山地建筑高层幕墙施工防局部风振关键技术

陈 涛， 秦洁钰， 唐红元

(1. 中铁二局集团装饰装修工程有限公司， 四川成都 610031；2. 西华大学建筑与土木工程学院，四川成都 610039)

随着中国城市化进程的快速推进，山地高层建筑越来越多，玻璃幕墙作为一种集装饰与功能一体的建筑外墙结构，在高层建筑中有着广泛应用。高层建筑幕墙工程中，幕墙板块安装常需要吊篮等施工工具且需要施工人员高空作业，风荷载过大会引起幕墙板块吊装和吊篮施工过程中的剧烈晃动，严重影响施工质量和施工人员安全。而在具有山地等地貌特征的地区中，风荷载往往是主要的设计横向荷载。故山地建筑高层幕墙施工防局部风振的研究显得尤为重要。本文主要针对山地建筑高层幕墙工程防局部风振关键技术进行总结，旨在为山地建筑高层幕墙工程防局部风振的后续研究提供研究基础。

1 山地建筑幕墙施工防局部风振的研究意义

中国是多山国家，山地面积约占国土面积的65%。近年来，随着社会的高速发展，山地高层建筑的建设受到广泛关注。山地地形会使风场产生加速变化，山体的几何特征、山体的相互干扰以及来流风向等因素都影响山地风场的这种加速变化，使得风场复杂化。在具有山地丘陵地貌特征的地区，高层建筑设计中，风荷载往往会超越地震作用成为主要的设计横向荷载[1]。在高层建筑幕墙工程施工中，风振会引起吊篮随意晃动等问题，不利于施工安全。因此，开展山地建筑幕墙施工防局部风振研究，有助于对施工过程中的风险进行系统梳理，以便于施工过程中各项措施更具针对性，同时找到更加科学、经济、高效的防局部风振施工方法。综上所述，高层建筑幕墙施工中防局部风振研究具有十分重要的工程意义。

2 山地建筑幕墙施工防局部风振的研究现状

高煜航[2]以JH项目为案例分析对象，采用定点固定吊篮绳的方法研究了幕墙工程施工中防局部风振。JH项目位于朝阳区望京地区，JH项目的地上塔楼38层，建筑幕墙高度为170 m，其幕墙工程为双曲面立面形式，幕墙形式变化较多，并且幕墙立面包括悬挑幕墙部分。由于其塔楼悬挑部位的连接比较特殊，需要吊篮进行配合安装。其使连接吊篮的钢结构按照每5层的间距搭设一处钢结构连接到楼层内，有效减少了吊篮在风振作用下的晃动。

王桦等[3]发明了一种可在吊篮发生晃动时实现对吊篮绳定点锁定的高层建筑幕墙施工防护装置。该装置可以在吊篮发生晃动时，降低吊篮主体的摆动线长，大大提高吊篮主体在高空中的稳定性和防护能力，避免摆动幅度过大发生坠落。该幕墙施工防护装置如图1所示。该高层幕墙防护装置主要通过电动缸(8)将滑杆(7)从第1滑槽(6)的内部顶出，再通过电动吸盘(10)将T型支撑杆(4)和L型支撑杆(5)固定在外墙上，接着通过电动缸带动滑块(12)滑动使第1开孔与第2开孔错开对吊篮绳进行锁定，最后通过转动螺纹筒(2)使其与螺柱(3)分离，实现对吊篮绳的定点锁定；发生高空坠物时通过防坠组件的弹性网(2101)可以起到缓冲的作用，提高高空防坠的能力，保障工作人员的安全，且通过四组连接柱和弹性网穿插连接，单个网孔损坏后仍然可以起到固定的作用，确保弹性网的正常使用。

图1 幕墙施工防护装置

程妍等[4]通过在吊篮底部设置稳定器解决了目前现有吊篮固定装置的吊篮在使用的过程中一旦出现晃动，往往需要左右摇摆很久才能平静稳定的问题。程妍等发明的吊篮固定装置如图2所示，吊篮(3)的底部固定连接稳定器(4)，稳定器的结构示意图如图2(b)所示，吊篮在晃动中带动稳定器一同进行晃动，稳定器在晃动时上盖(20)和下壳(21)不断与第2滑块(23)进行撞击，第2滑块再被上盖和下壳撞击时不断的与其产生相反的作用力，进而使吊篮快速恢复稳定。

图2 吊篮固定装置

陆其荣等[5]在轨道式移动吊篮中设置转动连接头和绳夹来提高了吊篮在升降中的稳定性。陆其荣等发明的轨道式移动吊篮能够自动、高效地进行水平和升降移动。该轨道式移动吊篮的侧视如图3(a)所示，当吊篮提升到适当高度时，4个绳夹将升降绳两自由端夹持在一起(如图3(b)所示)，一方面可以提高吊篮的安全性，另一方面也可使吊篮稳定性更好。转动连接头可以随升降绳的摆动方向进行微调，使得吊篮本体的位置变化幅度较小,不会出现强烈的晃动现象,使吊篮升降更加稳定可靠。

图3 轨道式移动吊篮

吴培军等[6]通过在单元式幕墙板块吊装装置上采用限制晃动钢丝绳解决了板块提升过程中板块前后左右来回晃动的问题。该单元式幕墙板块吊装工具的侧视和正视分别如图4(a)、图4(b)所示。该吊装工具采用了限制晃动钢丝绳(12)，同时在炮车上安装了电动滑车(2)和电动葫芦(3)，在吊装过程中板块可以前后和左右水平移动，不用进行2次倒运，该幕墙单元板块吊装工具可以一次将板块起吊、就位、安装。

图4 单元式幕墙吊装工具

曾义刚等[7]采用设置环形施工轨道解决超高层建筑单元式幕墙的安装问题。以成都壹捌捌大厦工程为例，受限于项目B塔楼剪力墙结构体系内部特征且二次砌体结构已部分完成，常规方式板块运至楼层内安装的方式无法使用问题，结合工程现场实际情况，采用卷扬机加环形轨道的方式，环形轨道平面布置、环轨现场如图5、图6所示，对该塔楼玻璃幕墙单元板块进行安装。标准位置、剪力墙及屋面节点布置分别如图7所示。为减少吊装过程中玻璃幕墙单元板块受风力影响随意晃动，沿竖向上升方向平行设置了2根通长钢丝绳，作为上升途中的缆风绳，缆风绳上端与主体结构有效固定，下端固定在地面上，有效地减少玻璃幕墙单元板块受风振影响的晃动。

刘旭冉等[8]提出弧曲面幕墙施工关键技术，解决了曲面幕墙施工过程中，空间定位难、吊篮多次安装拆卸及幕墙板块吊装困难等难题。项目位于重庆市渝中区朝天门处，工程塔楼为风帆造型的立面弧形结构，有大面积曲面幕墙，如图8(a)所示。通过提出弧曲面幕墙空间三维放样技术，精确获知各预埋件及幕墙龙骨位置，精确校核幕墙板块定位；提出可调角度斜向爬升吊篮安装技术，示意如图8(b)所示，结合建筑立面数字模型，使吊篮可调角度斜向爬升，从而适应建筑外立面弧形线、曲线形的建筑造型，避免吊篮反复安拆；提出幕墙板块吊装轨道系统，提高了施工效率，缩短了施工周期，保证了工程进度。

3 总结

在山地建筑中，由于风场复杂化，吊篮等一旦出现大幅度晃动不仅影响施工进度，更会威胁到施工人员人身安全。本文通过对山地建筑高层幕墙工程防局部风振关键技术进行总结，发现关于幕墙施工防风振的研究较少且不够成熟，现有山地高层建筑施工防风振措施主要有3种：

图5 屋顶层环形轨道平面布置

图6 环轨实物

图7 各节点剖面

图8 重庆来福士项目吊篮施工

(1)降低吊篮主体摆动线长。可通过吊篮绳按一定间距搭设一处钢结构连接到楼层内，或设置机械装置对吊篮绳进行定点锁定，或在楼层内设置顶杆与吊篮绳连接等方式实现，进而避免吊篮摆动幅度过大。

(2)设置限制晃动钢丝绳。在吊装工具两侧设置上端与主体结构固定，或下端与地面固定，通过限制晃动钢丝绳来减少吊装途中板块的晃动。

(3)机械减震。主要可通过在吊篮底部设置稳定器，或设置可随升降绳进行微调的转动连接头等方式实现。