天津周大福金融中心擦窗机系统设计

王 晔，曹恩钦，方春波，苏亚武，段新华，陈展鸿

（1.考斯高美（上海）贸易有限公司，上海 200122；2.中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，天津 300450；3.新世界发展有限公司，香港）

1 工程概况

天津周大福金融中心是集商场、办公、酒店餐饮等为一体的综合性大楼（图1），建筑高度为530m，地下4层，地上100层，建筑面积约39万m2。项目业主香港新世界集团,由中建第八工程局有限公司（总承包）、考斯高美（上海）贸易有限公司（擦窗机供应商）等多家单位参与建设。

图1 天津周大福金融中心效果图

2 擦窗机系统要求及总体方案

天津周大福金融中心塔楼外立面为多曲面复杂造型。综合塔楼外立面独特造型及业主、建筑师等各方的要求，擦窗机的设计方案须满足以下要求：

1）设备的安全性、可靠性、先进性需达到世界一流水平，自动化程度高、作业效率高、操作便捷、维护性好；

2）满足建筑结构承载、空间限制等要求；

3）满足建筑物外立面清洁维护周期要求及设备层停放位置的要求；

4）擦窗机作业区域需覆盖整座大楼外立面，满足外幕墙清洗及玻璃更换要求，无死角。

基于上述要求，最终选定在71层布置4台伸缩关节臂擦窗机和99层布置1台伸缩关节臂擦窗机的优化方案，如图2、图3所示。

图2 塔楼71F擦窗机立面图

图3 塔楼99F擦窗机立面图

3 塔楼71层擦窗机系统设计

根据擦窗机所处的楼层空间位置、清洗周期、擦窗机的工作范围大等要求，塔楼71层设备层4个角分别布置1台擦窗机设备（共4台）。设备在打开幕墙开启门后，沿轨道移动至开口处，利用大臂回转、前吊臂回转、前吊臂伸缩、臂头回转等功能，实现对71层以下幕墙全方位清洁维护及更换功能。塔楼71层擦窗机布置见图4。

图4 塔楼71F擦窗机、轨道布置平面图

3.1 空间布置

塔楼71层为设备层，空间狭小，预留给擦窗机的停机、运行空间只有4个角落房间。房间长×宽×高尺寸为16500×4500×5000mm。考虑到塔楼整体外观影响，擦窗机停机状态必须全部停机在房间内，同时考虑每台擦窗机的作业最远覆盖范围达到25m及塔楼外幕墙造型等多重因素，最终选用3节伸缩关节臂轨道式擦窗机。

3.2 作业范围

塔楼71层擦窗机负责塔楼71层以下所有楼层的清洗维护作业，要求4台擦窗机作业范围保证71层以下全范围覆盖。

3.3 轨道设计

根据擦窗机的停机、运行空间位置、作业范围、机型选择，考虑钢结构布置、承重等设计，综合安全、可靠、经济等因素进行轨道设计。

图5 71F擦窗机轨道布置图

1）轨道选用300×310H型钢，采用热镀锌进行防锈处理，满足擦窗机停机、运行过程中所需的刚度和强度要求。单台擦窗机采用平行双轨道运行模式，轨道间距为2500mm，轨道末端设置机械止动装置。

2）轨道采用螺栓、压板固定在基础钢墩上。轨道和基础钢墩间采用橡胶减震垫用以减轻设备运行过程中产生的噪音。基础钢墩布置间距为1950mm（垂直轨道方向），直接焊接在结构钢梁上，预埋螺栓后进行二次灌浆，让基座和楼板浇筑成一体，以达到整体强度要求。见图6。

图6 塔楼71F擦窗机轨道基座图

3.4 擦窗机组成

设备主要包括行走系统、回转大臂、配重系统、伸缩臂、吊篮臂、吊篮、卷扬机系统、约束系统、控制系统等，见图7、图8。

图7 塔楼71F擦窗机立体结构图

图8 塔楼77层伸缩关节臂擦窗机机型图

行走系统：由行走梁和底架组成，配置2台SEW减速电机驱动，负责整台擦窗机在轨道上的行走驱动。

前吊臂回转：回转角度为±115°，保证了擦窗机的工作范围。

配重系统：由配重箱和配重块组成重达35t的配重系统，用于平衡擦窗机最远工作状态的受力，保证了设备的安全性。

伸缩臂：由三节伸缩臂组成，依靠液压系统驱动前后伸缩运动。

卷扬机系统：由主卷扬机和辅助卷扬机组成，主卷扬机负责吊篮升降，辅助卷扬机负责物料挂钩升降。

约束系统：由防风销、防风销座和防风绳组成。防风销座设计组装在幕墙单元体上，吊篮通过防风绳和防风销在下降的过程中与幕墙上防风销座连接，进而约束吊篮依附在幕墙外面，防止吊篮受风力影响随意摆动，同时约束吊篮到达由于建筑异型等因素垂直无法进行清洗维护的区域。

控制系统：包含主控制柜和吊篮操作控制柜组成。

4 塔楼99层擦窗机系统设计

塔楼99层擦窗机设计主要考虑满足塔楼71层-99层外幕墙的清洗和维护、清洗周期、结构空间、设备停放、安全性、经济成本等因素，99层采用一台伸缩关节臂式擦窗机，铺设一圈圆形轨道，通过6个幕墙开启门，以达擦窗机对幕墙的360°全覆盖。塔楼99层擦窗机工作示意、布置图见图9。

4.1 空间布置

图9 塔楼99F擦窗机工作示意、布置图

塔楼99层为擦窗机设备专用楼层，同时位于塔楼的顶部，空间限制条件少。考虑塔楼整体外观影响，擦窗机停机状态必须全部停机在楼层内，擦窗机的作业需要覆盖到塔楼71层-99层幕墙，最终设计在塔楼99层铺设环形轨道，选用一台4节伸缩关节臂式擦窗机。

4.2 作业范围

塔楼99层擦窗机系统负责塔楼99层以下至71层楼层的清洗维护作业，参见图9擦窗机工作工作位置、布置图。

4.3 轨道设计

塔楼99层伸缩关节臂擦窗机轨道设计与塔楼71层擦窗机轨道设计基本一致。但由于塔楼99层为钢结构楼层，故擦窗机轨道基础钢墩采用直接焊接在结构钢梁上见图10，无需二次灌浆。采用高强螺栓将基础钢墩、垫板、减震垫、压板和轨道固定在一起，见图11。

图10 塔楼99F轨道基座图

图11 塔楼99F擦窗轨道布置图

4.4 擦窗机组成

塔楼99层伸缩关节臂擦窗机与71层擦窗机基本同属于一种机型，不同之处在于行走驱动系统增设了摆动梁，以保证设备顺利在圆弧轨道上运行。大臂回转角度为±165°，伸缩臂旋转角度为±130°，保证了擦窗机对塔楼幕墙的360°全覆盖，见图12。

图12 塔楼99F伸缩关节臂擦窗机机型图

5 结 语

天津周大福金融中心塔楼擦窗机项目是一个外形复杂、空间限制条件多、施工难度大的工程。考斯高美利用公司技术及经验优势，很好地解决了这些难题，为项目的顺利进展打下坚实的基础，同时也积累了大型层间设备吊装的技术和经验。目前塔楼71层擦窗机已完成现场安装。