大角度外倾幕墙的轨道式吊篮施工装置系统

许必强

宁波建工建乐工程有限公司 浙江 宁波 315020

1 工程简介

宁波嘉裕酒店工程位于宁波市东部新城核心区B4-7地块，总建筑面积72 897 m2，建筑高度72.3 m，地下2层，地上17层，主体结构类型为空间钢结构。本工程幕墙总面积约40 000 m2，其中，单元式幕墙面积约为35 000 m2。主楼西南角有2个相对面是外倾式单元幕墙，幕墙面积约2 900 m2，外倾面（60.29°，55°）采用横隐竖明单元幕墙，选用6（钢化）＋1.52PVB＋6（钢化）LOW-E＋12A＋8（钢化）夹胶中空玻璃，这2个相对的倾斜面顶部在11～15层位置连接。2个立面不仅相对倾斜，而且均向西南角倾斜（图1）。

图1 宁波嘉裕酒店西南立面效果图

2 施工难点分析

单元幕墙板块吊装的前提是先安装好单元幕墙支座，垂直面或小角度倾斜单元幕墙支座通常设在结构梁板上方，操作人员可在结构边缘直接进行安装。但是本工程外倾式角度较大，单元幕墙层间位置设计采用2个支座（图2），以增加固定点，确保整体的稳定性。其中，层间下方的支座通过钢支座和钢管连接件焊接固定在结构梁板下方的钢结构上，导致操作人员无法在楼层面安装。

图2 外倾幕墙支座竖向节点构造示意

3 方案比较选择

外倾幕墙常见的施工方法主要有搭设外脚手架、采用登高车和分层搭设吊篮加钢丝绳斜拉的方法。但是这3种施工方法均存在一定的弊端[1-3]。

1）搭设外脚手架。由于外倾角度大，若用该方法，则基本上需搭设满堂脚手架，施工较为繁琐，费用高，且受高度限制，不宜搭设过高。同时脚手架拆除后还要考虑拆除位置幕墙的收口。

2）使用登高车。该方法可直接把工人送至施工部位，但对于高层建筑显然不合适。另外，单台登高车作业点单一，无法同时满足多点同时施工的要求，导致工期延长。同时，登高车属于大型设备，设备租赁费用高。

3）采用分层搭设吊篮加钢丝绳斜拉法。由于吊篮只能垂直上下移动，为了满足幕墙安装需要，还需借助室内辅助钢丝绳将吊篮向里拉，这种安装方法对于体量不大的多层建筑，其施工效率或许还能接受，但是对于高层建筑、工程量大的项目来说，该安装方式施工极为不便。吊篮根据需要每两层或每层均需移位一次，并分别设置固定点和绑扎固定，造成工作量加大、效率低下、工期延长，同时安全隐患增加。

所以，大角度外倾式幕墙的层间下方支座安装需要一种安全、简便、高效的安装装置。

本公司在工程实践的基础上，研发出外倾幕墙轨道式吊篮施工装置系统技术，即利用与倾斜立面平行的斜拉钢丝绳作为导轨，使吊篮沿着钢丝绳导轨移动，施工中吊篮始终与幕墙面保持相同的水平间距，从而满足外倾幕墙的施工要求。该技术成功解决了大角度外倾幕墙施工中的难点，具有系统安全可靠、施工操作方便、安装效率高、成本支出低和系统可重复利用等优点，其关键技术获得了国家发明专利，专利的名称为“外倾式吊篮施工装置”，专利号为201510645971.6。

4 工艺原理及主要特点

利用与倾斜立面平行的钢丝绳导轨，使吊篮与幕墙面保持相同的水平间距，从而完成幕墙的施工（图3、图4）。

图3 外倾幕墙吊篮安装剖面

4.1 钢丝绳导轨的固定方法

轨道钢丝绳的上下固定端构造做法为悬挑的工字钢或矩形钢管，通过焊接与主体钢架或主体结构上的埋件固定（图5、图6）。钢丝绳导轨采用花篮螺栓固定，固定前，使钢丝绳绷紧。

4.2 吊篮钢丝绳与导轨钢丝绳连接

图4 外倾幕墙吊篮安装模型

图5 钢丝绳导轨上固定端示意

图6 钢丝绳导轨下固定端示意

吊篮钢丝绳通过滑轮组与导轨钢丝绳连接，使吊篮沿着钢丝绳导轨滑行，吊篮与施工面始终保持相同的水平距离（图7）。

图7 吊篮与钢丝绳导轨连接安装

4.3 滑轮组构造

滑轮组由3个滑轮组合而成，3个滑轮分别穿过导轨钢丝绳、吊篮钢丝绳、吊篮安全绳（图8）。

图8 滑轮组模型

4.4 结构分析验算

本装置涉及的结构验算包括吊篮抗倾覆验算、吊篮钢丝绳和导轨钢丝绳破断力验算、上下支座构件强度、焊缝及变形验算。通过验算，结果符合规范要求。

4.5 装置工艺特点

1）安全可靠：导轨钢丝绳上、下端固定处的悬挑工字钢或矩形钢管通过焊接与钢结构或混凝土结构中的埋件可靠连接，安装牢固，安全性高；吊篮钢丝绳与导轨钢丝绳通过滑轮组可靠连接，同时吊篮内侧用滑轮挂钩与钢丝绳导轨连接，防止吊篮倾斜移动，能够保证施工安全。

2）操作方便：导轨钢丝绳上、下两端均通过花篮螺栓与悬挑工字钢或矩形钢管连接，导轨的钢丝绳要拉直、绷紧，钢丝绳导轨与吊篮通过滑轮组巧妙组合，既安全方便，又能满足外立面施工需要。

3）安装效率高：吊篮只需按照传统搭设方法安装即可，简单、快速。

4）施工成本低：吊篮搭设一次即可，不需要多次拆装，施工方便，节约了工期和劳动力。

5）绿色环保：连接导轨钢丝绳和吊篮钢丝绳的滑轮组由3个滑轮拼接组成，该系统可以周转使用。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

施工准备→测量放样→下料→钢丝绳导轨上端固定→钢丝绳导轨下端固定（下端固定前，轨道钢丝绳先穿过滑轮）→吊篮安装，吊篮钢丝绳与滑轮组连接→吊篮调试、验收→预埋件清理→转接件安装→单元板块吊装→保温、防火棉安装→装饰条安装→吊篮及钢丝绳导轨拆除→验收

5.2 施工操作要点

5.2.1 施工准备

1）联系专业吊篮租赁安装公司，确定吊篮安装时间和现场安装条件。

2）按该外倾式吊篮施工装置的设计要求，委托专业厂家预先制作好滑轮组。

5.2.2 测量放样

按照吊篮平面布置，放样确定钢丝绳导轨上下固定端悬挑工字钢或矩形钢管安装位置。

5.2.3 下料

1）根据图纸及现场实际情况，确定上下固定端悬挑工字钢或矩形钢管所需要的尺寸，由车间加工，可利用余料截取现场所需工字钢或矩形钢管的长度，并在确定好的位置上焊接耳板。

2）准备好导轨用钢丝绳，钢丝绳经过检测机构检测后，其破断力应能满足要求。

5.2.4 钢丝绳导轨上端固定

1）按照现场确定的安装位置，将悬挑工字钢或矩形钢管通过焊接与钢结构或混凝土结构中的埋件固定。

2）安装时，将导轨钢丝绳穿过上方工字钢或矩形钢管上焊接的耳板，并将钢丝绳采用花篮螺栓固定牢固（图9）。

5.2.5 钢丝绳导轨下端固定

1）下方安装的悬挑工字钢或矩形钢管通过焊接与钢结构或混凝土结构中的埋件固定，并要与上方已安装完成的悬挑工字钢或矩形钢管相对应，使安装的钢丝绳能够与幕墙倾斜立面平行且上下端悬挑工字钢或矩形钢管水平投影在同一条直线上。

2）导轨钢丝绳下端固定前，先穿过滑轮组。

3）将导轨钢丝绳下端穿过下方工字钢或矩形钢管上焊接的耳板，并将钢丝绳采用花篮螺栓固定牢固。

4）注意导轨钢丝绳下端在固定前要拉直、绷紧（图10）。

图9 钢丝绳导轨上端安装

图10 钢丝绳导轨下端安装

5.2.6 吊篮安装

1）吊篮应委托专业的安装队伍进行安装，吊篮悬挂机构安装完成后，垂下的吊篮钢丝绳穿过滑轮组后与篮筐连接固定。

2）滑轮组由3个滑轮组成，这3个滑轮分别穿过吊篮钢丝绳、吊篮安全绳和导轨钢丝绳，一台吊篮的两侧各有一个滑轮组将吊篮钢丝绳与导轨钢丝绳连接。

3）吊篮内侧用滑轮挂钩与钢丝绳导轨连接，防止吊篮倾斜移动（图11）。

图11 吊篮与钢丝绳导轨连接

5.2.7 吊篮调试、验收

安装完成的吊篮要进行调试，使吊篮处于水平位置。吊篮必须经过检测，检测合格后应由总包单位组织安装单位、租赁单位、使用单位和监理单位联合验收，验收合格后方可投入使用。

5.2.8 预埋件清理

设在结构梁板上方的预埋件需进行清理，并对漏埋、错埋的位置安装后置埋件。对外倾角度较小的立面，在安全措施满足的前提下，操作人员可在结构边缘直接进行作业，也可利用吊篮作为施工平台进行作业。但对外倾角度较大的立面，为保证操作安全，建议采用吊篮作业。

5.2.9 支座安装

1）单元板块支座按照图纸的技术要求，在车间加工。

2）设在结构梁板上方的支座（主要指托板）安装，对外倾角度较小的立面，在安全措施满足的前提下，操作人员可在结构边缘直接进行作业，也可利用吊篮作为施工平台进行作业。但对于本工程外倾角度较大的立面，为保证操作安全，建议采用吊篮作业。

3）层间下方的支座则须利用该吊篮施工装置进行安装作业。本工程的层间下方支座通过钢支座和钢管连接件焊接固定在结构梁板下方的钢结构上（图12）。

图12 外倾立面轨道式吊篮作业现场

5.2.10 单元板块吊装

1）在安装层的上部楼层安装活动吊车，采用活动吊车进行单元板块的垂直吊运。

2）在单元板块上安装导向绳，下方工人拉紧导向绳，防止单元板块在吊装过程中发生晃动。

3）将单元板块垂直吊运至待装位置外侧，室内操作人员用绳索将单元板块下端向内拉，吊篮内操作人员手扶单元板块，逐渐将板块拉至倾斜面安装位置。

4）将单元板块与转接件连接固定，单元板块的安装偏差为±1.0 mm。

5.2.11 保温、防火棉安装

保温、防火棉采用镀锌钢板承托，钢板在车间加工，安装厚度及安装位置按图纸要求选择。

5.2.12 装饰条安装

装饰条较轻，可放置在吊篮内，调整好安装位置后，采用螺栓固定在单元板块外侧。

5.2.13 吊篮及钢丝绳导轨拆除

1）施工完成后，将篮筐落地，分别拆除悬挂机构和篮筐，将吊篮钢丝绳与滑轮组分离。

2）吊篮拆除完成后先拆钢丝绳导轨下端，将滑轮组拆下收好（可循环利用），再拆钢丝绳上端，拆除过程中要避免对已安装幕墙造成损坏。

5.2.14 验收

幕墙施工完成后，组织业主、设计、监理、总包等单位对幕墙工程进行专项验收。

6 效益分析

倾斜幕墙传统的施工方法是采用脚手架、登高车以及分层搭设吊篮加钢丝绳斜拉法，这些方法不同程度地存在着效率低下、工期长等弊端。采用轨道式吊篮施工装置技术，则可巧妙地解决以上诸多难题，既满足设计和施工的各项要求，又节约了成本，提高了施工的质量及安全性，因此产生了比较好的社会效益和经济效益。

7 结语

宁波嘉裕酒店工程外倾幕墙的倾斜角度大，施工难度大，通过多方案比较，采用轨道式吊篮施工装置技术获得成功。该技术具有系统安全可靠、施工操作方便、安装效率高、成本支出低、可重复利用、适用范围广等优点，可供各类外倾幕墙、各类外倾结构的外墙装饰施工参考。