劉長坤 （合肥城建投資控股有限公司，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著社會的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)水平和人類文明的不斷提升，建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭迅猛，高層建筑及公共建筑逐漸普及，玻璃幕墻項目施工日益增多，并且呈現(xiàn)出一種注重外觀異形和超大結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。大型玻璃幕墻作為現(xiàn)代建筑的一項重要的外形結(jié)構(gòu)具有非常顯著的應(yīng)用特點。在我國，很多超高層建筑和普通公共建筑中，普遍存在使用大型玻璃幕墻結(jié)構(gòu)來營造建筑個性和使用空間的情況。但是，與普通墻體結(jié)構(gòu)相比，大型玻璃幕墻的建造過程存在很多技術(shù)難點，對施工方法的要求和工藝水平的要求也非?？量蹋源笮筒Ａ粔Φ氖┕し椒▽⑹侵萍s玻璃幕墻發(fā)展的重要因素之一，需要有效地解決大型幕墻的施工方法，才可以有效地達(dá)到其建筑效果。

1 工程概況

某大型工程，總建筑面積為46.31萬m2，其中地上建筑面積為29.71萬m2，地下室建筑面積為16.60萬m2，包括建設(shè)研發(fā)、辦公、商業(yè)配套、員工宿舍、開閉所等和地下建設(shè)設(shè)備用房、人防設(shè)施及機(jī)動車庫等。地下2層，地上最高22層，建筑最高高度99.65m。其中A7#樓自2018年10月開工，2020年9月完成幕墻施工，其構(gòu)件式玻璃幕墻最大板塊為2.8m×3m，自重為300kg。

2 施工難點分析

①本工程建筑功能較多，各個專業(yè)較為復(fù)雜，參與承包單位多，施工范圍狹小，交叉作業(yè)較多，吊裝和施工作業(yè)面較為擁擠，必須從下到上逐層施工，必須充分利用垂直空間和水平空間同時作業(yè)，提高樓層施工空間利用率，可大大加快施工安裝的進(jìn)度，縮短工期。在玻璃幕墻的吊裝施工過程中因現(xiàn)場空間限制，大型玻璃幕墻在吊運的過程中容易發(fā)生安全事故，應(yīng)在吊裝施工過程中加強(qiáng)安全控制，減少安全隱患。

②本項目建筑高度最高99m，構(gòu)件式玻璃幕墻最大板塊為2.8m×3m，自重為300kg，吊裝作業(yè)空間高，受外在風(fēng)力等自然因素影響較大，工作效率低下。

3 方法特點

①施工效率高。支承單元系統(tǒng)活動吊桿與動力單元系統(tǒng)分離設(shè)置，工作面移位僅需調(diào)整活動吊桿位置即可，大大降低了吊裝設(shè)備同層水平移位工作量及難度系數(shù)，縮短了準(zhǔn)備工作時間，操作便捷，加快了施工進(jìn)度。

②安全性高。采用BIM技術(shù)和有限元分析方法，建立吊裝系統(tǒng)三維模型，模擬工況分析，優(yōu)化構(gòu)件系統(tǒng)并輸出節(jié)點大樣，現(xiàn)場加工、拼裝，提高安裝精度、保證結(jié)構(gòu)安全可靠。機(jī)械設(shè)備投入少，人員操作難度低，安全風(fēng)險小。

③經(jīng)濟(jì)效益較明顯。相比傳統(tǒng)的施工方法，本施工方法吊裝設(shè)備加工、制作成本低，安裝費用少，可多次周轉(zhuǎn)使用。

4 適用范圍

本施工方法適用于工業(yè)與民用建筑中屋面設(shè)計構(gòu)架梁結(jié)構(gòu)的建筑外立面大型玻璃幕墻吊裝作業(yè)施工及其他大型構(gòu)件吊裝作業(yè)施工。

5 工藝原理

首先，采用BIM技術(shù)建立吊裝系統(tǒng)實體模型，模擬架設(shè)位置、安裝固定方式等，提高方案實施可行性；其次，利用有限元分析計算支承單元可靠性，優(yōu)化構(gòu)件規(guī)格選型。通過深化設(shè)計，輸出節(jié)點大樣，現(xiàn)場加工、拼裝，提高操作精度、保證結(jié)構(gòu)安全可靠；然后，支承與動力單元系統(tǒng)分離，借助滑輪導(dǎo)向單元系統(tǒng)，實現(xiàn)活動吊桿支承系統(tǒng)隨玻璃幕墻吊裝點位進(jìn)行快捷合理移位；最后，動力系統(tǒng)設(shè)置定型化底座，與屋面構(gòu)架牢靠固定，通過牽引鋼絲繩，平穩(wěn)起吊電子吸盤，完成玻璃幕墻吊裝工作。

圖1 工藝原理圖

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 工藝流程

吊裝裝置系統(tǒng)深化設(shè)計→支撐單元系統(tǒng)拼裝→動力單元系統(tǒng)拼裝→導(dǎo)向單元系統(tǒng)拼裝→系統(tǒng)調(diào)試→聯(lián)合驗收→吊裝。

6.2 操作要點

6.2.1 吊裝裝置系統(tǒng)深化設(shè)計

采用SketchUp軟件建立吊裝系統(tǒng)三維模型，利用Midas軟件有限元分析方法進(jìn)行模擬工況分析，優(yōu)化構(gòu)件系統(tǒng)并輸出節(jié)點大樣。

6.2.2 支承單元系統(tǒng)拼裝

圖2 吊裝裝置系統(tǒng)構(gòu)件深化設(shè)計三維圖

支承單元系統(tǒng)支架采用100×100×5鋼方管，方管之間部分焊接，部分采用φ16×160高強(qiáng)螺栓鉸接，焊接部分焊縫焊腳高度≥6mm，鋼質(zhì)材質(zhì)采用Q235，前部最大懸挑距離0.9m，懸挑桿底部采用80×60×4方管支撐。整體鋼架左右兩邊采用80×60×4方管斜向固定。

6.2.3 動力單元系統(tǒng)拼裝

動力單元系統(tǒng)由電動卷揚機(jī)和型鋼固定支座組成，與支承單元系統(tǒng)分離式設(shè)置。卷揚機(jī)底座每側(cè)采用4根φ12×110螺栓與12#槽鋼連接，平放于屋面板上。底座四角焊接豎向槽鋼形成鋼框柱，與構(gòu)架梁通過M8膨脹螺栓固定，限制卷揚機(jī)豎向位移。鋼框柱之間設(shè)置斜撐，提高整體穩(wěn)定性。卷揚機(jī)底座水平向增設(shè)附框，與構(gòu)架柱抱接或與女兒墻螺栓固定，限制卷揚機(jī)水平移動。

6.2.4 導(dǎo)向單元系統(tǒng)拼裝

導(dǎo)向單元系統(tǒng)主要由定滑輪、卡箍構(gòu)成，實現(xiàn)活動吊桿支承系統(tǒng)隨玻璃幕墻吊裝點位進(jìn)行快捷合理移位。根據(jù)構(gòu)架梁尺寸，采用130×50×4鋼方管拼裝成矩形卡箍?？ü可喜亢附?，下部采用螺栓連接與結(jié)構(gòu)梁卡固，利用膨脹螺栓和角碼將卡箍與梁底或梁側(cè)固定，防止側(cè)移。定滑輪通過鋼絲繩與卡箍栓接，作為支撐單元系統(tǒng)與動力系統(tǒng)受力導(dǎo)向中轉(zhuǎn)。

6.2.5 系統(tǒng)調(diào)試

吊裝裝置系統(tǒng)安裝完畢后，在正式吊裝玻璃幕墻之前進(jìn)行試吊工作。吊物可選取1.2倍等重物，吊離地面1m左右。觀察支撐單元、動力單元、導(dǎo)向單元系統(tǒng)各構(gòu)件是否正常運作，有無發(fā)生滑移、變形等情況，確保系統(tǒng)運行良好。

6.2.6 聯(lián)合驗收

經(jīng)調(diào)試合格后，由各參建方現(xiàn)場聯(lián)合驗收，并做好檢查記錄。

6.2.7 吊裝

電子吸盤吸附大型玻璃幕墻構(gòu)件，緩慢提升，同時下方工作人員牽引柔性長繩防止玻璃幕墻碰撞建筑立面，吊籃隨著玻璃幕墻構(gòu)件的提升而同步上升，過程中人員可對玻璃幕墻構(gòu)件位置進(jìn)行調(diào)整，避免擺動過大受損。

7 施工效益

分離式可移動吊裝裝置周轉(zhuǎn)率較高，多種規(guī)格型號小型構(gòu)件快速組裝，且構(gòu)件零部件本身在幕墻施工現(xiàn)場便于就地取材，提高了鋼材等資源利用率，具有較好的節(jié)能效益。加工快捷、拼裝靈活，無需大型機(jī)具設(shè)備，產(chǎn)生噪音小，改善了施工環(huán)境，有積極的環(huán)保效益。該工法實現(xiàn)了高效完成任務(wù)的目標(biāo)，既縮短了工期，又保證了安裝質(zhì)量。同時為現(xiàn)場安全文明施工、節(jié)能降耗等提供了前提保障，有利于推動建筑業(yè)施工新技術(shù)發(fā)展，具有一定的借鑒價值，創(chuàng)造了良好的社會效益。

BIM技術(shù)結(jié)合有限元分析，提高深化設(shè)計精度及可靠度。技術(shù)先行，現(xiàn)場制作安裝。精心調(diào)試，加大每個環(huán)節(jié)檢查力度，確保生產(chǎn)安全?？焖倨椒€(wěn)吊裝，及時排查問題，保證了工程的施工安全、質(zhì)量與進(jìn)度。大型玻璃幕墻構(gòu)件可移動分離式吊裝施工方法的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的吊裝方法，提出吊裝裝置分離可移動式新思路，使用安全便捷，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，該創(chuàng)新做法得到了各參建單位的一致好評，也為大型構(gòu)件吊裝施工提供了相應(yīng)的施工經(jīng)驗。

8 結(jié)語

本施工法利用BIM技術(shù)和有限元分析輔助大型玻璃幕墻吊裝施工，深化設(shè)計，精確吊裝設(shè)備構(gòu)件尺寸規(guī)格，明確復(fù)雜節(jié)點。支承單元與動力單元系統(tǒng)分離，利用滑輪導(dǎo)向單元系統(tǒng)，實現(xiàn)吊裝支承系統(tǒng)隨玻璃幕墻吊裝點位進(jìn)行快捷合理移位。與傳統(tǒng)施工方法相比，具有操作更便捷，施工更安全可靠、成本更低廉等特點，具有一定的推廣價值。結(jié)合玻璃吊裝用的吊桿鋼架結(jié)構(gòu)、幕墻施工用的吊臂裝置、吊裝鋼架設(shè)計方法、大板塊玻璃吊裝等施工方法，為以后大型玻璃幕墻構(gòu)件和相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝施工提供一種新的作業(yè)方法。