作業前爬軌器水平移動，確保籃筐與上方幕墻龍骨存在空隙，工人操作吊籃，豎向提升至作業樓層位置，最后懸軌爬軌器可水平移動至施工作業范圍內。封修、面材安裝階段同上。

3" 結束語

綜上所述，通過使用懸軌技術，施工團隊完成安裝內外俯仰角幕墻玻璃超5 000 m2，鋁板安裝面積超6 000 m2。施工質量滿足國家標準及相關規范要求，充分證明懸軌技術在涉及多尺度俯仰角的框架式幕墻中的可靠性和實用性。利用懸軌技術間接降低了傳統吊籃成本超過40%，縮短施工周期近三分之一，節約項目團隊的時間、人工和經濟成本，在合同工期內高質量完成施工任務，為加速湖州城市建設與發展，浙北地區經濟高速發展貢獻一份薄力，同時為行業內類似幕墻工程施工提供參考。

參考文獻：

[1] 羅會昌，李軍，田興春.醫院病房幕墻系統施工工藝技術研究[J].建筑機械化，2024，45（4）：112-115.

[2] 郭寧，張洋洋，王金鑫，等.高層建筑工程玻璃幕墻施工工藝研究[J].建筑技術開發，2024，51（5）：37-39.

[3] 郭傲.復雜幕墻結構施工工藝優化研究[J].建筑施工，2024，46（4）：554-556，564.

[4] 李榮軍，黃俊，王濤，等.玻璃幕墻在現代建筑中的應用[J].科技創新與應用，2024，14（14）：164-167.

[5] 謝智敏，梁文森，鐘浩標.大型復雜曲面玻璃幕墻高精度施工技術研究[J].工程技術研究，2024，9（7）：89-91.

[6] 玻璃幕墻工程技術規范：JGJ 102—2003[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.