超高层建筑幕墙高效施工技术探讨

梁海宏 万修强 郑红磊

中建八局装饰工程有限公司 上海 200135

1 超高层建筑幕墙高效施工技术研究背景

埃及新行政首都中央商务区标志塔幕墙项目为“一带一路”重点项目，建筑高度385.8m，建成后将成为“非洲第一高楼”，被各大媒体争先报道[1]。

该项目为海外项目，海运周期长，为顺利完成项目履约，实现高效施工，首先要解决的就是材料配套性加工、发货问题，避免因材料问题影响施工进度；其次要解决超高层单元板块垂直运输受制于塔吊效率受塔吊使用情况的影响。项目团队经过多次讨论，打破常规，提出BIM可视化物料管理的理念，和钢索轨道垂直运输的吊运方案，来实现超高层建筑单元板块的高效施工；充分利用超高层建筑垂直方向广阔的施工面，实现多点起吊，提高运输效率；同时由于通过钢索轨道方案大大减少了天气因素的影响[2]。

2 超高层建筑幕墙高效施工技术研究思路

2.1 RFID&BIM可视化物料管理技术研究

为顺利完成项目履约，解决单元材料配套性及现场材料查找效率，避免因材料问题影响吊运及安装；通过RFID及BIM技术实现物料可视化管理。如图1所示。

图1 RFID技术开发思路及核心

2.1.1 装饰工程现场RFID定位精度影响因素研究。RFID识别与定位原理基于阅读器和电子标签之间进行非接触式数据通信，信号强弱决定了识别准确性和定位精度。通过研究构件材料属性对电子标签的干扰，提出抗干扰措施，研究距离、遮挡、射频功率和电子标签种类对感应强度的影响，优化识别准确度和定位精度。

2.1.2 装饰构件分批、编号编码管理规则研究。装饰幕墙构件种类多，数量大，不同幕墙工程的构件批次及编号管理也不同，通过研究设计-加工-物流-施工各阶段所需数据信息，对构件的编号及批次结合施工组织进行合理划分，研究标准化编号编码转换格式，提升工作效率。

2.1.3 感知接收设备软件功能开发以现场物料管理问题为导向，基于RFID手持设备研究功能框架，开发出集写入标签、盘点库存、寻物定位、生产状态查验、数据采集等功能于一体的多功能软件[3]。如下图2所示。

图2 手持式寻物设备及电子标签

2.1.4 结合构件工序分解，将手持设备中物料各环节状态信息导入BIM模型，通过数据转换达到物料状态可视化管理效果。定期更新模型信息，通过模型分析提前预警材料配套性问题，将问题解决在前端，避免材料遗漏，不配套造成施工延误；通过模型发货数据分析，预估海运周期，可以分析出一个月后的材料配套性到货情况，为现场施工计划提供精准的数据依据。

通过可视化物料管理技术，准确、高效的对材料各状态进行管控，有效避免了因材料问题导致的延误，为现场高效施工打好基础。

3 高效垂直运输技术研究

项目初期计划采用传统的运输工艺，通过塔吊吊装单元货架的方式完成材料垂直运输；由于工期进展，现场各专业施工集中，使用塔吊进行垂直运输已远远不能满足现场安装进度要求，再加上施工期间赶上大风天气（约占1/3时间大风），为解决单元垂直运输受制于塔吊吊装效率的问题，有效提高垂直运输效率，通过施工方案创新，多方案进行比较，提出一种在楼层周边设置钢索轨道，多点起吊，多点作业的施工方案；避免了吊装作业受塔吊效率影响，同时由于板块从地面直接起吊，不占用其他作业施工作业面，实现了幕墙板块高效运输及吊装作业大大提高了现场施工进度，有效缩短施工工期，降低施工成本，保障工期履约[4]。

3.1 垂直运输钢索起吊点设置

考虑到现场工期要求及施工便利性，最终确定沿塔楼周边设置6道钢索垂直运输钢索（L73层6处；L40层6处），能满足6个班组同时进行运输及吊装作业；通过增加钢索数量及直径将垂直运输及吊装高度提高到300m（高到L73层），满足了现场90%的吊装安装需求。如图3所示。

图3 吊装钢索设置示意图

3.2 垂直运输钢索底部连接设置

为确保板块吊装过程平稳，减少大风天气影响，每个垂直运输吊点通过设置4道缆风绳，确保板块吊装运输平稳；缆风绳底部通过卷扬机+定滑轮进行拉结，实现缆风绳的松紧调节，利于调整板块起吊过程的吊装距离；

3.3 吊装卷扬机设备升级

传统卷扬机起吊速度10m～12m/s，因卷扬机起吊速度太慢；无法满足300m高度直接吊装的效率，经过跟厂家沟通，采用变频卷扬机进行设备升级改造；采用10t改3t的变频卷扬机，增大绳盘尺寸，满足300m吊装高度需求，同时，起吊速度高达30m/s；大大提高啦垂直运输效率。

3.4 现场施工流程

地面布置可变频式卷扬机，拉结双道钢丝绳→楼体上部钢丝绳拉结布置→环形吊装轨道安装→可移动式悬臂吊架设→核心筒部位高支腿轨道架设→单元板块通过缆风绳+高速卷扬机吊装→运输到安装楼层位置→通过底部卷扬机实现板块距离调节→通过环轨或悬臂吊进行换钩水平转运至安装位置[5]。

4 结束语

本文提出了一种超高层建筑幕墙高效施工技术，从高效物料管理技术和高效垂直运输技术两个方面进行研究创新，将RFID物料管理和BIM技术成功的结合并运用到项目实践中；有效解决了超高建筑幕墙材料高效管理和单元板块高效垂直运输的问题，实现超高层建筑幕墙高效施工，提高了现场施工进度，有效缩短施工工期，降低施工成本，保障工期履约。

该成果已在“非洲第一高楼”—埃及新行政首都标志塔项目上顺利实施，通分段施工技术，创造了幕墙板块单日安装183樘的记录、实现了385m的超高层幕墙在6个月内大面完成封闭的效果，刷新了国内外超高层幕墙安装速度的新纪录。此项目得到埃及住建部、现场顾问公司对中国质量、中国速度的一致赞誉，向海外市场展现了中国建设者创新发展、精益求精的工匠精神。

随着我国“一带一路”战略推进，项目成果可以在现有工程经验基础之上不断拓展海外市场，为项目提供了广阔的应用空间；项目技术的推广将产生更大的经济、社会和环境效益。