高空双向倾斜V字形筒体幕墙安装

裴金春，张伟光，邱正超，吕振葱，张可亮

（中建二局第四建筑工程有限公司，天津 300457）

1 工程概况

哈尔滨万达文化旅游城产业综合体-万达茂工程位于黑龙江省哈尔滨市松北区，中源大道以南，世茂大道以北，宏源街以西。规划用地面积约19.25hm2，总建筑面积约 36.96 万 m2，包含商业、室内滑雪乐园、室内滑冰场、电影乐园、停车楼等业态。建筑总体以“钢琴”为设计灵感，立面则通过白、红两种色彩描绘出哈尔滨这座著名的北国冰城燃烧起欢庆之火的宏大、壮丽画卷。滑 雪 场 长 487m，宽 151m，高 度117.2m。具有超大跨度、超高结构、桁架外形庞大、重量大、安装位置高等特点，其室内滑雪场为世界在建规模最大的室内滑雪场，整个建筑远看宏伟高大，其建筑具有造型大气、新颖、时尚、复杂等特点，工程示意见图1所示。

图1 工程示意图

2 V字筒幕墙安装施工方案选择

2.1 幕墙系统

金属铝合板幕墙为嵌入式胶缝体系，竖龙骨采用可适应主体变形的螺栓连接，横龙骨采用可适应温度变化差异较大的弹性连接，即一端焊接另一端铰接，铝板接缝处使用不锈钢螺钉，并采用可靠的机械连接方式固定在立柱、横梁上。本工程采用密封性能可靠的现场湿密封系统，预留15mm安装胶缝同时兼顾作为变形缝。该体系安装快捷、简便，更换方便。

图2 铝板幕墙节点效果图

2.2 幕墙专项施工方案选择

目前常用的吊篮施工形式为垂直放置；本工程巨型柱面幕墙施工根据柱面特点分别采用以下施工方案施工：

①在V字筒南北两侧，垂直柱面采用自制式吊点式电动吊篮施工；

图3 V字斜柱

②正倾斜柱面采用外撑式电动吊篮施工；

③负倾斜柱面采用内拉式电动吊篮施工；

④两斜筒柱间采用自制吊船进行施工。

2.3 幕墙施工专项施工方案设计

本工程针对不同部位采用吊篮（采用630型、6m长电动吊篮）内拉、外撑及自制8.4m×8m吊船技术进行施工；该项施工技术机械化程度高，操作方便快捷、安全可靠。

①根据工程情况，本项目垂直于柱面吊篮所用悬挂机构的安装如图4、图5所示。

图4 吊点式悬挂机构

图5 架体式悬挂机构

垂直于柱面区域吊篮，采用吊点式悬挂机构，施工中需提前选定吊篮固定点位，在主体钢结构上部设置吊篮悬挂控制点。自制式吊点采用10mm厚钢板焊接成U型，通过两根M20螺栓固定于主体钢结构上。电动吊篮选用常规630型、6m长吊篮。

对于无法设置吊点区域，增加钢梁采用架体式悬挂机构，采用该种悬挂架构时，需提前考虑设置悬挑钢梁位置。

②根据工程情况，本项目正倾斜柱面采用外撑式电动吊篮施工。

正斜柱面施工外撑式吊篮，外撑杆采用100×50×3钢管竖向安装在斜柱钢结构上，U型栓进行固定，形成外撑轨道。吊篮篮筐设置双排滚杠，通过滚杠在轨道上行走，满足施工要求。

图6 外撑式吊篮设置示意图

③根据工程情况，本项目负倾斜柱面采用内拉式电动吊篮施工。

负倾斜柱面施工内拉式吊篮，内拉绳设在吊篮框上部1.5m处，拉绳与吊篮吊挂钢绳用绳卡限位拉绳高度，用鸡心环与钢绳套拉，拉绳另一端系在巨型柱钢结构横梁杆上，满足内拉吊篮斜柱面施工需要。吊篮固定采用吊点式悬挂机构。

图7 内拉式吊篮设置示意图

④根据工程情况，本项目两斜筒柱间采用自制吊船进行施工。

自制式吊船构造：自制式吊船，采用平面桁架结构体系设计。采用100×50×3主龙骨和50×503辅龙骨，材质为Q235A直缝钢管，水平杆纵横间距1.5m～2.5m，脚手板按横向铺设，脚手板50mm厚，面上用钉40×15木条进行连接。自制式吊船在地面搭设，通过焊接方式组成吊架单元，每组单元吊架长8.4m×宽8m，由电动葫芦提升至斜面吊顶下1.8m高处。考虑到滑雪场腹部斜度较大，在西侧施工时吊船采用阶梯形式，8.4m方向形成三步阶梯，高差1m。

每个单元吊架吊点1.2×2.0进行吊挂安装，其吊点横向1.2m，纵向2.0m，吊点钢绳Φ10；钢绳吊点与吊顶主体钢结构固定。吊船作业层下挂水平安全网，作吊顶施工安全防护。

吊挂筏板式吊架临边处外设1.2m高安全栏杆，栏杆间距0.6m，外挂密目绿网。

图8 吊船施工示意图

2.4 V字筒幕墙施工验算

①吊架形式：架体式悬挂机构

计算：

a.基本资料

取V字筒北侧较不利处进行计算。按照8m吊篮进行计算。

b.荷载计算

计算荷载取重量为1.5t，则单个吊点为750kg。施工阶段取不低于0.5kPa风压进行组合计算，组合系数取1。

荷载施加，单点施加荷载750kg进行计算，采用SAP2000进行分析，相关前后处理如下。

图10 吊架计算模型

受力模型：吊架垂直竖向吊挂吊篮，单点受力7.5kN标准值。吊索为D24mm，立柱采用120×60×5钢管立柱。

最大强度（稳定，钢管按压弯构件校核）材料利用率0.479＜1，满足。

拉索受力：

拉索最大受拉力为（考虑1.1动力系数，1.35 分项系数）：1.1×1.35×7.5=11.14kN＜ 允 许 值 破 断 力 325kN/6=54.2kN,满足（6倍安全系数）。

注：此处施工时需加安全绳，安全绳不参与计算，直径不小于24mm。

c.螺栓复核

Φ20U型栓，按照有效直径18.2mm,取有效面积 At=254 mm2，施工中采用4根螺栓、保守锚固。经计算支座最大压力、最大拉力、最大水平力均满足要求。

②吊船结构验算

荷载按照钢架、板自重+人+风荷载+各类检修工具自重荷载计算，去除钢架以及板自重（此部分软件自动考虑），另外按照1.5t重量保守施加。

a.计算模型如下：

经计算可知，结构最大变形为竖向变 形 17.9mm＜8000mm/250=32mm，满足要求；最大应力比为0.47，材料强度满足要求。

图11 构件变形计算

图12 构件应力计算

b.钢丝绳计算（直径D=24mm）：

主体钢结构单点(4个吊点)最大竖向受力为35.833kN；最大拉力(主体钢结构受力)为35.833kN＜允许值破断力325kN/6=54.2kN,满足。

3 V字筒幕墙安装施工工艺

3.1 铝板幕墙施工工艺

工艺流程：测量放线→后置埋件处理→安装转接件及竖向、横向龙骨→岩棉安装→安装铝板→（打胶）质量检查、验收。

①斜筒巨柱铝板幕墙施工工艺

见图13～图16。

图13 竖向龙骨安装

图14 横向龙骨安装

图15 防火、保温安装

图16 铝板安装

②滑雪场腹部吊顶铝板施工工艺

见图17～图20。

图17 转接件安装

图18 龙骨安装

图19 岩棉安装

图20 铝板安装（清理、打胶）

3.2 测量控制

滑雪场外装饰工程的倾斜面定位是测量管理的重难点，幕墙工程由东往西，标高从 119.65m 渐变至 44.438m。由于整体定位位置处于无序状态，同时由于钢结构热胀冷缩，卸载及幕墙施工荷载产生的变形，极易产生实际尺寸与设计尺寸不符。特别是东区幕墙造型独特，部分区域控制点无法覆盖。对幕墙工程的测量放线将是一个很大的考验。

施工现场在东区四角，设置四处坐标及高程控制点；施工中要求精确的定位出外幕墙外形特征点的坐标位置，指导施工的进行。通过BIM技术建模，对现场实测与理论模型值校核分析、消除误差。

4 安全试运行验收

4.1 试验的目的

为保证施工人员安全，吊篮或吊船投入使用前必须进行安全试运行，试验合格后方能投入使用。

4.2 空载运行试验

悬吊平台在不小于5m的行程中升降，测试升降速度和电动机功率，试验三次。

4.3 额定载重量运行试验

悬吊平台内均布额定载重量，不小于5m的行程中升降，测试升降速度和电动机功率，试验三次。悬吊平台内将额定载重量分别处于左、右偏载位置，不小于5m的行程中升降，测试升降速度和电动机功率，试验三次。

4.4 超载运行试验

悬吊平台内均布额定荷载1.2倍重量，上下运行不小于5m，试验三次。

5 综合评价

哈尔滨万达文化旅游城产业综合体—万达茂工程东区V字形筒柱幕墙安装方案从选择到施工，无论在经济效益和社会效益都取得了显著成效，同时也确保了工程施工进度，为同类工程提供了可借鉴的方法，实体照片如图21所示。

图21 实体照片

6 结语

本文结合哈尔滨万达茂项目滑雪场东区V字形筒柱幕墙施工，对施工过程中的吊篮方案选择、受力计算分析、安全试验等方面进行了阐述，对其中需要注意的关键点进行了过程和结论分析，并提出了施工过程中重点注意事项，该项目V字筒区域幕墙安装，采用的内撑、外拉式吊篮及吊船施工平台技术取得较大的经济效益，节约大量非可再生资源，为今后类似工程项目幕墙的施工提供成熟的经验。