山地建筑高層幕墻施工防局部風振關鍵技術

陳 濤， 秦潔鈺， 唐紅元

(1. 中鐵二局集團裝飾裝修工程有限公司， 四川成都 610031；2. 西華大學建筑與土木工程學院，四川成都 610039)

隨著中國城市化進程的快速推進，山地高層建筑越來越多，玻璃幕墻作為一種集裝飾與功能一體的建筑外墻結構，在高層建筑中有著廣泛應用。高層建筑幕墻工程中，幕墻板塊安裝常需要吊籃等施工工具且需要施工人員高空作業(yè)，風荷載過大會引起幕墻板塊吊裝和吊籃施工過程中的劇烈晃動，嚴重影響施工質量和施工人員安全。而在具有山地等地貌特征的地區(qū)中，風荷載往往是主要的設計橫向荷載。故山地建筑高層幕墻施工防局部風振的研究顯得尤為重要。本文主要針對山地建筑高層幕墻工程防局部風振關鍵技術進行總結，旨在為山地建筑高層幕墻工程防局部風振的后續(xù)研究提供研究基礎。

1 山地建筑幕墻施工防局部風振的研究意義

中國是多山國家，山地面積約占國土面積的65%。近年來，隨著社會的高速發(fā)展，山地高層建筑的建設受到廣泛關注。山地地形會使風場產生加速變化，山體的幾何特征、山體的相互干擾以及來流風向等因素都影響山地風場的這種加速變化，使得風場復雜化。在具有山地丘陵地貌特征的地區(qū)，高層建筑設計中，風荷載往往會超越地震作用成為主要的設計橫向荷載[1]。在高層建筑幕墻工程施工中，風振會引起吊籃隨意晃動等問題，不利于施工安全。因此，開展山地建筑幕墻施工防局部風振研究，有助于對施工過程中的風險進行系統(tǒng)梳理，以便于施工過程中各項措施更具針對性，同時找到更加科學、經濟、高效的防局部風振施工方法。綜上所述，高層建筑幕墻施工中防局部風振研究具有十分重要的工程意義。

2 山地建筑幕墻施工防局部風振的研究現(xiàn)狀

高煜航[2]以JH項目為案例分析對象，采用定點固定吊籃繩的方法研究了幕墻工程施工中防局部風振。JH項目位于朝陽區(qū)望京地區(qū)，JH項目的地上塔樓38層，建筑幕墻高度為170 m，其幕墻工程為雙曲面立面形式，幕墻形式變化較多，并且幕墻立面包括懸挑幕墻部分。由于其塔樓懸挑部位的連接比較特殊，需要吊籃進行配合安裝。其使連接吊籃的鋼結構按照每5層的間距搭設一處鋼結構連接到樓層內，有效減少了吊籃在風振作用下的晃動。

王樺等[3]發(fā)明了一種可在吊籃發(fā)生晃動時實現(xiàn)對吊籃繩定點鎖定的高層建筑幕墻施工防護裝置。該裝置可以在吊籃發(fā)生晃動時，降低吊籃主體的擺動線長，大大提高吊籃主體在高空中的穩(wěn)定性和防護能力，避免擺動幅度過大發(fā)生墜落。該幕墻施工防護裝置如圖1所示。該高層幕墻防護裝置主要通過電動缸(8)將滑桿(7)從第1滑槽(6)的內部頂出，再通過電動吸盤(10)將T型支撐桿(4)和L型支撐桿(5)固定在外墻上，接著通過電動缸帶動滑塊(12)滑動使第1開孔與第2開孔錯開對吊籃繩進行鎖定，最后通過轉動螺紋筒(2)使其與螺柱(3)分離，實現(xiàn)對吊籃繩的定點鎖定；發(fā)生高空墜物時通過防墜組件的彈性網(2101)可以起到緩沖的作用，提高高空防墜的能力，保障工作人員的安全，且通過四組連接柱和彈性網穿插連接，單個網孔損壞后仍然可以起到固定的作用，確保彈性網的正常使用。

圖1 幕墻施工防護裝置

程妍等[4]通過在吊籃底部設置穩(wěn)定器解決了目前現(xiàn)有吊籃固定裝置的吊籃在使用的過程中一旦出現(xiàn)晃動，往往需要左右搖擺很久才能平靜穩(wěn)定的問題。程妍等發(fā)明的吊籃固定裝置如圖2所示，吊籃(3)的底部固定連接穩(wěn)定器(4)，穩(wěn)定器的結構示意圖如圖2(b)所示，吊籃在晃動中帶動穩(wěn)定器一同進行晃動，穩(wěn)定器在晃動時上蓋(20)和下殼(21)不斷與第2滑塊(23)進行撞擊，第2滑塊再被上蓋和下殼撞擊時不斷的與其產生相反的作用力，進而使吊籃快速恢復穩(wěn)定。

圖2 吊籃固定裝置

陸其榮等[5]在軌道式移動吊籃中設置轉動連接頭和繩夾來提高了吊籃在升降中的穩(wěn)定性。陸其榮等發(fā)明的軌道式移動吊籃能夠自動、高效地進行水平和升降移動。該軌道式移動吊籃的側視如圖3(a)所示，當?shù)趸@提升到適當高度時，4個繩夾將升降繩兩自由端夾持在一起(如圖3(b)所示)，一方面可以提高吊籃的安全性，另一方面也可使吊籃穩(wěn)定性更好。轉動連接頭可以隨升降繩的擺動方向進行微調，使得吊籃本體的位置變化幅度較小,不會出現(xiàn)強烈的晃動現(xiàn)象,使吊籃升降更加穩(wěn)定可靠。

圖3 軌道式移動吊籃

吳培軍等[6]通過在單元式幕墻板塊吊裝裝置上采用限制晃動鋼絲繩解決了板塊提升過程中板塊前后左右來回晃動的問題。該單元式幕墻板塊吊裝工具的側視和正視分別如圖4(a)、圖4(b)所示。該吊裝工具采用了限制晃動鋼絲繩(12)，同時在炮車上安裝了電動滑車(2)和電動葫蘆(3)，在吊裝過程中板塊可以前后和左右水平移動，不用進行2次倒運，該幕墻單元板塊吊裝工具可以一次將板塊起吊、就位、安裝。

圖4 單元式幕墻吊裝工具

曾義剛等[7]采用設置環(huán)形施工軌道解決超高層建筑單元式幕墻的安裝問題。以成都壹捌捌大廈工程為例，受限于項目B塔樓剪力墻結構體系內部特征且二次砌體結構已部分完成，常規(guī)方式板塊運至樓層內安裝的方式無法使用問題，結合工程現(xiàn)場實際情況，采用卷揚機加環(huán)形軌道的方式，環(huán)形軌道平面布置、環(huán)軌現(xiàn)場如圖5、圖6所示，對該塔樓玻璃幕墻單元板塊進行安裝。標準位置、剪力墻及屋面節(jié)點布置分別如圖7所示。為減少吊裝過程中玻璃幕墻單元板塊受風力影響隨意晃動，沿豎向上升方向平行設置了2根通長鋼絲繩，作為上升途中的纜風繩，纜風繩上端與主體結構有效固定，下端固定在地面上，有效地減少玻璃幕墻單元板塊受風振影響的晃動。

劉旭冉等[8]提出弧曲面幕墻施工關鍵技術，解決了曲面幕墻施工過程中，空間定位難、吊籃多次安裝拆卸及幕墻板塊吊裝困難等難題。項目位于重慶市渝中區(qū)朝天門處，工程塔樓為風帆造型的立面弧形結構，有大面積曲面幕墻，如圖8(a)所示。通過提出弧曲面幕墻空間三維放樣技術，精確獲知各預埋件及幕墻龍骨位置，精確校核幕墻板塊定位；提出可調角度斜向爬升吊籃安裝技術，示意如圖8(b)所示，結合建筑立面數(shù)字模型，使吊籃可調角度斜向爬升，從而適應建筑外立面弧形線、曲線形的建筑造型，避免吊籃反復安拆；提出幕墻板塊吊裝軌道系統(tǒng)，提高了施工效率，縮短了施工周期，保證了工程進度。

3 總結

在山地建筑中，由于風場復雜化，吊籃等一旦出現(xiàn)大幅度晃動不僅影響施工進度，更會威脅到施工人員人身安全。本文通過對山地建筑高層幕墻工程防局部風振關鍵技術進行總結，發(fā)現(xiàn)關于幕墻施工防風振的研究較少且不夠成熟，現(xiàn)有山地高層建筑施工防風振措施主要有3種：

圖5 屋頂層環(huán)形軌道平面布置

圖6 環(huán)軌實物

圖7 各節(jié)點剖面

圖8 重慶來福士項目吊籃施工

(1)降低吊籃主體擺動線長。可通過吊籃繩按一定間距搭設一處鋼結構連接到樓層內，或設置機械裝置對吊籃繩進行定點鎖定，或在樓層內設置頂桿與吊籃繩連接等方式實現(xiàn)，進而避免吊籃擺動幅度過大。

(2)設置限制晃動鋼絲繩。在吊裝工具兩側設置上端與主體結構固定，或下端與地面固定，通過限制晃動鋼絲繩來減少吊裝途中板塊的晃動。

(3)機械減震。主要可通過在吊籃底部設置穩(wěn)定器，或設置可隨升降繩進行微調的轉動連接頭等方式實現(xiàn)。