幕墙施工技术在超高层建筑中的应用

吴若平

厦门高诚信工程技术有限公司（361001）

1 工程概况

杏林湾营运中心12号楼位于厦门园博苑水域中心地带，杏林湾路东南侧，与园博苑隔水相望，东北连接厦门大学城，西南邻杏林中心城区。总用地面积1.8 万m2，总建筑面积为15.93 万m2，地下3层，地上54层，建筑设计总高度为262.9m，结构类型:裙楼为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，主楼为现浇圆钢管混凝土柱—钢筋混凝土筒体混合结构体系。用途为超高层商业办公楼。外立面以现代风格为主，以玻璃幕墙作为“外衣”，是一幢从底至顶逐渐收窄的建筑,高耸入云，每层的建筑外沿轮廓都不相同,层层有变化[1]。

图1 地标建筑图

2 工程特点

1）工期短，体量大，必须合理部署，统筹安排。

2）幕墙收口是相对于整个工程的关键部位，必须结合以往工程经验以及工程现场情况合理部署安排施工。

3）工程质量控制要求严格，质量控制体系贯穿于全过程，从开始的深化设计，至加工厂加工工艺、现场安装质量控制及成品保护等。

4）现场施工平面狭小，幕墙施工标高达到262 m，施工安全监控点多。

3 深化设计

深化设计是本工程的工作重点之一，在深化设计过程中涉及到土建预留、预埋、室内装饰以及安装管线避位，室外景观照明在幕墙上的预留及走线，涉及到幕墙与整体消防措施的联调联试以及擦窗机布置等。深化设计人员必须根据本工程的建筑效果，充分领会业主及顾问对幕墙设计所要求的理念，掌握本工程幕墙结构形式和特点、选定需要采用的施工技术[2]。

3.1 施工工艺技术

施工场地狭窄，而且在型钢混凝土柱组合的架构之下，造型较为复杂，因而，在进行施工方案的拟定过程中，应进行实地勘察、专家会审、综合论证等，要集中专家的意见，依照超高层建筑的特点，将建筑区域合理进行不同区段的划分，进行施工流程控制和进度控制，要根据主体施工进度状况，划分为不同的施工段，在玻璃幕墙与主体结构的穿插施工中，进行流水作业的施工流程。

3.2 施工进度计划要求

依据项目施工总进度计划，整体幕墙施工进度计划，按照工程的结构特点，设置多个时间节点。分解整体工期目标为若干个关键节点，通过管控若干个关键节点，最终保证幕墙和工程的整体工期目标。

3.3 幕墙施工作业条件

随着建筑物高度不断提升，以往的传统脚手架逐渐失去其利用价值，而高空吊篮就是符合高层建筑施工的技术要求，同时也可以用于建筑物后期的维护，所以吊篮作业将运用于未来的高空施工中。

材料运输方式的选择，尤其是对主体施工用垂直运输设备等施工机械的安放位置要有严格的限制，否则将影响整个工程的安装。

通过多方案的技术与经济的分析与比较，最后确定本项目幕墙工程形式上采用构件式与单元式相结合，即1-15层为构件式幕墙，15层以上为单元式幕墙。塔楼幕墙方式上采用单元式玻璃幕墙与金属框架式幕墙相结合。

楼层采用大分格的玻璃幕墙，层间采用凹槽金属铝板幕墙的做法，作为上下楼层的层间错层过渡。塔楼每层由约120块单元板块及约240块层间铝单板组成。以各个板块为基本单元，直接支撑在主体结构上，由单元板块组合起来构成幕墙结构体系；相邻板块的竖框相互插接，相互插接的竖框和横框组成网格梁系，插接部位用弹性密封材料封闭并可相对位移形成补偿效应。

本建筑的结构形式复杂，外沿轮廓层层递缩。在每个单元板块上部挂点位置设计了钢挑梁结构。该结构不仅增加了了室内空间的使用面积，而且作为主体结构的延伸，为单元体、金属铝板的安装提供了结构受力点。

4 施工段划分

根据工程的特点以及项目整体的进度安排，综合考虑幕墙系统形式、材料运输距离以及运输路线。在保证场内材料运输通畅和满足施工对材料要求的前提下，根据施工部署，对施工现场大型施工机械、材料堆场以及材料加工车间等进行科学合理布置，最大限度的减少场内运输，特别是减少场内二次搬运。结合主体建筑避难层为基点划分施工段，避难层层高为5.7m便于架设硬防护隔离带。本工程设计在16、27、42层分别设置避难层。由下而上施工段划分为五个区。

4.1 施工一区安装

施工一区为裙楼的2F-6F。裙楼幕墙形式为构件式，现场安装工程量较大，考虑裙楼层间收缩较大，结构变化较多，结构边没有垂直面，所以现场施工时将在此区域搭设脚手架。在7层位置将设置硬防护隔离带。

4.2 施工二区安装

施工二区为塔楼的7F-15F，二区为构件式幕墙。

二区东西面楼层板错位较平缓在施工阶段将采用吊篮进行施工，将在主体15层架设吊篮配合内部的移动平台完成龙骨及饰面材料的安装。如图2所示。

图2 7-16层幕墙外边沿线轮廓图

二区南北面楼层板错位较大如采用吊篮将无法进行施工，施工阶段将在此部位搭设脚手架，架体总高度为45.3m，将由分段搭设形成。

4.3 施工三区及以上部分安装

从16层开始幕墙采用单元体结构，现场安装时将使用双轨吊系统，吊装单元体，轨道吊篮打胶。分别在27层、42层、54层位置将设置硬防护隔离带，26层、41层、53层设置双轨吊系统，54层-屋顶施工时将双轨吊系统移至屋顶层[3]。

5 幕墙施工工艺技术

5.1 双轨吊的设计

考虑到幕墙完成面跟随结构层层递缩的形式特点及层间凹槽位置的铝板安装，经过结构设计人员的电脑模拟和现场勘查，最终确认采用双轨吊是最合理的方式。双轨吊的内轨安装2T卷扬机进行板块吊装，外轨安装4m吊篮配合层间铝板安装打胶及单元板块外装饰线条安装。

轨道均采用HN200mm×100mm的H型钢，其特点是与卷扬机滑轮及吊篮滑轮的接触面更加可靠稳定。

考虑到262m的建筑高度，为节省施工工期，幕墙安装将与主体结构穿插施工。因此，轨道将分别布置在26层，41层和顶层，轨道将在25层单元板块完成安装后进行第一次转移。故在设计轨道过程时考虑到材料的重复利用。统一将轨道节点设计为螺栓连接，现场安装时只需拼接。这一设计可将现场的H型钢充分多次利用。

5.2 幕墙钢挑梁的施工方法

层层递缩的结构边缘线，不一致的层高分布，致使本工程幕墙的钢挑梁施工从加工焊接质量到安装过程质量的控制，难度非常大。单纯采用脚手架施工的方案存在诸多弊端，已不能满足项目施工的需要。因此为解决多项制约条件，设计了一款可升降移动操作平台，解决了该分项施工难点。

图3 双轨吊示意图

1）钢挑梁的加工焊接质量控制采用统一加工，统一验收。现场统一协调划定挑梁焊接加工区域，项目部技术人员进行详细技术交底，由经验丰富的班组制作样板。样板经验收合格后，组织施工人员按照施工组织设计的施工顺序进行统一加工。加工完成后进行统一验收，合格后再进行下一道工序施工。

2）钢挑梁安装施工及质量验收，采用可升降式移动操作平台（如图4所示）。钢挑梁安装结束，再由总包单位、监理单位的专项质检员进行统一验收。

图4 可升降式移动操作平台

3）层间凹槽铝单板安装。层间凹槽位铝板幕墙的安装也是本工程的难点，每个楼层间均有内凹深不少于700mm,高为300mm的铝板幕墙。由于空间小、进深大，且层高较大，安装难度极大。从深化设计阶段入手，对凹槽位置的建筑特点进行分析,经研究讨论后，统一思路，尽量减少室外安装的工作量。通过设计方案上的优化，将凹槽位置分成上下两块铝板。上檐铝板可在单元板块安装完成后，利用移动平台从室内安装并打胶，大大减低了操作的安全隐患。但由于条件的限制，下部铝板安装依然需要在室外进行。

4）顶部单元板块安装。顶部单元板块安装塔楼屋顶部分从标高240.900～261.900m单元板块，因无楼层板结构，单元板块无法堆放，如堆放于屋面处，则单元板块安装过程中无法从屋顶内侧越过外层钢结构进行安装，该部位的单元板块安装是本工程的难点。根据本屋顶部分的结构特点，该部位的单轨吊将通过增设结构进行架设，如图5、图6所示。架设的架体附着的单轨吊必须能满足54F至屋顶的单元板块安装要求。屋顶部位的单元板块安装步骤如下:1）在屋顶钢结构上增设单轨吊架体，该架体需通过结构计算满足单元板块吊装时的受力要求，以及单元板块安装尺寸要求。增设架体构造如下，架体的间距为2.0m；增设架体示意图6；2）在54-屋顶层外边钢梁内侧搭设脚手架架至屋顶，作为操作位置；3）通过施工电梯将54F以上屋面单元板块，运送至54F楼层内；4）屋顶单元板块安装时，需要与54F层的单元板块安装同步，如果将54F全部安装完成后，则屋面的单元板块无法从室内移出，因此54F至屋顶层安装需要遵循一定的原则进行安装。

图5 屋顶钢结构上增设的单轨吊架体

图6 增设架体示意图

6 结语

该项目幕墙施工作业按照文章阐述的方式进行，达到了良好的施工效果,施工工期与施工质量也得到有效的控制。随着我国超高层建筑越来越多,单元式幕墙已经成为超高层幕墙的主流形式。其施工难度根据建筑形式的不同而不同。杏林湾营运中心12号楼的幕墙施工，通过合理的施工组织设计,保证了此特殊结构形式的幕墙施工得以安全、有序、高效地顺利进行。

综上所述，由于我国幕墙施工技术起步较晚，仍存在部分施工标准不完善，施工管制力度不足，制约着幕墙施工的运用，这就需要相关建筑企业加强对玻璃幕墙材料的合理监控，对施工过程的合理把关，对施工现场的安全监管，对施工结果的科学验收并检测其完成度，从而提升现代高层建筑的质量和功能性，为我国建筑行业发展提供源源不断的动力。