面向多尺度俯仰角的高层玻璃幕墙悬轨技术研究

摘" 要：面对时代审美对反重力、个性化的追求，现代建筑玻璃幕墙呈现出立面造型多变的趋势，常规玻璃幕墙施工工艺难以满足实际安装需求。通过对湖州CBD幕墙项目的研究分析，提出在屋面结构花架梁上搭设悬轨装置，实现吊篮篮筐根据楼层结构进出关系在水平前后方向的实时移动。框架式幕墙悬轨技术由工字钢受力系统、爬轨运行系统和载人载物系统组成，可直接在主体结构封顶后利用塔吊安装，满足复杂立面造型玻璃幕墙的高效安装，且在竣工前人工完成装配式拆卸，实现悬轨装置在同类型幕墙项目的重复使用。

关键词：施工工艺；悬轨装置；实时移动；装配式拆卸；玻璃幕墙

中图分类号：TU744""""" 文献标志码：A""""""""" 文章编号：2095-2945（2025）04-0168-05

Abstract： Faced with the aesthetic pursuit of anti-gravity and personalization of the times， modern architectural glass curtain walls show a trend of changing facade shapes， and conventional glass curtain wall construction techniques are difficult to meet the actual installation needs. Through the research and analysis of the Huzhou CBD curtain wall project， it is proposed to set up a hanging rail device on the roof structure flower frame beams to realize the real-time movement of the hanging basket and basket in the horizontal front and back directions according to the entry and exit relationship of the floor structure. The frame-type curtain wall suspension rail technology consists of an I-beam stress system， a climbing rail operation system and a manned and cargo system. It can be installed directly by using tower cranes after the main structure is capped， meeting the efficient installation of complex facade glass curtain walls， and is completed manually before completion， and the assembly disassembly is completed manually to realize the reuse of the suspension rail device in the same type of curtain wall projects.

Keywords： construction technology; rail suspension device; real-time movement; prefabricated disassembly; glass curtain wall

玻璃幕墙是一种与主体结构相互独立的非承重结构[1]，施工工艺复杂，技术要求高[2]。幕墙施工过程中需要考虑施工措施、施工技术和工艺优化等。郭傲[3]结合钢结构工程特点，优化幕墙施工工艺，李荣军等[4]研究玻璃幕墙在现代建筑中的应用与施工，谢智敏等[5]利用BIM技术、3D扫描技术、激光全站仪定位技术优化幕墙设计。常规幕墙施工技术较为适合垂直立面玻璃幕墙，但现代玻璃幕墙呈现出立面造型迥异、俯仰角并存的趋势，使用常规吊篮悬挂机构需要反复移位施工，施工成本和安全风险大大增加。因此，本文基于湖州CBD幕墙项目，提出一种适用于多尺度俯仰角玻璃幕墙的屋面悬轨施工技术，来实现复杂立面造型玻璃幕墙的高效安装，为类似幕墙工程提供借鉴。

1" 工程概况

1.1" 工程特点

该建筑为48.6 m高层建筑，地上11层，地下2层。裙楼为商业及办公大堂，塔楼为标准办公楼。设计使用年限50 a，容积面积为9 334 m2，容积率为5.41。现场实拍图，如图1所示。

该建筑相邻层间结构存在错位，结构内倾最大偏移量为8.4 m×tan13.4°=2 m，内倾楼板示意图，如图2所示。外斜最大偏移量为12.6 m×tan13.4°=3 m，外倾楼板示意图，如图3所示。立面分为铝合金龙骨玻璃幕墙、钢龙骨玻璃幕墙、菱形玻璃幕墙系统等。

该建筑设计之初为减少玻璃幕墙光污染，相邻层间错位形成外幕墙线形呈多段线，内外俯仰角式玻璃幕墙有利于减少室内阳光直射，降低对周边环境的反射作用，提高室内、外玻璃幕墙的观赏性。外幕墙玻璃使用Low-E低辐射玻璃，使得室内在保证充足自然采光的条件下具有更低的传热系数、更低的热能透射比，大大降低室内空调的负荷。

1.2" 内外俯仰角幕墙特点

1.2.1" 内外俯仰角玻璃幕墙

该建筑外立面为“折线形”，北立面和西立面在7层设置折线凸点；南立面和东立面在9层位置为折线凸点，西立面和南立面在7层位置为折线凹点，4个外立面呈造型各异的内外俯仰角式玻璃幕墙，如图4所示。

该建筑北立面5、6层向内倾斜13.4°，7、8层向外倾斜13.4°，9、10、11层向内倾斜4.8°，西立面5、6层向内倾斜13.4°，7、8层向外倾斜13.4°，南、东立面5、6、7和8层向内倾斜10.8°，9、10、11层向外倾斜10.8°，屋面层最大向外倾斜12.6 m×tan13.4°=3 m。

塔楼面层材料种类多样，如超白中空钢化夹胶玻璃、穿孔铝板等，玻璃幕墙最大尺寸：1.8 m×4.2 m，铝板幕墙最大尺寸：0.6 m×4.2 m。

塔楼龙骨采用180 mm×80 mm×2.5 mmT型铝合金立柱、136 mm×88 mm×2.5 mm铝合金横梁等。铝合金立柱与钢转接件通过螺栓固定，详见图5所示。

塔楼采用平板预埋件，铝合金立柱通过钢转接件与预埋件连接，铝合金横梁通过销钉插芯与铝合金立柱连接，横梁与立柱缝隙处采用硅酮密封胶处理如图6所示。

塔楼施工先进行龙骨放线定位，完成后安装转接件及龙骨，下一步进行防火、保温层和玻璃背衬板安装，再开始玻璃、铝板安装，最后进行填缝打胶处理。

1.2.2" 内外俯仰角幕墙难点

该建筑幕墙为立面洞口错位形式，幕墙竖龙骨需固定在横龙骨上（阴影区域为穿孔铝板），如图7所示。相邻立柱安装水平标高允许偏差仅±3 mm，相邻横梁安装水平标高允许偏差仅±1 mm[6]，精度要求高且需要组织流水施工作业。

外立面造型多变，存在负角度，不垂直于地面，幕墙放线、龙骨安装、面层安装难度大大提高。常规吊篮仅能保证垂直高度方向位移，无法进行水平方向位移。本楼需要根据实际楼层改变吊篮的进出位置。

2" 悬轨施工技术应用

2.1" 悬轨技术

2.1.1" 悬轨结构

该建筑立面造型复杂多变，需要吊篮在水平方向上前后挪移，考虑使用屋顶平面悬轨施工技术。悬轨结构示意图如图8所示，悬轨结构实物图如图9所示。外挑工字钢型号使用工22 a，截面尺寸为220 mm×110 mm×7 mm×9 mm，最大长度为6.5 m，最小长度为6 m，竖向支撑工字钢与外挑工字钢型号一致，与构架梁预埋件焊接，要求四面围焊，焊缝质量等级三级及以上，焊高5 mm，外挑工字钢与竖向支撑工字钢采用M16-280高强螺栓二次栓接，后结构梁抱箍采用A3级圆钢，截面尺寸为20 mm。

爬轨器架设在外挑工字钢，驱动吊篮水平移动，主要技术参数见表1，高处作业吊篮选用ZLP630吊篮。

悬轨外挑工字钢结合屋面结构构架设置悬轨工字钢，悬轨工字钢平面布置参照吊篮规格型号，结合立面、屋面结构梁分隔，共设置总计20个篮筐，篮筐最大长度为6 m，最小长度为4 m，详见图10所示。

2.1.2" 悬轨应用范围

当幕墙相对地面向内倾斜时，如南立面5至8层，作业前爬轨器水平移动至悬轨工字钢最外端，吊篮竖向提升至作业楼层，最后悬轨爬轨器先进行粗调，钢丝绳导索进行微调。直至篮筐进入作业范围半径内，详见图11所示。

当幕墙相对地面向外倾斜时，如南立面9至屋面层，作业前爬轨器水平移动，确保篮筐与上方幕墙龙骨存在空隙，工人操作吊篮，竖向提升至作业楼层位置，最后悬轨爬轨器可水平移动至施工作业范围内，详见图12所示。

当幕墙立面线形存在多个转折点，导致多段幕墙需分段施工时，需要利用悬轨爬轨器反复水平前后移动，配合钢丝绳导索拖拽篮筐，将吊篮篮筐准确移动至作业半径范围内。

当幕墙与地面垂直时，如西立面9至11层，作业前悬轨爬轨器水平移动至悬轨工字钢最外端，吊篮竖向提升至作业楼层，最后悬轨爬轨器水平移动至施工作业范围内。

2.1.3" 悬轨安装

放线定位：十字交叉法或平行轴线法放线定位基准，向两端放线或向一端放线。测量采用经纬仪、水准仪及钢尺进行定位，并清理固定点位置结构梁，使其平整无杂物。

安装支腿：悬挑轨道经检查验收合格后，采用塔吊辅助安装，支腿安装顺序从左至右，经检查合格后，再拉通线分别安装其中间钢支腿。如图13所示。

安装悬挑轨道：悬挑轨道经检查验收合格方可使用。设置挡边在轨道工字钢的端头，防止爬轨器在端头滑出，安装遵循先远后近原则，通过螺栓连接轨道并调节抱箍架，如图14所示。

设置二次保护钢丝绳：上端缠绕抱箍在支撑臂后端，下方固定在结构梁上，预留安全观测环。此时钢丝绳安装正常工况没有预紧力，但不能处于松弛状态。

安装爬轨器：将爬轨器安装到轨道底部必须悬挂牢固，承重行走轮与轨道下翼缘接触面积不低于有限受力面积95%，爬轨器运行灵活，如图15所示。

上述轨道、支腿等构件超过30 kg均应使用手拉葫芦及其专用吊架协助安装，通过调整挂钩高度调整钢件标高。最大钢件重量不超过150 kg，手拉葫芦采用500 kg额定载重量。

2.1.4" 悬轨拆除

安装起吊架：卷扬机起吊架底部用悬挑预埋螺栓固定，中部用U型螺栓与悬挑横梁连接。手动葫芦起吊架安装与另一侧悬挑横梁外侧端头用U型螺栓连接。

悬轨轨道拆除：爬轨器拆除后，相邻悬挑钢支架之间各安装1支方通用U型螺栓连接，悬挑轨道与立柱焊接处切断，放置于方通上方，利用人工沿方通方向移动至卷扬机起吊架处，挂钩、绑带放置于第2个法兰盘处，如图16所示。

轨道吊装：轨道后端人工辅助放置到玻璃幕墙外侧，绑好牵引绳，地面人员拉紧牵引绳启动卷扬机下降至地面。如图17所示。

支腿拆除：按照悬挑轨道拆除方法拆除支腿，按从左至右依次拆除悬挑钢支架。

2.2" 悬轨施工工艺

悬轨施工工艺是本工程施工流程的关键环节，主要包括悬轨安拆、龙骨安装、保温防火封修、玻璃及铝板面材安装。

悬轨体系通过配合塔吊在土建结构完成后进行搭设。幕墙施工阶段利用悬轨体系吊篮篮筐可水平前后移动的特性，为作业人员提供充足作业半径。例如，龙骨施工阶段，幕墙相对地面向外倾斜时，作业前爬轨器水平移动，确保篮筐与上方幕墙龙骨存在空隙，工人操作吊篮，竖向提升至作业楼层位置，最后悬轨爬轨器可水平移动至施工作业范围内。封修、面材安装阶段同上。

3" 结束语

综上所述，通过使用悬轨技术，施工团队完成安装内外俯仰角幕墙玻璃超5 000 m2，铝板安装面积超6 000 m2。施工质量满足国家标准及相关规范要求，充分证明悬轨技术在涉及多尺度俯仰角的框架式幕墙中的可靠性和实用性。利用悬轨技术间接降低了传统吊篮成本超过40%，缩短施工周期近三分之一，节约项目团队的时间、人工和经济成本，在合同工期内高质量完成施工任务，为加速湖州城市建设与发展，浙北地区经济高速发展贡献一份薄力，同时为行业内类似幕墙工程施工提供参考。

参考文献：

[1] 罗会昌，李军，田兴春.医院病房幕墙系统施工工艺技术研究[J].建筑机械化，2024，45（4）：112-115.

[2] 郭宁，张洋洋，王金鑫，等.高层建筑工程玻璃幕墙施工工艺研究[J].建筑技术开发，2024，51（5）：37-39.

[3] 郭傲.复杂幕墙结构施工工艺优化研究[J].建筑施工，2024，46（4）：554-556，564.

[4] 李荣军，黄俊，王涛，等.玻璃幕墙在现代建筑中的应用[J].科技创新与应用，2024，14（14）：164-167.

[5] 谢智敏，梁文森，钟浩标.大型复杂曲面玻璃幕墙高精度施工技术研究[J].工程技术研究，2024，9（7）：89-91.

[6] 玻璃幕墙工程技术规范：JGJ 102—2003[S].北京：中国建筑工业出版社，2003.