張 衛(wèi)

ZHANG Wei

(杭州市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，浙江杭州310005)

高層或超高層建筑垂直立面的玻璃幕墻一般采用施工吊籃進(jìn)行安裝，近年來在現(xiàn)代大型的高層或超高層建筑中出現(xiàn)了許多建筑工藝造型較復(fù)雜的立面，不僅在水平方向設(shè)計成折線或曲面，在垂直方向也設(shè)計成不規(guī)則曲面，整體立面形成有規(guī)律的幾何形狀。杭州來福士廣場建筑三維扭轉(zhuǎn)幕墻就是一例，對于這種幾何形狀立面的玻璃幕墻如何安裝是本文研討的主題。

1 工程概況

杭州來福士廣場工程位于杭州市富春路與新業(yè)路交叉口，毗鄰杭州市新行政中心——市民廣場，占地面積41000 m2，總建筑面積381600 m2，其中地下3 層(建筑面積98000 m2)，地上59 層(建筑面積283600 m2)，由7～10 層副樓/裙房及兩座地上250 m高的塔樓組成。各樓層平面較復(fù)雜，其土建外側(cè)結(jié)構(gòu)線變化較大，外立面幕墻是曲線變化的三維扭轉(zhuǎn)幾何形狀，主要由4 種(FS01～04)系統(tǒng)單元板塊安裝而成。廣場立面圖及以塔樓T2 為例的土建外側(cè)結(jié)構(gòu)線平面投影圖見圖1、圖2。

圖1 來福士廣場立面圖

圖2 T2 塔樓土建外側(cè)結(jié)構(gòu)變化線投影圖

2 玻璃幕墻單元板塊安裝方案分析

杭州來福士項目兩座250 m 高的塔樓外墻面沒有上下層直線型的立面，都設(shè)計成內(nèi)凹或外凸。玻璃幕墻由單元板塊安裝成外立面為不規(guī)則曲面呈整體三維扭轉(zhuǎn)幾何形狀［1］。因此，不能采用一種方法進(jìn)行安裝，必須針對不同的外立面變化采用不同的安裝方案。

2.1 單軌吊機(jī)安裝方案

該方案是在某一層土建結(jié)構(gòu)外側(cè)懸挑設(shè)置單軌，吊機(jī)(電動葫蘆)沿著單軌行走，安裝以下若干層外立面的玻璃幕墻單元板塊。單軌吊機(jī)搭設(shè)形式見圖3。單軌吊機(jī)搭設(shè)構(gòu)造圖見圖4。

單軌吊機(jī)的特點:安裝用的吊機(jī)(電動葫蘆)在單軌上行走，移動方便不用人工搬移;當(dāng)較多樓層的玻璃幕墻立面在豎向內(nèi)凹或外凸變化不大時(1 m左右)，其使用效率較高，但若每樓層或只有少數(shù)幾層(如2～3 層)設(shè)置單軌吊機(jī)，其使用效率不高，施工費用也較大。因此，它的適用范圍受到一定限制。如本實例工程僅設(shè)置在17 層，用于安裝2～16 層及設(shè)置在頂層用于安裝40～58 層的玻璃幕墻單元板塊。因這些樓層的土建結(jié)構(gòu)外側(cè)變化線不大，玻璃幕墻豎向的幾何形狀變化較小。

圖3 單軌吊機(jī)搭設(shè)形式

圖4 單軌吊機(jī)搭設(shè)構(gòu)造圖

2.2 單臂吊機(jī)安裝方案

該方案就是利用單獨的1 臺單臂吊機(jī)安放在某一層安裝以下樓層外立面的玻璃幕墻單元板塊。具體搭設(shè)形式見圖5。

單臂吊機(jī)的特點:屬于臺式吊機(jī)，可重復(fù)使用;構(gòu)造簡單，可以自制;機(jī)動靈活，易于移動;放置在某一樓層安裝以下若干樓層外立面的玻璃幕墻單元板塊，能適應(yīng)各樓層土建結(jié)構(gòu)外側(cè)變化線較大時的玻璃幕墻單元板塊安裝，使用范圍較大，各種曲線變化立面的玻璃幕墻單元板塊均可安裝。如本實例工程18～36 層外側(cè)結(jié)構(gòu)變化最大處，土建結(jié)構(gòu)每2 層有近1.5 m 的內(nèi)縮，37～58 層每2 層也有大于0.5 m的外挑。若采用單軌吊機(jī)安裝，則須每3～4 層搭設(shè)一次軌道以滿足吊裝需求，單軌吊機(jī)的利用大大降低，同時也影響工程進(jìn)度。因此，18～58 層宜采用單臂吊機(jī)進(jìn)行玻璃幕墻單元板塊的安裝。

圖5 單臂吊機(jī)搭設(shè)形式

3 幕墻安裝前主要的技術(shù)準(zhǔn)備

對于高層或超高層建筑整體立面為曲線變化有規(guī)律的幾何形狀的玻璃幕墻，為了確保幕墻安裝工程的順利進(jìn)行和質(zhì)量，在安裝之前除了玻璃幕墻細(xì)化設(shè)計外，現(xiàn)場應(yīng)做好如下主要的技術(shù)準(zhǔn)備。

3.1 籌劃總體安裝施工順序

3.1.1 平面內(nèi)施工順序的選擇 由于曲面變化的幾何形狀(如三維扭轉(zhuǎn))的玻璃幕墻，其每層樓的土建外側(cè)結(jié)構(gòu)變化線是有規(guī)律的內(nèi)縮或外凸，但必須有明顯分割的轉(zhuǎn)折點(或稱轉(zhuǎn)角點)，據(jù)此在平面內(nèi)應(yīng)合理選擇玻璃幕墻的安裝順序(方向)。一般以轉(zhuǎn)折點(拐點)為起始點，擬采用對稱方式向某個方向順序安裝。本實例工程平面內(nèi)安裝順序見圖6。

圖6 樓層平面內(nèi)幕墻安裝順序

圖6 中4 個轉(zhuǎn)角處均為框架幕墻，因此幾個立面的單元幕墻系統(tǒng)在安裝上均是獨立的;平面內(nèi)單元板塊的安裝順序的原則是先從轉(zhuǎn)角處的單元板塊開始安裝(轉(zhuǎn)角板塊若安排在最后安裝將會出現(xiàn)難以收口等問題);裝飾條隨單元板塊的安裝即可進(jìn)行安裝，只要具備安裝面即可進(jìn)行裝飾條的安裝。

圖6 中所示的安裝順序為示意圖，現(xiàn)場實際安裝時可以根據(jù)工程的需要進(jìn)行調(diào)整，但只要轉(zhuǎn)角板塊先進(jìn)行安裝即可。

3.1.2 豎向內(nèi)施工順序的選擇 根據(jù)高層或超高層建筑高度(層數(shù))及玻璃幕墻豎向造型變化程度，可按樓層外側(cè)結(jié)構(gòu)變化線劃分幾個施工段，將外側(cè)結(jié)構(gòu)線(內(nèi)縮和外凸)變化不大的幾個樓層作為一個施工段，并采取相適應(yīng)的玻璃幕墻單元板塊及裝飾條的吊裝方法［2］。以本工程為例，其豎向分為四個施工段進(jìn)行施工，分別是:(1)主樓2～16 層施工段;(2)主樓17～31 層施工段;(3)主樓32～45 層施工段;(4)主樓46～59 層施工段。

3.2 制訂幕墻工程測量方案

施工測量是整個幕墻施工的基礎(chǔ)工作，直接影響著幕墻的安裝質(zhì)量。特別對類似三維扭轉(zhuǎn)型幾何形狀的玻璃幕墻，應(yīng)精確測量主體建筑物結(jié)構(gòu)的外輪廓線，然后根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整幕墻施工圖，如影響不大可針對土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并經(jīng)設(shè)計師確認(rèn)，因此必須努力提高測量放線的精度。測量放線在進(jìn)場后應(yīng)與總包、監(jiān)理等單位協(xié)調(diào)，由專業(yè)測量人員進(jìn)行放線工作，采用最先進(jìn)的測量儀器及設(shè)備，以確保測量定位的精度及幕墻工程的整體建筑效果。對本實例工程測量方案的分析如下:

本工程塔樓呈曲面螺旋上升結(jié)構(gòu)，幾乎每一個樓層均不相同，因此需要對每一個樓層進(jìn)行測量，測量時根據(jù)樓層內(nèi)總包提供的已知水準(zhǔn)點進(jìn)行測量和放線?；痉椒ㄊ怯弥苯亲鴺?biāo)法建立測點控制網(wǎng)，以控制網(wǎng)為基線按幕墻施工圖要求測設(shè)幕墻各支撐點的坐標(biāo)系(xi、yi)以確定其正確位置。具體做法概述如下:若總包給出每層樓內(nèi)的已知坐標(biāo)點(圖7)，則以此坐標(biāo)點進(jìn)行測量放線，若總包未給出每層樓內(nèi)的坐標(biāo)點，則將把樓體內(nèi)的外圍控制點引入到首層內(nèi)，并通過樓層內(nèi)的層層傳遞，傳遞到需要測量的樓層。

根據(jù)圖7 所示的四個坐標(biāo)點，在平面內(nèi)將塔樓劃分成如圖8 所示的測量區(qū)域。

現(xiàn)以測量I 區(qū)域為例介紹其測量方法:

第一步，利用水準(zhǔn)儀及50 m 卷尺，根據(jù)已知測點，找出圖9 所示的“A”點和“B”點。高度方向的坐標(biāo)可以通過總包給出的“1”米線利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行引進(jìn)。

圖7 樓層已知測點布置圖

圖8 平面內(nèi)測量分區(qū)圖

圖9 Ⅰ測區(qū)待測點示意圖

第二步，根據(jù)已知測點與測量出的“A”點和“B”點布設(shè)平面內(nèi)的控制網(wǎng)，見圖10。圖10 中所示的A1、A2、A3、A4……及B1、B2、B3、B4……。可通過50 m 卷尺與水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量，由此可以通過水準(zhǔn)儀找出(A1，B1)、(A2，B2)、(A3，B3)、(A4，B4)等控制點(此控制點可以根據(jù)土建變化需求進(jìn)行多點采集)。圖示的測量點僅為示意圖，可根據(jù)工程的具體情況把特征變化點的定位點均可通過此平面控制網(wǎng)放線出來，以滿足工程的需要。

圖10 測點控制網(wǎng)

第三步，從圖10 可以得知，根據(jù)已經(jīng)測量出的(A3，B3)坐標(biāo)與(A4，B4)坐標(biāo)點，可以得出兩點之間的所有轉(zhuǎn)接件的坐標(biāo)點(xi、yi)。

其他各測區(qū)的測量方法與此類似，不贅述。

3.3 單元板塊吊裝前的運輸及存放

3.3.1 現(xiàn)場垂直運輸 包括三種情況。

3.3.1.1 鋼制進(jìn)貨平臺搭設(shè) (1)單元板塊進(jìn)貨平臺的設(shè)置是針對高層建筑玻璃幕墻單元板塊的施工、單軌吊機(jī)、單臂吊機(jī)(或其他吊裝設(shè)備)吊裝的行走行程及工程附近的客觀條件而確定的。

(2)在單元板塊存放層架設(shè)進(jìn)料鋼平臺，安裝在存放層的層間樓板上。

(3)鋼平臺為可伸縮式平臺，在進(jìn)行垂直運輸時，平臺處于伸展?fàn)顟B(tài);其他時間則將平臺收進(jìn)樓層，不影響其他施工單位的垂直運輸。如遇暴風(fēng)雨等特殊氣候，鋼平臺的伸縮特性能確保其完全不受惡劣氣候影響。

(4)平臺一般是在工地現(xiàn)場加工制作，制作完畢后，利用總包的塔吊進(jìn)行平臺的整體吊裝。平臺進(jìn)入樓層后再將支撐鋼結(jié)構(gòu)與伸縮軌道相連接，最終形成完整的可伸縮式鋼平臺。

3.3.1.2 鋼制進(jìn)貨平臺移動圖 根據(jù)本工程特點，每隔2 層設(shè)置單元板塊存放層，因此鋼平臺的移動較頻繁。平臺移動時，先將鋼支撐拆除，然后將鋼平臺與軌道鎖死后利用總包的塔吊進(jìn)行平臺的整體吊裝。到達(dá)下一存放層后再將支撐鋼結(jié)構(gòu)與軌道相連接，再次形成完整的可伸縮式鋼平臺。

3.3.1.3 通過塔吊進(jìn)行的垂直運輸 由于單元板塊體積大、重量沉，可考慮采用專門設(shè)計的單元板塊存放架擺放后利用施工塔吊將單元板塊吊至樓層內(nèi)存放，并派專人進(jìn)行有效的管理。為了防止單元板塊在吊裝時的滑落，引發(fā)危險事故的發(fā)生，應(yīng)將單元板塊放于板塊垂直運輸防護(hù)欄(吊裝鐵籠)內(nèi)吊運。

3.3.2 單元板塊的存放與運輸 有三種辦法。

3.3.2.1 單元板塊存放層設(shè)置 幕墻單元板塊存放層應(yīng)根據(jù)立面變化及吊裝設(shè)備所能覆蓋的樓層而設(shè)置。如本實例工程塔樓幕墻的施工，根據(jù)吊裝設(shè)備布置單元板塊的堆放需求及其在樓層內(nèi)布局、樓層水平運輸?shù)惹闆r，擬每2 層設(shè)置一個單元板塊存放層，每個存放層可存放本層及其下一層的單元板塊。

單元板塊存放層內(nèi)，存放區(qū)域及水平運輸區(qū)域內(nèi)的砌體結(jié)構(gòu)需在單元吊裝完成后砌筑。

3.3.2.2 單元板塊樓層內(nèi)布置 單元板塊應(yīng)相應(yīng)存放在靠近安裝位置的一面，按照安裝順序編號，對號入座，倒序裝架存放在樓層上，即后安裝的先進(jìn)，先安裝的后進(jìn)(先進(jìn)后出、后進(jìn)先出)。做好存放層的平面布置規(guī)劃，實現(xiàn)板塊的合理、有序堆放，否則將大大降低板塊的吊裝速度。為做好此項管理應(yīng)注意以下幾個方面:

(1)單元板塊必須按安裝的先后順序，倒序進(jìn)場，否則會占用存放層內(nèi)有限空間。

(2)單元板塊存放位置必須對應(yīng)安裝位置嚴(yán)格執(zhí)行分區(qū)擺放的原則。

(3)在任何時候均應(yīng)確保行人及板塊運輸通道的暢通。

(4)不同種類的板塊原則上不允許疊放。

3.3.2.3 單元板塊存放層內(nèi)運輸 (1)單元板塊在樓層內(nèi)的平面運輸包括以下作業(yè):單元板塊由進(jìn)貨平臺運至指定存放地點，并確保有序、分區(qū)擺放。此過程使用液壓車進(jìn)行。單元板塊由疊加存放狀態(tài)分解成單個板塊。單個單元板塊運至吊裝位置。

(2)單元板塊樓層內(nèi)運輸所使用機(jī)具為門形吊機(jī)。此吊機(jī)在設(shè)計時應(yīng)考慮到樓內(nèi)高度空間及單元板塊周轉(zhuǎn)架的寬度。

(3)單元板塊樓層內(nèi)(出)運輸過程:①通過液壓車將單元板塊運至安裝位置;②采用門式吊機(jī)取板;③單元板塊運至起拋器位置并下落;④清潔單元板塊并進(jìn)行裝飾條連接件的安裝;⑤單元板塊起吊出樓層。

4 玻璃幕墻單元板塊的安裝過程

以單臂吊機(jī)安裝為例的單元板塊安裝過程如下［3］:

4.1 將單元板塊吊出板塊存放層

(1)單元板塊通過門式吊機(jī)運輸至單元板塊起拋器。施工人員在起拋器處于水平狀態(tài)時將裝飾條連接件固定在單元板塊上，隨后再進(jìn)行單元板塊的起吊。

(2)吊裝時單臂吊機(jī)在指揮人員的指示下緩緩提升板塊，同時存放層內(nèi)人員借助起拋器，將板塊向樓外移動。

4.2 單元板塊的下行

(1)單元板塊的下行過程由板塊吊裝層上一層的指揮人員負(fù)責(zé)指揮。

(2)單元板塊在下行過程中應(yīng)確保在所有經(jīng)過層都有人員傳接板塊，防止板塊在風(fēng)力作用下與樓體發(fā)生碰撞。

4.3 單元板塊的水平對接

(1)單元板塊下行至單元體掛點與轉(zhuǎn)接高度之間相距200 mm 時，命令板塊停止下行，并進(jìn)行單元板塊的水平方向?qū)印?/p>

(2)板塊水平對接時，保持板塊的垂直度，對接時，對板塊間的縫隙進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通過游標(biāo)卡尺等測量設(shè)備控制板塊間的縫隙，待縫隙調(diào)整到適當(dāng)位置后，放入插板并固定水平之間的間隙。

4.4 單元板塊的豎直插接

(1)單元板塊下行插接時，通過單臂吊機(jī)上的卷揚機(jī)控制板塊的下行，板塊就位后，通過木錘等設(shè)備校正板塊，板塊安裝后，再進(jìn)行鋁板等封修的安裝。

(2)注意豎直方向的對接間隙，待間隙調(diào)整均勻一致時方可固定豎直方向的插板。

其工藝流程見下圖11。

圖11 吊臂吊機(jī)單元板塊安裝過程

在安裝時對單元板塊進(jìn)行微調(diào)［4］:

(1)借助水平儀測量板塊高度方向的誤差，并通過調(diào)節(jié)螺栓實現(xiàn)板塊高度方向的微調(diào)。

(2)利用米尺丈量單元板塊的左右接縫及進(jìn)出位置;如超差，則利用調(diào)整機(jī)構(gòu)、撬棍、橡皮棰等工具對單元體進(jìn)行左右、前后方向的微調(diào)。

(3)調(diào)整完畢后將連接掛件與轉(zhuǎn)接件鎖緊。

單軌吊機(jī)的安裝過程如同單臂吊機(jī)的安裝過程，其不同之處是以單軌上的電動葫蘆為起吊動力。

5 豎向裝飾條安裝

裝飾條的安裝與單元板塊同步交叉進(jìn)行，即只要具備安裝裝飾條的安裝面即可進(jìn)行裝飾條的安裝。可采用小型單臂吊機(jī)吊運，施工人員則通過吊籃進(jìn)行安裝，見圖12。

圖12 裝飾條安裝示意圖

6 單元板塊的水平裝飾條安裝

6.1 施工工藝順序

單元板塊的水平裝飾條施工工藝流程為:裝飾條支撐鋼結(jié)構(gòu)安裝→下部單元板塊安裝→起步橫梁安裝→層間封修施工→層間復(fù)合鋁板裝飾條安裝→安裝上部單元板塊。本文重點介紹工藝流程裝飾條支撐鋼結(jié)構(gòu)安裝和層間復(fù)合鋁板裝飾條安裝。

6.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝

為防止鋼結(jié)構(gòu)焊接時對下方幕墻產(chǎn)生破壞，須先進(jìn)行裝飾條支撐結(jié)構(gòu)的施工。鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后再進(jìn)行單元板塊及裝飾條的施工。裝飾條支撐鋼結(jié)構(gòu)采用吊籃施工，安裝時將吊籃架設(shè)在上部土建樓層內(nèi)。

可根據(jù)土建結(jié)構(gòu)層向內(nèi)縮或外挑的尺寸，綜合考慮吊籃支架外探范圍等因素，每安裝4 層鋼結(jié)構(gòu)重新架設(shè)一次吊籃支架。

6.3 層間復(fù)合鋁板裝飾條安裝

6.3.1 安裝方式 本工程之一的FS02 LANDSCAPE 系統(tǒng)有水平間隔分布的裝飾條，由于該部位的特殊性，其上方有外挑約900 mm 左右的土建樓板，同時裝飾條與內(nèi)部單元板塊交接采用密封膠防水密封。上部裝飾條與幕墻的交接部位，由于上方單元板塊在裝飾條安裝完成之后施工，故密封膠及封修可直接在室內(nèi)完成。而下部單元板塊與裝飾條間的交接部位則必須在單元板塊安裝后進(jìn)行施工，無法再從室內(nèi)直接安裝，針對以上特點，擬采用伸縮式吊籃施工。

伸縮式吊籃自身擁有穩(wěn)定的平衡系統(tǒng)，避免了施工過程中由于吊籃晃動而產(chǎn)生的安全隱患。同時吊籃吊臂可隨施工需要伸縮，完美解決了FS02 系統(tǒng)層間復(fù)合鋁板裝飾條部分的施工難點。

6.3.2 施工流程 裝飾條安裝施工流程見圖13。

圖13 施工流程圖

6.3.2.1 伸縮式吊籃下落 (1)采用伸縮式吊籃進(jìn)行裝飾條安裝前，下方單元板塊已經(jīng)插接完畢，上方起步橫梁也已完成安裝，見圖13。(2)吊籃工作前必須檢查配電箱、導(dǎo)線、提升機(jī)、自動裝置、安全鎖是否安全可靠。嚴(yán)禁在沒有保險限位防護(hù)裝置下開動裝置。

6.3.2.2 吊籃伸展后的封修施工 (1)施工時，吊籃保持收縮狀態(tài)緩慢下落，避免與樓體發(fā)生碰撞。

(2)吊籃下落至安裝位置后，根據(jù)施工作業(yè)面需求進(jìn)行伸展，同時應(yīng)注意不得觸碰下方已安裝完的單元板塊。

(3)安裝人員通過吊籃進(jìn)行單元板塊與樓板底部間的封修施工，同時樓層上的施工人員在室內(nèi)進(jìn)行起步橫梁與土建樓板間的封閉。

6.3.2.3 鋁板裝飾條安裝 在單元板塊與樓板底部間的封修施工完成后，調(diào)整吊籃伸展角度，開始復(fù)合鋁板裝飾條的安裝，室內(nèi)安排2 名工人輔助安裝。

6.3.2.4 裝飾條安裝完成后收起吊籃 (1)裝飾條安裝完成后，將吊籃變?yōu)樵紶顟B(tài)并收進(jìn)樓層內(nèi)。(2)通過吊籃底部滑輪將吊籃運輸至下一工作位置。

7 結(jié) 語

本文結(jié)合工程實例對高層或超高層建筑不規(guī)則立面呈三維扭轉(zhuǎn)幾何形狀的玻璃幕墻各主要部件安裝技術(shù)進(jìn)行深入探討，并通過工程實例的施工實踐，這些方案具有技術(shù)上可行，可操作性強(qiáng)，施工方便，適應(yīng)性強(qiáng)等特點，對類似幕墻工程的施工具有參考價值，值得借鑒應(yīng)用。

［1]中國建筑科學(xué)研究院，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院. GB/T 21086—2007 建筑幕墻［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［2]何國軍.高層建筑玻璃幕墻的施工技術(shù)要點探析［J］. 建筑知識，2015(1):378.

［3]呂令毅，徐寧.點連接式玻璃幕墻的分析·設(shè)計·施工［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2003.

［4]張孝偉.玻璃幕墻施工質(zhì)量控制措施研究［J］.華東科技:學(xué)術(shù)版，2014(10):64.