高层建筑弧面幕墙安装用吊篮施工技术

陈 果 翟英帅 彭伟豪 黄宜婷 罗 瑞

中国建筑第二工程局有限公司华南分公司 广东 深圳 518048

1 工程概况

平潭海洋国际会展中心五星级酒店（图1）项目位于福建省平潭综合实验区，酒店塔楼地上25层，地下1层，结构高度99.900 m，建筑高度113.329 m，标准层层高为3.650 m，采用钢筋混凝土框架剪力墙结构。酒店塔楼平面呈椭圆形，外立面中部鼓起，上下两端逐渐内收，其中12、13、14层为结构板外凸最大楼层，6—12层结构梁板逐渐向外扩大，累计外扩约0.2 m；14—25层结构梁板逐渐向内收缩，累计内收约2.5 m；塔楼外立面采用框架式玻璃幕墙体系，酒店幕墙安装面积11 678 m2，部分玻璃幕墙安装工作需要在建筑物外侧进行操作，因此需要选择一种适合于本工程需求的幕墙安装操作平台[1-3]。

图1 酒店效果图

2 幕墙操作平台方案选择

本工程采用EPC建设模式，工期短、任务重，且酒店塔楼内装修施工进度为关键线路。由于本工程外立面中部鼓起，为上下两端逐渐内收的建筑造型，若采用悬挑脚手架作为幕墙安装操作平台，每3层就需要搭设1道悬挑工字钢，影响室内隔墙及地面施工，同时影响酒店内装修施工进度。

综合考虑后，项目选择了外挂电动吊篮，吊篮安装便捷，可满足幕墙安装需要，且不影响酒店内装修施工。但是，本工程外立面中部鼓起，上下两端逐渐内收的建筑造型，限制了吊篮的工作范围，吊篮需分段搭设并采取斜向爬升措施，以避免悬挂平台与塔楼结构碰撞。第1层吊篮负责6—15层幕墙安装，第2层吊篮负责16—24层幕墙安装，第3层吊篮负责25层—屋面花架层的幕墙安装。

酒店塔楼屋面设有混凝土梁柱结构的花架，花架顶部最高点距离屋面完成面13.45 m，花架外部设有幕墙，花架结构如图2所示。为完成25层—屋面花架层的幕墙安装，第3层吊篮需安装在花架顶部，但花架无楼板，无法按常规做法为吊篮提供安装平台。为此，项目采用了特殊定制的吊篮，在花架梁上主体结构施工时，预埋钢板为特制吊篮支架安装提供固定支点。

图2 塔楼屋面花架结构模型

3 吊篮施工部署

根据工期要求及塔楼的结构特征，对吊篮安装进行施工部署。1—5层酒店和裙房幕墙相连，采用落地式钢管脚手架安装幕墙。6层—屋面花架层幕墙采用吊篮进行安装，吊篮分3个施工段进行布置。第1施工段吊篮悬挂机构架设于16层楼面，用于6—15层区间段的幕墙安装；第2施工段吊篮悬挂机构架设在25层，用于16—24层区间段的幕墙施工；第3施工段吊篮悬挂机构架设在花架顶部，用于25层—屋面花架层的幕墙安装。第1施工段各楼层逐层外扩然后收缩；第2施工段各楼层逐渐收缩，吊篮在升降过程中，若不采取相应措施，吊篮可能与建筑发生碰撞，因此需采用斜向爬升吊篮安装技术，设置斜拉钢丝绳作为吊篮斜向提升的导向索；第3施工段采用定制悬挂支架吊篮安装技术，在框架梁上预埋焊接悬挂机构支架。

各施工段的幕墙按照自下而上的安装顺序，依次完成幕墙龙骨及玻璃安装。吊篮工作时各施工段垂直方向不得同时作业，各施工段相互错开进行施工。考虑到3个施工段作业区可能发生垂直交叉作业的情况，在17层结构边缘安装悬挑式硬防护。施工段划分如图3所示。

图3 施工段划分

4 斜向爬升吊篮安装技术

4.1 工艺原理

斜向爬升吊篮安装技术是在标准吊篮的基础上，增加导向装置，实现吊篮斜向爬升的功能。根据建筑结构外形，在楼层边缘增加悬挑工字钢用于拉设导向索。吊篮通过导向装置实现和导向索的连接，吊篮因导向装置限制吊篮水平运动，使吊篮沿着导向索的轨迹斜向提升，适应建筑外立面造型，避免吊篮运行时与建筑完成面碰撞（图4）。

图4 吊篮斜向爬升原理示意

4.2 工艺流程

悬挑工字钢安装→拉设导索→悬挂机构安装、调试→悬吊平台的安装、调试→提升机、安全锁电箱安装和调试→穿绳检查→重锤安装→吊篮安装→检查验收→使用→拆除

4.3 关键技术

1）悬挑工字钢安装。在酒店17层及25层底板安装悬挑工字钢，工字钢长度为6 m，工字钢建筑外悬挑长度2 m，建筑内侧锚固段长度为4 m，工字钢放在楼板面处，采用U形M20螺杆固定，单根工字钢采用4个U形螺杆固定。4个U形螺杆分别距离楼板边缘200、400、3 600、3 800 mm。U形杆件和工字钢之间的缝隙采用木楔塞紧。螺杆上方丝扣露出螺母不少于3扣。在工字钢端部，用直径22 mm圆钢焊接吊环，吊环上下两侧各1个，分别拉设钢丝绳以确保工字钢受力均衡。吊环与工字钢接触面采用双面焊接，焊接长度大于150 mm。工字钢中线位置与相应吊篮平台导索垂直投影线位置重合。

2）拉设导索。导索选用φ16 mm的6×19钢丝绳，钢丝绳分别与两端悬挑工字钢吊环连接固定。连接固定钢丝绳的绳卡大小规格应与所用钢丝绳相适应，绳卡连接钢丝绳时，每个连接点用4个绳卡，绳卡间距（6～7）d（钢丝绳直径d＝16 mm），且最后一个绳卡距绳头不应小于100 mm，绳卡拧紧到为钢丝绳压扁1/3直径为宜。

3）安装吊篮导向装置。吊篮导向装置安装在篮体侧边中线位置，导向装置采用2个定滑轮，分别与吊篮前部护栏片上侧和吊篮底板连接。定滑轮用φ12 mm钢丝绳与吊篮护栏固定。定滑轮的钢丝绳两端固定在吊篮两侧。吊篮导向装置另一端与导索连接。当吊篮进行提升时，吊篮受导向装置侧向力影响，吊篮竖直提升轨迹变成斜向提升。吊篮提升过程沿着导索的轨迹，吊篮与建筑完成面保持距离，确保悬挂平台不会与建筑物发生碰撞，工人能正常在吊篮上进行幕墙安装（图5）。

图5 吊篮导向装置示意

4）防碰撞装置。为防止吊篮在空中摆动，破坏幕墙完成面，吊篮选用靠墙轮和缓冲装置等保护措施。靠墙轮的轮胎材质选用充气塑料轮胎，防止擦伤玻璃；缓冲装置设置在工作平台前护栏的外侧，包裹一定厚度的弹性材料，如厚60 mm的海绵，起到缓冲作用。工作平台中设置与墙体固定的拉绳，待吊篮施工人员到某一楼层作业时，可用拉绳或者挂钩把工作平台和建筑物连接起来，起到固定作用，防止吊篮间的碰撞发生。

4.4 斜向爬升式吊篮安装要求

1）吊篮布设间距0.3 m，吊篮前支架离结构边线0.3 m，吊篮前支臂长1.6 m，后支臂长4.6 m。吊篮支架方式为常规支架加配重。

2）吊篮与玻璃幕墙完成面距离不小于0.3 m。

3）吊篮使用的悬挂系统钢丝绳安全系数不小于10。

4）吊篮悬挂钢丝绳末端距地200 mm处增加10 kg预制混凝土坠重。

5 定制悬挂支架吊篮施工技术

5.1 工艺原理

定制悬挂支架吊篮根据结构安全计算，确定预埋钢板及悬挂机构设计。在花架结构梁浇筑前预埋钢板，待混凝土强度达到100%时再焊接吊篮悬臂支架，吊篮工作钢丝绳用绳卡固定在悬挂支架上，并将花架结构梁作为钢丝绳固定点以提高其安全性，降低安装难度。定制悬挂机构在正常工作状况下，工作荷载主要集中在悬挂支架架体、悬挂机构埋板、定制悬挂机构支撑和钢丝绳与悬挂机构连接处（图6）。

5.2 工艺流程

悬挂机构安全性计算→预埋钢板→搭设双排脚手架→焊接悬挂机构→安装加强钢丝绳→吊篮安装→吊篮试验→验收合格→使用→拆除

5.3 关键技术

1）悬挂机构安全性计算。通过软件分别对定制悬挂机构埋板、定制悬挂支架、定制悬挂机构支撑和钢丝绳进行验算。首先确定吊篮的荷载，由计算结果选用悬挂机构材料及规格、悬挂机构骨架尺寸、钢丝绳规格。经过计算，定制悬挂机构分别满足超载25%额定载质量的动力荷载和超载50%额定载质量的静力荷载，安全系数符合要求。

2）悬挂机构支架安装。根据定制悬挂机构安全性计算，悬挂机构支架选用150 mm×100 mm×6 mm的方通，预埋板选用300 mm×300 mm×8 mm钢板（图7）。悬挂机构支架整体在地面焊接完成并做好防腐措施后由塔吊辅助进行安装。在结构梁侧及梁面上预埋300 mm×300 mm×8 mm的预埋板，在梁侧预埋板上焊接200 mm×150 mm×8 mm钢通，按图7所示的方式焊接悬挂机构支架。根据吊篮的平面布置图，确保吊篮间距小于500 mm，通过双排脚手架安装悬挂机构支架，将支架与预埋钢板焊接到位后，采用砂轮机或砂布除净焊渣、打磨焊缝，除锈工作做好后在焊缝处涂防锈漆，确保构件具有良好的防腐性能，保证悬挂机构能安全可靠运行。横梁长度5 500 mm，为防止悬挑段长度过长造成变形过大，在横杆下部增加斜向支撑与预埋件连接，悬挑段长度控制在1.1～1.2 m。

图7 屋面吊篮支架埋件大样

3）钢丝绳安装固定。钢丝绳固定在距悬挑支架端部200 mm处，悬挑支架端部焊接角钢对钢丝绳进行限位。钢丝绳一端下垂于吊篮提升设备，钢丝绳另一端通过悬挑支架并用绳卡固定后与屋面花架框架梁固定，形成稳定拉结，确保钢丝绳不会脱离悬挑支架。钢丝绳与结构梁接触的转角上，增加弧形过渡、橡胶套以保护钢丝绳，钢丝绳端部的绳夹设置按以下要求进行：紧固绳夹时，各个绳夹应受力均匀，夹座紧扣在钢丝绳工作段上，U形螺栓紧扣在尾端。

4）悬吊平台安装。本工程吊篮平台根据建筑平面弧度，采用5.5、4.5、4.0 m三种规格的悬吊平台进行拼装。将悬吊平台底架用木板垫高200 mm，便于施工拼装。各相邻栏底安装固定，栏底采用长140 mm的M12螺栓相连，螺栓预紧后确保平台底架板处于水平状态。安装侧栏及安全锁安装板，高度较小的栏片为悬吊平台侧面板，采用长30 mm的M12螺栓与底板连接。安装时，需将栏片对正安装孔位，如遇阻力可晃动栏片使其对准安装孔，不得强力安装。

6 结语

平潭海洋国际会展中心的酒店塔楼平面呈椭圆形，外立面中部鼓起，上下两端逐渐内收。塔楼外立面采用框架式玻璃幕墙体系。为适应项目复杂的施工环境，加快施工进度，项目采用了斜向爬升吊篮安装技术和定制悬挂支架吊篮施工技术完成了1.1万 m2的外幕墙安装任务，最大限度地减少了吊篮的设置数量，在保证安全性的前提下节约施工成本，提高工效，可为同类工程施工提供借鉴。