集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)的研究與應(yīng)用

韓俊雨， 鮑冠男， 魏 鑫， 李曉宇

（1.中國建筑第八工程局有限公司 華北公司，天津 300450；2.中建深圳裝飾有限公司，廣東 深圳 518003）

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，出現(xiàn)許多高層、超高層建筑，單元式幕墻越來越多應(yīng)用在超高層建筑。目前單元式幕墻普遍采用的環(huán)形軌道吊+硬防護(hù)安裝方式是來料后現(xiàn)場制作，其切割、加工、搭設(shè)、拆除、倒運(yùn)過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力并且安拆過程存在高墜風(fēng)險(xiǎn)，不符合高效、安全的理念和要求。為解決這一問題，在天津平安泰達(dá)金融中心工程中設(shè)計(jì)了一種新型的單元式幕墻吊裝平臺(tái)，本文對(duì)該平臺(tái)加以介紹。

1 工程概況

天津平安泰達(dá)金融中心工程場地狹小，周邊環(huán)境復(fù)雜，車流、人流密集。工程由辦公樓、公寓樓、裙房組成，最大建筑高度313 m，總建筑面積達(dá)30.6 萬m2。兩棟塔樓的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要為單元式玻璃幕墻。見圖1。

圖1 工程周邊環(huán)境

2 幕墻吊裝常規(guī)做法與施工難點(diǎn)

常規(guī)幕墻吊裝采用的環(huán)軌+硬防護(hù)做法是從上下兩層樓內(nèi)分別挑出一圈工字鋼挑梁，用U 形卡環(huán)固定在主體結(jié)構(gòu)上，挑梁前端焊接耳板，斜拉鋼絲繩與上層主體結(jié)構(gòu)相連；上層挑梁設(shè)臨邊護(hù)欄和水平硬防護(hù)，下層挑梁橫向安裝兩道工字鋼軌道，軌道上分別安裝抱軌式行走電葫蘆（電動(dòng)爬軌器）和電動(dòng)吊籃[1]。見圖2和圖3。

圖2 環(huán)軌+硬防護(hù)

圖3 環(huán)軌+硬防護(hù)安裝流程

超高層建筑在主體結(jié)構(gòu)施工至15～20 層后即可插入幕墻安裝，以縮短整體工期。因此環(huán)軌需隨著樓層的建造，每隔一定層數(shù)就要倒運(yùn)、安拆一次，一般每班組需10～12 人，現(xiàn)場加工、零散安裝，非常耗時(shí)，嚴(yán)重占用幕墻吊裝時(shí)間；后續(xù)樓層環(huán)軌拆除、倒運(yùn)同樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力；同時(shí)，由于臨邊高空作業(yè)，不管是作業(yè)人員還是環(huán)軌構(gòu)件、螺栓等，在安拆過程中都存在較大的高墜隱患且項(xiàng)目周邊環(huán)境復(fù)雜、交通繁忙，一旦發(fā)生高墜，后果不堪設(shè)想。

3 集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)設(shè)計(jì)與安裝

為提高施工效率，降低高墜風(fēng)險(xiǎn)，從減少現(xiàn)場工作量、改進(jìn)安裝方式的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種新型的集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)，將挑梁、軌道、水平硬防護(hù)和臨邊護(hù)欄四者集為一體，在工廠模塊化預(yù)制完成[2]，省去一道挑梁和鋼絲繩。安裝工具采用自制移動(dòng)式小吊車，布置在吊裝平臺(tái)安裝樓層的上方樓層；倒運(yùn)時(shí)，拆除的同時(shí)也在安裝，拆、運(yùn)、裝三過程合一。

3.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1.1 模塊尺寸劃分

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)和平面特點(diǎn)，結(jié)合上方主體施工時(shí)爬架與環(huán)軌的最大垂直距離、硬防護(hù)保護(hù)范圍和幕墻安裝需要，確定懸挑距離為結(jié)構(gòu)邊外3 m，固定端為1.5 m，內(nèi)側(cè)軌道安裝電動(dòng)爬軌器，距結(jié)構(gòu)邊0.6 m，外側(cè)軌道安裝吊籃，距結(jié)構(gòu)邊1.2 m。

模塊尺寸劃分太大不利于運(yùn)輸和吊裝，太小會(huì)增加吊裝次數(shù)，不利于提高效率；因此，利用軟件模擬吊裝平臺(tái)布置，綜合考慮運(yùn)輸、吊裝的效率、操作性、安全性以及主體結(jié)構(gòu)柱的位置，以轉(zhuǎn)角處為起點(diǎn)向兩側(cè)延伸，確定模塊尺寸為3 m/塊。見圖4。

圖4 吊裝平臺(tái)布置

3.1.2 材料選型

幕墻單元板塊最大自質(zhì)量1.8 t，吊裝平臺(tái)除了要滿足吊重需要外，還應(yīng)考慮上人、吊籃、電動(dòng)爬軌器等荷載并保證1 倍的安全余量。通過受力計(jì)算，挑梁采用18#工字鋼，軌道采用20A工字鋼。

每個(gè)平臺(tái)模塊3 道挑梁，間距1.3 m，用14#工字鋼焊接連接；挑梁與軌道通過16 mm 厚鋼板、?16 mm 高強(qiáng)螺栓連接，加雙螺母防松；鋼板開長條孔，方便調(diào)節(jié)；軌道兩端開?10 mm 圓孔。硬防護(hù)采用3 mm 厚花紋鋼板，下方用40 mm×3 mm 鋼方管做檁條，間距300 mm；挑梁與軌道連接處設(shè)置可開啟蓋板用于檢修；挑梁前端焊接16 mm 厚耳板，斜拉?22 mm 鋼絲繩；用40 mm×3 mm 鋼方管制作1.2 m 高臨邊護(hù)欄，通過M8螺栓固定在提前與挑梁焊接的U 形鋼件上[3]。模塊最大單質(zhì)量約900 kg。見圖5。

圖5 集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)

3.1.3 移動(dòng)式小吊車

移動(dòng)式小吊車分動(dòng)力車和配重車兩部分。動(dòng)力車車身主要采用140 mm×80 mm×6 mm 和120 mm×60 mm×5 mm 的鋼方管焊接而成，車尾部與配重車連接位置采用4 顆M20 mm×100 mm 不銹鋼螺栓，5 t 卷揚(yáng)機(jī)架設(shè)在動(dòng)力車后部。懸臂分兩段，底端○32號(hào)桿件與車身相連，○34號(hào)桿件作為○32號(hào)桿件的斜撐，上端○36號(hào)桿件與○32號(hào)桿件為插芯連接，每根桿件通過2 顆M20 mm×100 mm 不銹鋼螺栓連接，○37號(hào)桿件作為輔助支撐吊臂，工作時(shí)固定，運(yùn)輸時(shí)收起，定滑輪前端鋼夾板封口處理，作為鋼絲繩的防脫措施[4]。見圖6。

圖6 動(dòng)力車

配重車車身主要采用100 mm×100 mm×5 mm 和140 mm×60 mm×5 mm 的鋼方管焊接而成，配重車與動(dòng)力車連接處桿件為插芯連接，安裝25 kg 標(biāo)準(zhǔn)配重80塊。見圖7。

圖7 配重車

工作時(shí)動(dòng)力車和配重車組合，6 根支撐桿展開后頂住地面，增強(qiáng)小吊車的穩(wěn)定性，后面拉一根?16 mm鋼絲繩與主體結(jié)構(gòu)連接，作為二次保護(hù)；通過下方8個(gè)萬向輪移動(dòng)，簡單方便。見圖8。

圖8 小吊車組合

3.2 平臺(tái)安裝

1）在安裝層樓板上打入?16 mm 對(duì)穿螺栓；采用10 mm 鋼板做底板，8#槽鋼對(duì)工字鋼挑梁進(jìn)行固定，每根挑梁2道。見圖9。

圖9 挑梁固定節(jié)點(diǎn)

2）在安裝平臺(tái)樓層的上一層預(yù)埋槽式預(yù)埋件或者后置埋件，將16 mm 厚耳板焊接于250 mm×100 mm×10 mm厚鋼板上。見圖10。

圖10 耳板節(jié)點(diǎn)

3）利用移動(dòng)式小吊車將吊裝平臺(tái)模塊吊至安裝樓層，插入固定點(diǎn)位置。見圖11。

圖11 平臺(tái)模塊固定

4）安裝?22 mm 鋼絲繩，一端通過U 形卡環(huán)與上層連接，另一端通過花籃螺栓與工字鋼挑梁前端耳板連接。

5）用水平儀校對(duì)工字鋼挑梁的水平并調(diào)平，擰緊花籃螺栓、拉緊?22 mm 斜拉鋼絲繩；用6 mm 厚鋼連接板和M8 螺栓連接平臺(tái)模塊間的軌道，保證其整體穩(wěn)定性。見圖12。

圖12 軌道間連接節(jié)點(diǎn)

3.3 注意事項(xiàng)

1）環(huán)軌懸挑于主體結(jié)構(gòu)外≮3 m。

2）軌道間接縫≯5 mm，兩軌道在一條直線上，保證爬軌器行進(jìn)順暢。

3）與主體結(jié)構(gòu)固定處加雙螺母，防止松動(dòng)脫落。

4）平臺(tái)與主體間不得有縫隙，環(huán)軌間拼縫應(yīng)覆蓋封閉，防止雜物墜落。

5）斜拉鋼絲繩連接良好并繃緊受力。

6）軌道的端頭要焊接限位板，防止行車脫軌。

4 結(jié)語

集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)通過模塊化預(yù)制，減小了現(xiàn)場加工作業(yè)量，提高了安裝效率，平均10 d 即可完成一次倒運(yùn)、安拆，有效縮短了施工周期。作業(yè)時(shí)，僅需小吊車司機(jī)1人、拆除樓層2人、安裝樓層4人，節(jié)約了大量人工。

模塊化本身不需要零散安裝，再加上使用移動(dòng)小吊車進(jìn)行安拆作業(yè)，大大降低了高墜風(fēng)險(xiǎn)，提高了施工安全系數(shù)。

集成式環(huán)軌吊裝平臺(tái)的研究與應(yīng)用充分踐行裝配式理念，提升了項(xiàng)目科技創(chuàng)新管理水平；在今后單元式幕墻，特別是超高層單元式幕墻施工中具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。