單元板幕墻三滑軌吊裝新工藝探析

林顯志，蔡小蘭，張洪濤，劉培陽

（福建省惠東建筑工程有限公司，福建 惠安 362100）

0 引言

目前建筑施工中常用的吊機為卷揚機、橋式起重機及懸臂吊，卷揚機只有一個直角坐標系下的自由度，橋吊具有兩個直角坐標系下的自由度，懸臂吊具有兩個極坐標系下的自由度。其中建筑幕墻安裝常用到的吊裝系統(tǒng)即為一種橋式起重機，其滑軌設置在懸挑梁下，并與幕墻安裝面平行，通過滑軌上的電葫蘆吊起幕墻板塊并平行于建筑移動［1］。但是為防止吊裝過程中板塊與樓層結構相互碰撞，幕墻板塊與安裝位置隔著相當于大半個懸挑梁的距離，需要工人用繩索牽引幕墻板塊到安裝位置，工人牽引過程中往往要向建筑外探出半個身子，十分危險，且靠人力牽引，幕墻板塊受力不均，容易發(fā)生偏轉碰撞。

1 工藝概述

建筑框架結構三滑軌單元板幕墻吊裝施工的新工藝，相對于傳統(tǒng)吊裝裝置，三軌道固定式吊裝裝置通過沿建筑單側樓板邊緣間隔設置懸挑梁，懸挑梁的懸挑段的底面上水平設置兩條（與傳統(tǒng)裝置新增一條）相互平行的懸挑滑軌［2］；兩條懸挑滑軌下分別滑動設置有滑軌電葫蘆，兩個滑軌葫蘆均與同一信號控制電連接；兩個滑軌葫蘆之間設置有一條牽引滑軌（新增），牽引滑軌與懸挑滑軌垂直，且分別與兩個滑軌葫蘆固定連接，牽引滑軌下滑動吊設有起吊入位葫蘆，通過起吊入位葫蘆將幕墻板塊垂直吊起并沿牽引滑軌水平送至幕墻安裝面上，使工人不必冒險用繩索牽引幕墻板塊，減少施工風險的同時明顯提升了幕墻板塊的安裝效率，且幕墻板塊受力均勻，不易發(fā)生偏轉碰撞，效益明顯。

2 工藝模型

三軌道固定式吊裝裝置由于兩條平行懸挑滑軌上的滑軌葫蘆同步運行，需沿建筑單側設置，滿足建筑單側全立面幕墻板塊移動吊裝需求。懸挑梁設置在高于幕墻安裝面一層以上的樓板上，通過樓板的預埋螺栓、設置在樓板板面邊緣位置的膨脹螺栓（與幕墻預埋件連接），以及設置在上一層樓板底部的斜拉索與建筑固定連接；兩條懸挑滑軌水平設置在懸挑梁的懸挑端底面處，懸挑梁與懸挑滑軌的翼緣板均水平設置，懸挑梁的下翼緣板與懸挑滑軌的上翼緣板接觸設置，且通過螺栓固定連接［3］。

懸挑滑軌由多根工字鋼首尾相連而成，相鄰的工字鋼接觸設置，且分別于騎接縫設置的連接鋼板通過滑軌螺栓固定連接，這樣連接可克服單根工字鋼長度不足的問題，且便于拆卸。連接鋼板及滑軌螺栓在布置時不可使滑軌葫蘆在接縫處被卡住而無法滑動，滑軌螺栓的位置可以設置在高于滑軌葫蘆的位置，也可使用較短的螺栓，必須強調的是兩款工字鋼連接處高差控制在5 mm以內，導軌調整水平。兩個滑軌葫蘆之間設置有牽引滑軌，牽引滑軌與懸挑滑軌垂直［4］，且分別與兩個滑軌葫蘆固定連接，牽引滑軌下滑動吊設有起吊入位葫蘆，起吊入位葫蘆為移動式電動葫蘆，移動方向沿牽引滑軌長度方向（垂直于幕墻安裝面）設置。用于將運送至安裝位置的幕墻板塊垂直運輸至安裝工人面前。三滑軌吊裝模型如圖1所示。

圖1 三滑軌吊裝模型

牽引滑軌為工字鋼，牽引滑軌的翼緣板水平設置，牽引滑軌的頂部兩端分別設置兩個雙耳板，滑軌葫蘆通過雙耳板與牽引滑軌固定連接。牽引滑軌兩端設置有限位裝置，以免起吊入位葫蘆脫落。保證牽引滑軌與幕墻安裝面相鄰的一端和幕墻安裝面的間距不超過20 cm，保證幕墻板塊運輸至安裝工人面前時，與安裝工人間距一臂長度范圍內，同時牽引滑軌長度不小于吊裝狀態(tài)下的幕墻板塊橫截面的長邊長度，防止幕墻板塊旋轉翻身碰到建筑。

3 工藝特點

1）能夠有效地減少施工人員的臨邊作業(yè)量，同時在安裝大質量單元板塊時，可以通過吊裝軌道協(xié)助安裝，有效地防止板塊下落等安全隱患，保證單元板塊安裝施工安全。

2）通過三軌道形式實現(xiàn)幕墻板塊在吊裝過程中的水平移動，將幕墻單元板塊從樓層的遠端移動到靠近樓層邊緣的精確安裝部位，同時明顯提升了幕墻板塊的安裝效率。

3）滑軌葫蘆能夠沿著軌道移動，可以全面覆蓋結構外立面的各個位置，保證各個位置均有良好的作業(yè)面。

4）在安裝單元玻璃板塊時采用的機械吊裝方式較人工更穩(wěn)定，同時通過上部葫蘆及小車進行上下左右的移動，能夠有效地保證板塊安裝位置正確，保證施工質量。

5）與傳統(tǒng)施工相比，三滑軌單元板幕墻吊裝施工方式因滑軌葫蘆可以在軌道上移動，故一個面上僅需安裝2臺～3臺滑軌葫蘆即可滿足施工，同時吊裝軌道可以有效地減少單元板塊固定人員，上部軌道亦可循環(huán)利用，有效地減少了施工成本［5］。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

本工藝的主要施工流程為：施工準備→安裝懸挑梁、斜拉索及防護棚→安裝懸挑滑軌→安裝滑軌葫蘆→安裝牽引滑軌→安裝起吊入位葫蘆→幕墻板塊吊裝。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

施工準備階段主要根據圖紙、工程實際情況及幕墻布置情況進行吊裝分區(qū)安排、懸挑梁分布間距安排等。根據建筑高度及電葫蘆纜索長度進行吊裝分區(qū)，劃分施工段；根據分區(qū)情況明確吊裝軌道設置樓層、斜拉索固定樓層及防護棚設置樓層；根據建筑形式、樓層結構尺寸及幕墻預埋件位置，擬定懸挑梁間距；根據幕墻板塊尺寸，擬定懸挑梁外挑長度；在對懸挑錨固點受力計算時，按照單根懸挑梁、起吊入位葫蘆在牽引滑軌最遠端位置時計算，懸挑端受力情況為外挑鋼梁自重+單間距內懸挑滑軌自重+牽引滑軌自重+電葫蘆自重+電葫蘆最大載重的自重，根據計算確定懸挑鋼梁錨固位置及錨固螺栓型號；根據螺栓受拉計算確定懸挑滑軌與懸挑鋼梁間連接螺栓數(shù)量及型號；根據螺栓受剪計算確定滑軌螺栓及牽引滑軌與懸挑電葫蘆連接處的螺栓數(shù)量及型號。在受力分析中，可不添加斜拉索，斜拉索作為構件起到安全防護作用；根據受力分析得到懸挑鋼梁撓度，可根據撓度在懸挑鋼梁安裝時進行預起拱。

4.2.2 安裝懸挑梁、斜拉索及防護棚

懸挑梁為H型鋼，設置在規(guī)劃樓層樓板上，懸挑梁兩層翼緣板上設置可調節(jié)螺栓孔，懸臂長度可通過改變螺栓位置進行調節(jié)；預埋螺栓對稱設置在懸挑梁腹板兩側并通過螺栓壓板連接固定，螺栓壓板為角鋼，預埋螺栓頂端向上穿透懸挑梁的兩層翼緣板和螺栓壓板后通過螺母鎖緊；斜拉索一端通過設置在上一樓層的樓板底部的預埋耳板與上一樓層的樓板底面連接，另一端與懸挑梁的懸挑端連接，斜拉索與懸挑梁的夾角宜為45°～80°。工程實際懸挑梁采用Q235B，HN194 mm×150 mm×6 mm×9 mm H型鋼，最長一段軌道為3 000 mm，其余的長度都在900 mm～2 500 mm之間［6-7］。

懸挑式防護棚位于吊裝裝置上二層搭設一圈（見圖2），外懸挑最大不得超過3 m，上一層做拉結受力，主要作為上下層施工安全防護，防止墜物傷人。

圖2 安全防護棚

4.2.3 安裝懸挑滑軌

工程實際懸挑滑軌采用工字鋼Q235B，HN200 mm×102 mm×11.4 mm×9 mm，長度為3 700 mm及3 500 mm，其余都在1 500 mm～3 000 mm之間；兩段工字鋼相接處高低差必須控制在5 mm以內，軌道必須調平。

4.2.4 安裝滑軌葫蘆

懸挑滑軌上設置2 t電動滑車及2 t滑軌葫蘆?；壓J起吊部件可以拆除，僅僅保留移動部件；兩個滑軌葫蘆均與同一信號控制器連接，受同一控制信號控制，以進行同步滑動。

4.2.5 安裝牽引滑軌

牽引滑軌設置在兩個滑軌葫蘆之間，并與懸挑滑軌垂直；保證牽引滑軌與幕墻安裝面相鄰的一端和幕墻安裝面的間距不超過20 cm，牽引滑軌長度不小于吊裝狀態(tài)下的幕墻板塊橫截面的長邊長度，防止幕墻板塊旋轉翻身碰到建筑。安裝牽引滑軌限位裝置，限位裝置為矩形的封端鋼板，封端鋼板的板面與牽引滑軌的端部接觸設置并焊接連接，封端鋼板的上下邊沿與牽引滑軌的上下邊沿平齊，兩側邊沿與牽引滑軌的兩側邊沿平齊。之后通過牽引滑軌頂部兩端的兩個雙耳板與滑軌葫蘆固定連接。

4.2.6 安裝起吊入位葫蘆

牽引滑軌下安裝起吊入位移動式電葫蘆，移動方向沿牽引滑軌長度方向設置；吊裝啟用入位葫蘆安裝高度可達100 m以上，滿足高層及超高層幕墻安裝需求。

4.2.7 幕墻板塊吊裝

將工廠預制好的單元體幕墻固定好，裝車運送至起吊點。達到吊點位置后，單元體底部要鋪一層木板做好防護，木板厚度不小于50 mm，將吊裝掛鉤穿入單元體卡槽內，通過緊鎖裝置與吊裝扁擔緊密連接，并將鋼絲繩固定在幕墻下端的兩側，確保吊鉤與單元體可靠連接。初裝檢查無誤后，通知操作人員，準備吊裝。啟動時一定要緩慢，平穩(wěn)，勻速上升，不可操之過急。單元體幕墻離地時如有偏差，可通過旁拉安全繩進行手動調整。在距離地面500 mm時，暫停檢查鋼絲繩，鎖扣與U型索道的連接是否牢固，同時松開安全繩，單元體緩慢上升。上升中，司索工要專注整個過程，安全員必須旁站監(jiān)督，不得麻痹大意，放任自由，并隨時與樓上安裝人員保持聯(lián)系，隨時觀察單元板空中位置，避免與結構碰撞，引發(fā)事故，確保吊裝順利。達到安裝點后，起吊入位葫蘆移動至遠離幕墻安裝面一側，下方吊索，將幕墻板塊吊至安裝面高度［8］；由滑軌葫蘆將幕墻板塊沿平行于建筑方向移動至指定安裝位置；再通過起吊入位葫蘆，將幕墻板塊沿垂直建筑方向運輸至安裝工人面前，安裝工人進行幕墻安裝工作。

5 結論

利用三滑軌進行幕墻板塊起吊及安裝，不占用施工塔吊，根據施工段劃分情況，可在主體結構施工過程中進行下部已完結構面的幕墻安裝工作，通過設置防護棚進行安全防護，節(jié)省工期的同時保障施工安全。相比較與傳統(tǒng)的塔橋架式施工方式，本施工工藝具有施工便利、減少機具數(shù)量等優(yōu)點，可節(jié)約費用19.56萬元。具體經濟效益對比分析如下所示：

效率提升：使用滑軌安裝較普通安裝由每天平均安裝87塊增加到每天平均120塊，效率提升37.9%。

節(jié)約工期：由原來的計劃240 d，縮減為219 d，縮短8.75%。

節(jié)約人工費：用滑軌安裝不需要人工牽引，由35個安裝工縮減為20人，減少15人；15人×240元/d×21 d=75 600元，滑軌安裝費用：20 000元，縮短工期產生的其他經濟效益：140 000元。

綜上所述，共產生經濟效益：75 600+140 000-20 000=195 600元。

通過三滑軌形式實現(xiàn)幕墻板塊在吊裝過程中的水平移動，從而將幕墻單元板塊從樓層的遠端移動到靠近樓層邊緣的精確安裝部位，解決了樓層外邊緣幕墻安裝位置與軌道之間的水平距離需靠人工拽繩移動板塊的問題，減少了安裝風險，同時明顯提升了幕墻板塊的安裝效率。通過裝置牽引滑軌，保證牽引滑軌的長度不小于吊裝狀態(tài)下的幕墻板塊橫截面的長邊長度，在保證能將幕墻板塊送到安裝位置的同時，可以避免起吊過程中幕墻板塊由于外在因素影響旋轉翻身磕碰到建筑，保證施工安全，為今后相似工程提供有益的借鑒。