超高层建筑玻璃幕墙快速拆除更新综合施工技术*

华裕奇，刘 扬，马国鑫

(中建三局集团有限公司，北京 102600)

0 引言

从全国范围来看，目前我国已进入城镇化进程中后期，城镇化发展趋缓。据测算，2020—2030年我国城镇化率每年提升约0.85%，显著低于过去10年1.27%的年均升速。从重点城市群城镇化水平来看，珠三角、长三角、京津冀整体城镇化率已超过国家“十四五”规划确定的常住人口城镇化率65%的目标，其中，珠三角城镇化水平超过80%。主要城市发展模式由大规模增量建设转为存量提质改造和增量结构调整并重。其中，国家层面要求加快转变城市发展方式，统筹城市规划建设管理，实施城市更新行动，推动城市空间结构优化和品质提升。目前，城市更新多围绕城镇老旧小区、大城市老旧厂区、大型老旧街区、城中村进行，超高层建筑品质提升项目较少，在此背景下，本文围绕建筑功能重新定位，对超高层建筑玻璃幕墙快速拆除更新进行研究。

1 工程概况

本工程位于北京市朝阳区东四环路与朝阳路交汇(慈云寺桥)西南角慈云寺1号院内，东临东四环辅路，北临朝阳路辅路，西、南侧为东区国际小区，以围墙及小区道路为分隔线。总建筑面积8.8万m2，地上建筑面积6.5万m2，共35层，高158m，地下建筑面积2.3万m2，共3层。

1.1 拆除前幕墙设计概况

本工程外立面幕墙分为单元体式幕墙、框架式幕墙及屋顶塔冠幕墙(见图1)，现阶段塔冠幕墙未施工，单元体式幕墙、框架式幕墙部分施工完成。

图1 拆除前幕墙分布示意

1)单元体式幕墙

单元体式幕墙由正三角形和倒三角形单元组成，每个三角形单元由7个板块组成，板块最大尺寸为4 250mm×2 100mm(长×宽)，重750kg。

2)框架式幕墙

铝包钢框架式幕墙系统位于空中大堂外立面，由正三角形和倒三角形单元组成，每个三角形单元由7个板块组成，板块最大尺寸为4 250mm×2 100mm(长×宽)，重750kg。

本工程拆除幕墙面积约1.57万m2，包括7 000m2单元体式幕墙、1 200m2框架式幕墙、5 700m2铝合金框架、1 300m2装饰铝板、500m2岩棉。

1.2 更新后幕墙设计概况

更新后幕墙外立面分为装配式幕墙、框架式幕墙及屋顶塔冠全玻璃幕墙、内侧装饰格栅，内外立面铝板幕墙收口，外立面装饰格栅、少量通风百叶、首层入口门及雨棚、首层坡道及屋面内幕墙等。层间高4.25m，周长192m，楼高158m，幕墙面积约5万m2。更新后幕墙安装范围如表1所示，幕墙完工效果如图2所示。

表1 更新后幕墙安装范围

图2 幕墙完工效果

2 玻璃幕墙快速拆除更新综合施工技术

2.1 技术特点

本工程工期紧张，外立面幕墙节点做法多，斜交叉网格主结构单元内三角异形单元体板块多且零碎，场地周边紧邻居民生活区、城市主干道，安全风险突出。为此，采用新技术、新工艺、新设备进行幕墙快速拆除安装，形成超高层建筑玻璃幕墙快速拆除更新综合施工技术，该技术具有以下特点。

1)使用定制夹具拆除单元体式幕墙，具有易安装、可周转、质量小、造价低的特点。

2)幕墙拆除时采用“卷扬机+吊篮+定制夹具”吊拆体系，使拆改项目现场无塔式起重机、施工电梯等大型垂直运输机具。

3)由于本工程幕墙主要由三角形单元组成，单元体均为异形板块，组装厂加工产量低，因此将原单元体式、框架式幕墙体系调整为装配式无序安装幕墙体系，使组装厂和施工现场分摊安装工作量，并形成流水作业，缩短加工周期，以有效避免工期延长，使施工组织更合理。

4)幕墙安装时采用“卷扬机+环轨+电动吸盘+卡钳式吊篮”安装体系，最大限度提高工具利用率，安装速度由200m2/d提升至300～500m2/d，工期效益显著，质量控制较好。

2.2 单元体式幕墙快速拆除技术

通过使用卷扬机、吊篮、定制夹具等设备，在不使用大型垂直运输工具的前提下，实现单元体式幕墙的快速拆除。通过在板块上增加1组吊点，两侧使用缆风绳辅助板块运输，确保安全。

2.2.1工艺原理

1)“卷扬机+吊篮+定制夹具”吊拆体系

本工程因未使用塔式起重机等大型起重吊装设备，为保证幕墙单元体板块快速顺利拆除，特设计“卷扬机+吊篮+定制夹具”吊拆体系，于35层设置4台起吊量为5t的卷扬机。对于卷扬机的吊装机构，主挑梁采用前梁200mm×150mm×8mm和后梁150mm×100mm×8mm矩形钢管，支撑结构前立柱采用140mm×140mm×5mm方形钢管，支撑结构后立柱采用140mm×140mm×5mm方形钢管，顶部采用φ14mm钢丝绳张紧，将各构件组焊成空间机构进行吊装，各钢件通过6mm满焊及螺栓连接。钢架后端配重≥1t，采用额定荷载5t的卷扬机，后端与立柱相连。吊篮根据具体单元体板块尺寸进行设计，本工程吊篮长3 130mm，钢框选用100mm×100mm×6mm方形钢管，材质为Q235钢。吊篮上焊接耳板尺寸为120mm×80mm×10mm，中间开φ20mm孔洞，方便钢丝绳穿过。进行吊篮设计时应对吊篮承载力、刚度、稳定性进行复核，并结合吊装工况对耳板孔局部承压、耳板根部焊缝进行验算。

2)定制夹具设计及技术原理

本工程设计了幕墙单元体板块快速拆除夹具，板块顶端设有卡槽，卡槽槽口口沿处设有向下弯折的沟槽部，夹具本体顶部开设用于与起重机挂钩挂接的吊孔，夹具本体底部外缘处设有向上弯折的挂钩部，挂钩部与沟槽部挂接(见图3)。夹具工作原理如下：首先将2个对称构件推入单元体式幕墙顶部槽内，构件端部设有向上翘起类似于钩状的构造，使夹具与单元体紧密连接；然后通过螺栓将二者固定，夹具间距可根据现场施工单元体板块具体尺寸及受力要求设置，依据单元体顶部槽宽设置对称构件的具体尺寸及末端弯钩的详细尺寸；最后通过末端弯钩实现夹具与单元体的连接固定，顶部圆孔用于与垂直运输设备连接。

图3 单元体式幕墙快速拆除夹具

2.2.2工艺流程

单元体式幕墙快速拆除工艺流程为：施工准备→确定首件拆除单元→手动倒链安装就位及连接件、插接件切割→夹具安装、固定→夹具与吊具连接→幕墙玻璃板块间胶条切割→手动倒链慢速提升板块→卷扬机运输板块落地→单元体解体。

2.2.3施工方法及操作要点

1)完成拆除吊装准备工作，在准备拆除部位上方35层位置架设卷扬机，验收合格后方可进行单元体板块拆除。首先对拆除单元所在楼层及上层临边拉设钢丝绳，作为临边防护措施；然后将钢丝绳两端固定在结构柱上，将工作人员安全带系挂在钢丝绳上，临边作业小车及工具等均需做好临边安全防护，与临边钢丝绳连接固定。

2)进行三角形顶部及中间位置单元体板块拆除与提升，使用吊篮通过3t吊装带或φ14mm吊装钢丝绳在三角形主钢梁与楼板横向钢梁交界处(或通过5t工字钢夹具夹在工字钢横梁上)固定3t手动倒链或3t电动倒链，使用3t U形卡扣连接。单元体三角形尖角部位有2个长条孔，将0.5t吊钩和1t U形卡扣挂在两侧长条孔部位。使用等离子切割技术将连接件与钢结构切割，慢慢提升单元体，至单元体与下方插接框脱离5～10cm。此时，将吊篮提至上层停放，缓慢下降三角形单元体至首层存放。

3)进行三角形剩余单元体板块拆除与提升，使用卷扬机、吊篮配合的施工方法拆除单元体板块，将φ14mm吊装钢丝绳通过3t U形环固定在三角形主钢梁与楼板横向钢梁交界处(或通过5t工字钢夹具夹在工字钢横梁上)进行拆除。通过3t手动倒链连接吊装夹具，将夹具固定在单元体上口公框横框上。通过手动倒链匀速提升单元体板块，提升5～10cm后，转换到卷扬机吊装挂钩上。单元体与卷扬机挂钩通过夹具和吊具连接，为保证吊装安全，采取二次保护措施，利用φ14mm钢丝绳与单元体挂钩相连。起吊前需将吊篮提升至拆除单元体的上层停留，单元体拆除时通过撬棍撬动插芯，敲击至水槽内，错开2块单元体连接部位，以避免吊装时带起侧面单元体板块，发生坠落。

4)吊装夹具固定牢固后松开单元体式幕墙连接件顶丝，拆除的螺栓通过专用铁桶存放。手动倒链匀速提升单元体板块，单元体挂件脱离幕墙连接件后，为保证单元体垂直运输的安全性，采取二次保护措施，将备好的钢丝绳固定在单元体挂件挂钩上，然后进行单元体板块垂直运输。

5)单元体板块垂直运输前，在单元体两侧挂钩处绑扎缆风绳，安排2名专业人员通过缆风绳控制板块运输稳定性，避免板块在垂直运输过程中旋转。将卷扬机吊钩固定在连接夹具的钢丝绳上，利用手动倒链匀速下降单元体板块，在手动倒链链条所受荷载为零的状态下取下挂钩，此时控制卷扬机匀速下降，将单元体板块通过卷扬机垂直运输至地面。在现场指定的拆解区进行二次拆解，并将拆除后的材料分类办理退场手续。

6)首先进行玻璃拆除工作，单元体板块玻璃与型材通过结构胶进行固定，其他框架采用螺栓连接固定，使用美工刀割胶取下玻璃，分别对螺栓进行拆除解体，完成玻璃单元体拆解工作。

7)幕墙拆除完成后，对原有临边防护进行修复。

8)进行单元体和框架拆除时，正下方须设置警戒区域，并由看护人员监督。

2.3 装配式幕墙快速安装技术

采用装配式幕墙快速安装技术时，需依托装配式幕墙体系设计、无序快速安装施工工艺及“卷扬机+环轨+电动吸盘+卡钳式吊篮”安装体系，实现快速安装更新，保证工期。

2.3.1工艺原理

1)无序安装技术

装配式幕墙无序安装技术原理为：保持原有板块划分，仅进行微调，并在工厂组装成梯形板块和三角形板块，剩余部分板块采用现场安装的方式，玻璃全部现场安装。将1个三角形大板块划分为5个小板块+现场安装部分，现场按照板块编号吊装安装，一方面可保证组装质量，解决了异形单元体板块零散放样难度大的问题，另一方面可使现场实现多点施工，充分利用工作面，加快施工速度。

2)铝龙骨体系

依据施工图纸，装配式幕墙以三角形为单位分布，以满足外饰板块效果尺寸。每个三角形板块面积约46m2，重644kg。考虑实际情况，安装框架龙骨时，可先将装配式桁架单独吊装完成后，再进行剩余竖、横框安装。也可在首层同时拼装装配式桁架及剩余框料，再吊装至安装楼层。

3)玻璃面板体系

正三角形节点玻璃在三角形中轴偏位分格，并在上下层间楼板部位和可视部位划分玻璃分格，每个三角形面板设置5层玻璃，层间楼板部位玻璃分格长1.5m，高1.25m，层间可视部位玻璃分格长1.5m，高3m。倒三角形节点玻璃在三角形中间分格，并在上下层间楼板部位和可视部位划分玻璃分格，每个三角形面板设置5层玻璃，层间楼板部位玻璃分格长1.5m，高1.25m，层间可视部位玻璃分格长1.5m，高3m。

4)横向龙骨销轴体系

本工程采用“销轴+前端固定限位角片”体系安装横向龙骨，可加快安装速度。

2.3.2工艺流程

装配式幕墙快速安装工艺流程为：测量、定位→后补埋件施工→桁架板块和龙骨安装→框架调整→层间封修→连接件施工→玻璃幕墙板块安装→胶缝填充→铝合金外饰扣板安装→打胶、修胶→清理。

2.3.3施工方法及操作要点

1)测量、定位

建立水准测量控制点和平面控制网，复核现有结构尺寸偏差、后补埋件偏差、建筑高差及建筑沉降差，采取有效措施，以满足设计偏差要求。

2)后补埋件施工

埋件与结构连接须牢固平整，在结构不平整位置进行剔凿处理，平整度需满足安装要求，埋件施工位置需与深化图纸对应，药剂、胀栓锚固深度需满足设计要求，药剂、胀栓锚固时不允许破坏结构。

3)桁架板块和龙骨安装

使用叉车将板块运送至吊运点位，通知板块吊机卷扬机操作人员将吊钩放下，板块通过3t吊装带和3t绑扎带固定，玻璃通过800kg 4爪电动吸盘和3t绑扎带固定，使用5t U形卡扣与轨道吊机挂钩相连，轨道吊钩上吊挂3t手动葫芦，便于微调。使用卷扬机吊机将板块运输至安装楼层后，通过屋面轨道吊机在安装楼层进行换钩转换，转换完成后，通过轨道水平移至安装点位进行安装。板块下行至挂点与连接件相对高度为200mm时，命令板块停止下行，安装点位的吊篮操作人员和楼层内安装人员共同将板块移至安装位置，卸除防护缆风绳，安装板块桁架，并使用吊篮与楼层内安装人员配合安装竖框，竖框通过连接件与埋板连接，最后安装横框，横框通过销轴及前端角片固定。

4)框架调整

根据稳定的标高基准点，利用水准仪进行复测，旋转高度调节螺栓，对重新安装的幕墙框架进行调整，使其达到设计标高。查看现场框架安装质量是否满足幕墙安装施工验收规范要求，如不满足要求，通过调整幕墙螺栓等进行微调，装配式框架调整完成后进行固定焊接。

5)层间封修

需根据设计要求的尺寸进行防火岩棉加工，并将其安装于层间背衬钢板内，不得在雨、雪天气下施工，且施工完成后应及时用钢板封闭，防止岩棉受潮。

6)连接件施工

连接件定位后需通过点焊进行临时固定，在连接件与埋板连接处两侧各点焊2，3处，确保连接件焊接牢固。

7)玻璃幕墙板块安装

使用800kg 4爪电动吸盘吊装玻璃，并使用3t绑扎带进行二次捆绑，防止因吸盘失效发生坠落，使用临时压板固定。

8)胶缝填充

在胶缝两侧玻璃、型材上粘贴30mm宽保护胶带，防止密封胶污染玻璃和型材，影响视觉效果。使用易挥发的清洁剂擦拭硅酮密封胶表面灰尘，防止密封胶因粘贴不牢出现渗漏。

9)铝合金外饰扣板安装

铝合金外饰扣板一端插接在已安装完成的铝板副框上，板缝调整完成后通过机制螺丝钉将扣板另一端定距压紧在横、竖框上。

10)打胶、修胶

在胶缝两侧型材、铝板上粘贴30mm宽保护胶带，然后注胶，密封胶表面使用刮板修整至光滑、平整、均匀。

11)清理

对玻璃幕墙进行清洗，确保玻璃整洁，同时撕掉保护膜。

3 施工效果分析

采用“卷扬机+吊篮+定制夹具”吊拆体系及“卷扬机+环轨+电动吸盘+卡钳式吊篮”安装体系，用时45d完成2.4万m2玻璃幕墙拆除，在最大限度上提高了卷扬机吊运效率，将安装速度提高至300～500m2/d，节省3～5个月工期，施工质量控制良好。将原幕墙体系改为装配式幕墙无序安装体系，解决单元体须按层依次施工的问题，实现了作业面充分利用。

4 结语

当前，城市更新已成为建筑市场新的发展导向，传统老旧小区改造以多层、高层住宅建筑外墙面保温涂料更新为主。本工程围绕158m超高层建筑外立面玻璃幕墙改造更新，解决了超高层建筑垂直运输距离长、耗时长的问题，提出“卷扬机+吊篮+定制夹具”吊拆体系及“卷扬机+环轨+电动吸盘+卡钳式吊篮”安装体系，对幕墙快速拆除、幕墙拆除配套夹具、装配式幕墙无序安装等进行介绍，形成超高层建筑玻璃幕墙快速拆除更新综合施工技术。