单元板幕墙三滑轨吊装新工艺探析

林显志，蔡小兰，张洪涛，刘培阳

（福建省惠东建筑工程有限公司，福建 惠安 362100）

0 引言

目前建筑施工中常用的吊机为卷扬机、桥式起重机及悬臂吊，卷扬机只有一个直角坐标系下的自由度，桥吊具有两个直角坐标系下的自由度，悬臂吊具有两个极坐标系下的自由度。其中建筑幕墙安装常用到的吊装系统即为一种桥式起重机，其滑轨设置在悬挑梁下，并与幕墙安装面平行，通过滑轨上的电葫芦吊起幕墙板块并平行于建筑移动［1］。但是为防止吊装过程中板块与楼层结构相互碰撞，幕墙板块与安装位置隔着相当于大半个悬挑梁的距离，需要工人用绳索牵引幕墙板块到安装位置，工人牵引过程中往往要向建筑外探出半个身子，十分危险，且靠人力牵引，幕墙板块受力不均，容易发生偏转碰撞。

1 工艺概述

建筑框架结构三滑轨单元板幕墙吊装施工的新工艺，相对于传统吊装装置，三轨道固定式吊装装置通过沿建筑单侧楼板边缘间隔设置悬挑梁，悬挑梁的悬挑段的底面上水平设置两条（与传统装置新增一条）相互平行的悬挑滑轨［2］；两条悬挑滑轨下分别滑动设置有滑轨电葫芦，两个滑轨葫芦均与同一信号控制电连接；两个滑轨葫芦之间设置有一条牵引滑轨（新增），牵引滑轨与悬挑滑轨垂直，且分别与两个滑轨葫芦固定连接，牵引滑轨下滑动吊设有起吊入位葫芦，通过起吊入位葫芦将幕墙板块垂直吊起并沿牵引滑轨水平送至幕墙安装面上，使工人不必冒险用绳索牵引幕墙板块，减少施工风险的同时明显提升了幕墙板块的安装效率，且幕墙板块受力均匀，不易发生偏转碰撞，效益明显。

2 工艺模型

三轨道固定式吊装装置由于两条平行悬挑滑轨上的滑轨葫芦同步运行，需沿建筑单侧设置，满足建筑单侧全立面幕墙板块移动吊装需求。悬挑梁设置在高于幕墙安装面一层以上的楼板上，通过楼板的预埋螺栓、设置在楼板板面边缘位置的膨胀螺栓（与幕墙预埋件连接），以及设置在上一层楼板底部的斜拉索与建筑固定连接；两条悬挑滑轨水平设置在悬挑梁的悬挑端底面处，悬挑梁与悬挑滑轨的翼缘板均水平设置，悬挑梁的下翼缘板与悬挑滑轨的上翼缘板接触设置，且通过螺栓固定连接［3］。

悬挑滑轨由多根工字钢首尾相连而成，相邻的工字钢接触设置，且分别于骑接缝设置的连接钢板通过滑轨螺栓固定连接，这样连接可克服单根工字钢长度不足的问题，且便于拆卸。连接钢板及滑轨螺栓在布置时不可使滑轨葫芦在接缝处被卡住而无法滑动，滑轨螺栓的位置可以设置在高于滑轨葫芦的位置，也可使用较短的螺栓，必须强调的是两款工字钢连接处高差控制在5 mm以内，导轨调整水平。两个滑轨葫芦之间设置有牵引滑轨，牵引滑轨与悬挑滑轨垂直［4］，且分别与两个滑轨葫芦固定连接，牵引滑轨下滑动吊设有起吊入位葫芦，起吊入位葫芦为移动式电动葫芦，移动方向沿牵引滑轨长度方向（垂直于幕墙安装面）设置。用于将运送至安装位置的幕墙板块垂直运输至安装工人面前。三滑轨吊装模型如图1所示。

图1 三滑轨吊装模型

牵引滑轨为工字钢，牵引滑轨的翼缘板水平设置，牵引滑轨的顶部两端分别设置两个双耳板，滑轨葫芦通过双耳板与牵引滑轨固定连接。牵引滑轨两端设置有限位装置，以免起吊入位葫芦脱落。保证牵引滑轨与幕墙安装面相邻的一端和幕墙安装面的间距不超过20 cm，保证幕墙板块运输至安装工人面前时，与安装工人间距一臂长度范围内，同时牵引滑轨长度不小于吊装状态下的幕墙板块横截面的长边长度，防止幕墙板块旋转翻身碰到建筑。

3 工艺特点

1）能够有效地减少施工人员的临边作业量，同时在安装大质量单元板块时，可以通过吊装轨道协助安装，有效地防止板块下落等安全隐患，保证单元板块安装施工安全。

2）通过三轨道形式实现幕墙板块在吊装过程中的水平移动，将幕墙单元板块从楼层的远端移动到靠近楼层边缘的精确安装部位，同时明显提升了幕墙板块的安装效率。

3）滑轨葫芦能够沿着轨道移动，可以全面覆盖结构外立面的各个位置，保证各个位置均有良好的作业面。

4）在安装单元玻璃板块时采用的机械吊装方式较人工更稳定，同时通过上部葫芦及小车进行上下左右的移动，能够有效地保证板块安装位置正确，保证施工质量。

5）与传统施工相比，三滑轨单元板幕墙吊装施工方式因滑轨葫芦可以在轨道上移动，故一个面上仅需安装2台～3台滑轨葫芦即可满足施工，同时吊装轨道可以有效地减少单元板块固定人员，上部轨道亦可循环利用，有效地减少了施工成本［5］。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

本工艺的主要施工流程为：施工准备→安装悬挑梁、斜拉索及防护棚→安装悬挑滑轨→安装滑轨葫芦→安装牵引滑轨→安装起吊入位葫芦→幕墙板块吊装。

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

施工准备阶段主要根据图纸、工程实际情况及幕墙布置情况进行吊装分区安排、悬挑梁分布间距安排等。根据建筑高度及电葫芦缆索长度进行吊装分区，划分施工段；根据分区情况明确吊装轨道设置楼层、斜拉索固定楼层及防护棚设置楼层；根据建筑形式、楼层结构尺寸及幕墙预埋件位置，拟定悬挑梁间距；根据幕墙板块尺寸，拟定悬挑梁外挑长度；在对悬挑锚固点受力计算时，按照单根悬挑梁、起吊入位葫芦在牵引滑轨最远端位置时计算，悬挑端受力情况为外挑钢梁自重+单间距内悬挑滑轨自重+牵引滑轨自重+电葫芦自重+电葫芦最大载重的自重，根据计算确定悬挑钢梁锚固位置及锚固螺栓型号；根据螺栓受拉计算确定悬挑滑轨与悬挑钢梁间连接螺栓数量及型号；根据螺栓受剪计算确定滑轨螺栓及牵引滑轨与悬挑电葫芦连接处的螺栓数量及型号。在受力分析中，可不添加斜拉索，斜拉索作为构件起到安全防护作用；根据受力分析得到悬挑钢梁挠度，可根据挠度在悬挑钢梁安装时进行预起拱。

4.2.2 安装悬挑梁、斜拉索及防护棚

悬挑梁为H型钢，设置在规划楼层楼板上，悬挑梁两层翼缘板上设置可调节螺栓孔，悬臂长度可通过改变螺栓位置进行调节；预埋螺栓对称设置在悬挑梁腹板两侧并通过螺栓压板连接固定，螺栓压板为角钢，预埋螺栓顶端向上穿透悬挑梁的两层翼缘板和螺栓压板后通过螺母锁紧；斜拉索一端通过设置在上一楼层的楼板底部的预埋耳板与上一楼层的楼板底面连接，另一端与悬挑梁的悬挑端连接，斜拉索与悬挑梁的夹角宜为45°～80°。工程实际悬挑梁采用Q235B，HN194 mm×150 mm×6 mm×9 mm H型钢，最长一段轨道为3 000 mm，其余的长度都在900 mm～2 500 mm之间［6-7］。

悬挑式防护棚位于吊装装置上二层搭设一圈（见图2），外悬挑最大不得超过3 m，上一层做拉结受力，主要作为上下层施工安全防护，防止坠物伤人。

图2 安全防护棚

4.2.3 安装悬挑滑轨

工程实际悬挑滑轨采用工字钢Q235B，HN200 mm×102 mm×11.4 mm×9 mm，长度为3 700 mm及3 500 mm，其余都在1 500 mm～3 000 mm之间；两段工字钢相接处高低差必须控制在5 mm以内，轨道必须调平。

4.2.4 安装滑轨葫芦

悬挑滑轨上设置2 t电动滑车及2 t滑轨葫芦。滑轨葫芦起吊部件可以拆除，仅仅保留移动部件；两个滑轨葫芦均与同一信号控制器连接，受同一控制信号控制，以进行同步滑动。

4.2.5 安装牵引滑轨

牵引滑轨设置在两个滑轨葫芦之间，并与悬挑滑轨垂直；保证牵引滑轨与幕墙安装面相邻的一端和幕墙安装面的间距不超过20 cm，牵引滑轨长度不小于吊装状态下的幕墙板块横截面的长边长度，防止幕墙板块旋转翻身碰到建筑。安装牵引滑轨限位装置，限位装置为矩形的封端钢板，封端钢板的板面与牵引滑轨的端部接触设置并焊接连接，封端钢板的上下边沿与牵引滑轨的上下边沿平齐，两侧边沿与牵引滑轨的两侧边沿平齐。之后通过牵引滑轨顶部两端的两个双耳板与滑轨葫芦固定连接。

4.2.6 安装起吊入位葫芦

牵引滑轨下安装起吊入位移动式电葫芦，移动方向沿牵引滑轨长度方向设置；吊装启用入位葫芦安装高度可达100 m以上，满足高层及超高层幕墙安装需求。

4.2.7 幕墙板块吊装

将工厂预制好的单元体幕墙固定好，装车运送至起吊点。达到吊点位置后，单元体底部要铺一层木板做好防护，木板厚度不小于50 mm，将吊装挂钩穿入单元体卡槽内，通过紧锁装置与吊装扁担紧密连接，并将钢丝绳固定在幕墙下端的两侧，确保吊钩与单元体可靠连接。初装检查无误后，通知操作人员，准备吊装。启动时一定要缓慢，平稳，匀速上升，不可操之过急。单元体幕墙离地时如有偏差，可通过旁拉安全绳进行手动调整。在距离地面500 mm时，暂停检查钢丝绳，锁扣与U型索道的连接是否牢固，同时松开安全绳，单元体缓慢上升。上升中，司索工要专注整个过程，安全员必须旁站监督，不得麻痹大意，放任自由，并随时与楼上安装人员保持联系，随时观察单元板空中位置，避免与结构碰撞，引发事故，确保吊装顺利。达到安装点后，起吊入位葫芦移动至远离幕墙安装面一侧，下方吊索，将幕墙板块吊至安装面高度［8］；由滑轨葫芦将幕墙板块沿平行于建筑方向移动至指定安装位置；再通过起吊入位葫芦，将幕墙板块沿垂直建筑方向运输至安装工人面前，安装工人进行幕墙安装工作。

5 结论

利用三滑轨进行幕墙板块起吊及安装，不占用施工塔吊，根据施工段划分情况，可在主体结构施工过程中进行下部已完结构面的幕墙安装工作，通过设置防护棚进行安全防护，节省工期的同时保障施工安全。相比较与传统的塔桥架式施工方式，本施工工艺具有施工便利、减少机具数量等优点，可节约费用19.56万元。具体经济效益对比分析如下所示：

效率提升：使用滑轨安装较普通安装由每天平均安装87块增加到每天平均120块，效率提升37.9%。

节约工期：由原来的计划240 d，缩减为219 d，缩短8.75%。

节约人工费：用滑轨安装不需要人工牵引，由35个安装工缩减为20人，减少15人；15人×240元/d×21 d=75 600元，滑轨安装费用：20 000元，缩短工期产生的其他经济效益：140 000元。

综上所述，共产生经济效益：75 600+140 000-20 000=195 600元。

通过三滑轨形式实现幕墙板块在吊装过程中的水平移动，从而将幕墙单元板块从楼层的远端移动到靠近楼层边缘的精确安装部位，解决了楼层外边缘幕墙安装位置与轨道之间的水平距离需靠人工拽绳移动板块的问题，减少了安装风险，同时明显提升了幕墙板块的安装效率。通过装置牵引滑轨，保证牵引滑轨的长度不小于吊装状态下的幕墙板块横截面的长边长度，在保证能将幕墙板块送到安装位置的同时，可以避免起吊过程中幕墙板块由于外在因素影响旋转翻身磕碰到建筑，保证施工安全，为今后相似工程提供有益的借鉴。