面向多尺度俯仰角的高層玻璃幕墻懸軌技術(shù)研究

摘" 要：面對(duì)時(shí)代審美對(duì)反重力、個(gè)性化的追求，現(xiàn)代建筑玻璃幕墻呈現(xiàn)出立面造型多變的趨勢(shì)，常規(guī)玻璃幕墻施工工藝難以滿(mǎn)足實(shí)際安裝需求。通過(guò)對(duì)湖州CBD幕墻項(xiàng)目的研究分析，提出在屋面結(jié)構(gòu)花架梁上搭設(shè)懸軌裝置，實(shí)現(xiàn)吊籃籃筐根據(jù)樓層結(jié)構(gòu)進(jìn)出關(guān)系在水平前后方向的實(shí)時(shí)移動(dòng)。框架式幕墻懸軌技術(shù)由工字鋼受力系統(tǒng)、爬軌運(yùn)行系統(tǒng)和載人載物系統(tǒng)組成，可直接在主體結(jié)構(gòu)封頂后利用塔吊安裝，滿(mǎn)足復(fù)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(shí)現(xiàn)懸軌裝置在同類(lèi)型幕墻項(xiàng)目的重復(fù)使用。

關(guān)鍵詞：施工工藝；懸軌裝置；實(shí)時(shí)移動(dòng)；裝配式拆卸；玻璃幕墻

中圖分類(lèi)號(hào)：TU744""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""" 文章編號(hào)：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(jié)構(gòu)相互獨(dú)立的非承重結(jié)構(gòu)[1]，施工工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高[2]。幕墻施工過(guò)程中需要考慮施工措施、施工技術(shù)和工藝優(yōu)化等。郭傲[3]結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)，優(yōu)化幕墻施工工藝，李榮軍等[4]研究玻璃幕墻在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用與施工，謝智敏等[5]利用BIM技術(shù)、3D掃描技術(shù)、激光全站儀定位技術(shù)優(yōu)化幕墻設(shè)計(jì)。常規(guī)幕墻施工技術(shù)較為適合垂直立面玻璃幕墻，但現(xiàn)代玻璃幕墻呈現(xiàn)出立面造型迥異、俯仰角并存的趨勢(shì)，使用常規(guī)吊籃懸掛機(jī)構(gòu)需要反復(fù)移位施工，施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)大大增加。因此，本文基于湖州CBD幕墻項(xiàng)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(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜立面造型玻璃幕墻的高效安裝，為類(lèi)似幕墻工程提供借鑒。

1" 工程概況

1.1" 工程特點(diǎn)

該建筑為48.6 m高層建筑，地上11層，地下2層。裙樓為商業(yè)及辦公大堂，塔樓為標(biāo)準(zhǔn)辦公樓。設(shè)計(jì)使用年限50 a，容積面積為9 334 m2，容積率為5.41?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖，如圖1所示。

該建筑相鄰層間結(jié)構(gòu)存在錯(cuò)位，結(jié)構(gòu)內(nèi)傾最大偏移量為8.4 m×tan13.4°=2 m，內(nèi)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(tǒng)等。

該建筑設(shè)計(jì)之初為減少玻璃幕墻光污染，相鄰層間錯(cuò)位形成外幕墻線(xiàn)形呈多段線(xiàn)，內(nèi)外俯仰角式玻璃幕墻有利于減少室內(nèi)陽(yáng)光直射，降低對(duì)周邊環(huán)境的反射作用，提高室內(nèi)、外玻璃幕墻的觀(guān)賞性。外幕墻玻璃使用Low-E低輻射玻璃，使得室內(nèi)在保證充足自然采光的條件下具有更低的傳熱系數(shù)、更低的熱能透射比，大大降低室內(nèi)空調(diào)的負(fù)荷。

1.2" 內(nèi)外俯仰角幕墻特點(diǎn)

1.2.1" 內(nèi)外俯仰角玻璃幕墻

該建筑外立面為“折線(xiàn)形”，北立面和西立面在7層設(shè)置折線(xiàn)凸點(diǎn)；南立面和東立面在9層位置為折線(xiàn)凸點(diǎn)，西立面和南立面在7層位置為折線(xiàn)凹點(diǎn)，4個(gè)外立面呈造型各異的內(nèi)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(nèi)傾斜13.4°，7、8層向外傾斜13.4°，9、10、11層向內(nèi)傾斜4.8°，西立面5、6層向內(nèi)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(nèi)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(lèi)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(zhuǎn)接件通過(guò)螺栓固定，詳見(jiàn)圖5所示。

塔樓采用平板預(yù)埋件，鋁合金立柱通過(guò)鋼轉(zhuǎn)接件與預(yù)埋件連接，鋁合金橫梁通過(guò)銷(xiāo)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(jìn)行龍骨放線(xiàn)定位，完成后安裝轉(zhuǎn)接件及龍骨，下一步進(jìn)行防火、保溫層和玻璃背襯板安裝，再開(kāi)始玻璃、鋁板安裝，最后進(jìn)行填縫打膠處理。

1.2.2" 內(nèi)外俯仰角幕墻難點(diǎn)

該建筑幕墻為立面洞口錯(cuò)位形式，幕墻豎龍骨需固定在橫龍骨上（陰影區(qū)域?yàn)榇┛卒X板），如圖7所示。相鄰立柱安裝水平標(biāo)高允許偏差僅±3 mm，相鄰橫梁安裝水平標(biāo)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(yè)。

外立面造型多變，存在負(fù)角度，不垂直于地面，幕墻放線(xiàn)、龍骨安裝、面層安裝難度大大提高。常規(guī)吊籃僅能保證垂直高度方向位移，無(wú)法進(jìn)行水平方向位移。本樓需要根據(jù)實(shí)際樓層改變吊籃的進(jìn)出位置。

2" 懸軌施工技術(shù)應(yīng)用

2.1" 懸軌技術(shù)

2.1.1" 懸軌結(jié)構(gòu)

該建筑立面造型復(fù)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(shù)。懸軌結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，懸軌結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖9所示。外挑工字鋼型號(hào)使用工22 a，截面尺寸為220 mm×110 mm×7 mm×9 mm，最大長(zhǎng)度為6.5 m，最小長(zhǎng)度為6 m，豎向支撐工字鋼與外挑工字鋼型號(hào)一致，與構(gòu)架梁預(yù)埋件焊接，要求四面圍焊，焊縫質(zhì)量等級(jí)三級(jí)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(qiáng)螺栓二次栓接，后結(jié)構(gòu)梁抱箍采用A3級(jí)圓鋼，截面尺寸為20 mm。

爬軌器架設(shè)在外挑工字鋼，驅(qū)動(dòng)吊籃水平移動(dòng)，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1，高處作業(yè)吊籃選用ZLP630吊籃。

懸軌外挑工字鋼結(jié)合屋面結(jié)構(gòu)構(gòu)架設(shè)置懸軌工字鋼，懸軌工字鋼平面布置參照吊籃規(guī)格型號(hào)，結(jié)合立面、屋面結(jié)構(gòu)梁分隔，共設(shè)置總計(jì)20個(gè)籃筐，籃筐最大長(zhǎng)度為6 m，最小長(zhǎng)度為4 m，詳見(jiàn)圖10所示。

2.1.2" 懸軌應(yīng)用范圍

當(dāng)幕墻相對(duì)地面向內(nèi)傾斜時(shí)，如南立面5至8層，作業(yè)前爬軌器水平移動(dòng)至懸軌工字鋼最外端，吊籃豎向提升至作業(yè)樓層，最后懸軌爬軌器先進(jìn)行粗調(diào)，鋼絲繩導(dǎo)索進(jìn)行微調(diào)。直至籃筐進(jìn)入作業(yè)范圍半徑內(nèi)，詳見(jiàn)圖11所示。

當(dāng)幕墻相對(duì)地面向外傾斜時(shí)，如南立面9至屋面層，作業(yè)前爬軌器水平移動(dòng)，確?；@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(yè)樓層位置，最后懸軌爬軌器可水平移動(dòng)至施工作業(yè)范圍內(nèi)，詳見(jiàn)圖12所示。

當(dāng)幕墻立面線(xiàn)形存在多個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，導(dǎo)致多段幕墻需分段施工時(shí)，需要利用懸軌爬軌器反復(fù)水平前后移動(dòng)，配合鋼絲繩導(dǎo)索拖拽籃筐，將吊籃籃筐準(zhǔn)確移動(dòng)至作業(yè)半徑范圍內(nèi)。

當(dāng)幕墻與地面垂直時(shí)，如西立面9至11層，作業(yè)前懸軌爬軌器水平移動(dòng)至懸軌工字鋼最外端，吊籃豎向提升至作業(yè)樓層，最后懸軌爬軌器水平移動(dòng)至施工作業(yè)范圍內(nèi)。

2.1.3" 懸軌安裝

放線(xiàn)定位：十字交叉法或平行軸線(xiàn)法放線(xiàn)定位基準(zhǔn)，向兩端放線(xiàn)或向一端放線(xiàn)。測(cè)量采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀及鋼尺進(jìn)行定位，并清理固定點(diǎn)位置結(jié)構(gòu)梁，使其平整無(wú)雜物。

安裝支腿：懸挑軌道經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，采用塔吊輔助安裝，支腿安裝順序從左至右，經(jīng)檢查合格后，再拉通線(xiàn)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(jīng)檢查驗(yàn)收合格方可使用。設(shè)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(yuǎn)后近原則，通過(guò)螺栓連接軌道并調(diào)節(jié)抱箍架，如圖14所示。

設(shè)置二次保護(hù)鋼絲繩：上端纏繞抱箍在支撐臂后端，下方固定在結(jié)構(gòu)梁上，預(yù)留安全觀(guān)測(cè)環(huán)。此時(shí)鋼絲繩安裝正常工況沒(méi)有預(yù)緊力，但不能處于松弛狀態(tài)。

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(yùn)行靈活，如圖15所示。

上述軌道、支腿等構(gòu)件超過(guò)30 kg均應(yīng)使用手拉葫蘆及其專(zhuān)用吊架協(xié)助安裝，通過(guò)調(diào)整掛鉤高度調(diào)整鋼件標(biāo)高。最大鋼件重量不超過(guò)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?yè)P(yáng)機(jī)起吊架底部用懸挑預(yù)埋螺栓固定，中部用U型螺栓與懸挑橫梁連接。手動(dòng)葫蘆起吊架安裝與另一側(cè)懸挑橫梁外側(cè)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(dòng)至卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊架處，掛鉤、綁帶放置于第2個(gè)法蘭盤(pán)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(cè)，綁好牽引繩，地面人員拉緊牽引繩啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)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(guān)鍵環(huán)節(jié)，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(guò)配合塔吊在土建結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)行搭設(shè)。幕墻施工階段利用懸軌體系吊籃籃筐可水平前后移動(dòng)的特性，為作業(yè)人員提供充足作業(yè)半徑。例如，龍骨施工階段，幕墻相對(duì)地面向外傾斜時(shí)，作業(yè)前爬軌器水平移動(dòng)，確?；@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(yè)樓層位置，最后懸軌爬軌器可水平移動(dòng)至施工作業(yè)范圍內(nèi)。封修、面材安裝階段同上。

3" 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)使用懸軌技術(shù)，施工團(tuán)隊(duì)完成安裝內(nèi)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(zhì)量滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范要求，充分證明懸軌技術(shù)在涉及多尺度俯仰角的框架式幕墻中的可靠性和實(shí)用性。利用懸軌技術(shù)間接降低了傳統(tǒng)吊籃成本超過(guò)40%，縮短施工周期近三分之一，節(jié)約項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的時(shí)間、人工和經(jīng)濟(jì)成本，在合同工期內(nèi)高質(zhì)量完成施工任務(wù)，為加速湖州城市建設(shè)與發(fā)展，浙北地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展貢獻(xiàn)一份薄力，同時(shí)為行業(yè)內(nèi)類(lèi)似幕墻工程施工提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅會(huì)昌，李軍，田興春.醫(yī)院病房幕墻系統(tǒng)施工工藝技術(shù)研究[J].建筑機(jī)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(shù)開(kāi)發(fā)，2024，51（5）：37-39.

[3] 郭傲.復(fù)雜幕墻結(jié)構(gòu)施工工藝優(yōu)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(xiàn)代建筑中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2024，14（14）：164-167.

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

[6] 玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范：JGJ 102—2003[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.