高空雙向傾斜V字形筒體幕墻安裝

裴金春，張偉光，邱正超，呂振蔥，張可亮

（中建二局第四建筑工程有限公司，天津 300457）

1 工程概況

哈爾濱萬達(dá)文化旅游城產(chǎn)業(yè)綜合體-萬達(dá)茂工程位于黑龍江省哈爾濱市松北區(qū)，中源大道以南，世茂大道以北，宏源街以西。規(guī)劃用地面積約19.25hm2，總建筑面積約 36.96 萬 m2，包含商業(yè)、室內(nèi)滑雪樂園、室內(nèi)滑冰場、電影樂園、停車樓等業(yè)態(tài)。建筑總體以“鋼琴”為設(shè)計(jì)靈感，立面則通過白、紅兩種色彩描繪出哈爾濱這座著名的北國冰城燃燒起歡慶之火的宏大、壯麗畫卷。滑 雪 場 長 487m，寬 151m，高 度117.2m。具有超大跨度、超高結(jié)構(gòu)、桁架外形龐大、重量大、安裝位置高等特點(diǎn)，其室內(nèi)滑雪場為世界在建規(guī)模最大的室內(nèi)滑雪場，整個(gè)建筑遠(yuǎn)看宏偉高大，其建筑具有造型大氣、新穎、時(shí)尚、復(fù)雜等特點(diǎn)，工程示意見圖1所示。

圖1 工程示意圖

2 V字筒幕墻安裝施工方案選擇

2.1 幕墻系統(tǒng)

金屬鋁合板幕墻為嵌入式膠縫體系，豎龍骨采用可適應(yīng)主體變形的螺栓連接，橫龍骨采用可適應(yīng)溫度變化差異較大的彈性連接，即一端焊接另一端鉸接，鋁板接縫處使用不銹鋼螺釘，并采用可靠的機(jī)械連接方式固定在立柱、橫梁上。本工程采用密封性能可靠的現(xiàn)場濕密封系統(tǒng)，預(yù)留15mm安裝膠縫同時(shí)兼顧作為變形縫。該體系安裝快捷、簡便，更換方便。

圖2 鋁板幕墻節(jié)點(diǎn)效果圖

2.2 幕墻專項(xiàng)施工方案選擇

目前常用的吊籃施工形式為垂直放置；本工程巨型柱面幕墻施工根據(jù)柱面特點(diǎn)分別采用以下施工方案施工：

①在V字筒南北兩側(cè)，垂直柱面采用自制式吊點(diǎn)式電動(dòng)吊籃施工；

圖3 V字斜柱

②正傾斜柱面采用外撐式電動(dòng)吊籃施工；

③負(fù)傾斜柱面采用內(nèi)拉式電動(dòng)吊籃施工；

④兩斜筒柱間采用自制吊船進(jìn)行施工。

2.3 幕墻施工專項(xiàng)施工方案設(shè)計(jì)

本工程針對不同部位采用吊籃（采用630型、6m長電動(dòng)吊籃）內(nèi)拉、外撐及自制8.4m×8m吊船技術(shù)進(jìn)行施工；該項(xiàng)施工技術(shù)機(jī)械化程度高，操作方便快捷、安全可靠。

①根據(jù)工程情況，本項(xiàng)目垂直于柱面吊籃所用懸掛機(jī)構(gòu)的安裝如圖4、圖5所示。

圖4 吊點(diǎn)式懸掛機(jī)構(gòu)

圖5 架體式懸掛機(jī)構(gòu)

垂直于柱面區(qū)域吊籃，采用吊點(diǎn)式懸掛機(jī)構(gòu)，施工中需提前選定吊籃固定點(diǎn)位，在主體鋼結(jié)構(gòu)上部設(shè)置吊籃懸掛控制點(diǎn)。自制式吊點(diǎn)采用10mm厚鋼板焊接成U型，通過兩根M20螺栓固定于主體鋼結(jié)構(gòu)上。電動(dòng)吊籃選用常規(guī)630型、6m長吊籃。

對于無法設(shè)置吊點(diǎn)區(qū)域，增加鋼梁采用架體式懸掛機(jī)構(gòu)，采用該種懸掛架構(gòu)時(shí)，需提前考慮設(shè)置懸挑鋼梁位置。

②根據(jù)工程情況，本項(xiàng)目正傾斜柱面采用外撐式電動(dòng)吊籃施工。

正斜柱面施工外撐式吊籃，外撐桿采用100×50×3鋼管豎向安裝在斜柱鋼結(jié)構(gòu)上，U型栓進(jìn)行固定，形成外撐軌道。吊籃籃筐設(shè)置雙排滾杠，通過滾杠在軌道上行走，滿足施工要求。

圖6 外撐式吊籃設(shè)置示意圖

③根據(jù)工程情況，本項(xiàng)目負(fù)傾斜柱面采用內(nèi)拉式電動(dòng)吊籃施工。

負(fù)傾斜柱面施工內(nèi)拉式吊籃，內(nèi)拉繩設(shè)在吊籃框上部1.5m處，拉繩與吊籃吊掛鋼繩用繩卡限位拉繩高度，用雞心環(huán)與鋼繩套拉，拉繩另一端系在巨型柱鋼結(jié)構(gòu)橫梁桿上，滿足內(nèi)拉吊籃斜柱面施工需要。吊籃固定采用吊點(diǎn)式懸掛機(jī)構(gòu)。

圖7 內(nèi)拉式吊籃設(shè)置示意圖

④根據(jù)工程情況，本項(xiàng)目兩斜筒柱間采用自制吊船進(jìn)行施工。

自制式吊船構(gòu)造：自制式吊船，采用平面桁架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)。采用100×50×3主龍骨和50×503輔龍骨，材質(zhì)為Q235A直縫鋼管，水平桿縱橫間距1.5m～2.5m，腳手板按橫向鋪設(shè)，腳手板50mm厚，面上用釘40×15木條進(jìn)行連接。自制式吊船在地面搭設(shè)，通過焊接方式組成吊架單元，每組單元吊架長8.4m×寬8m，由電動(dòng)葫蘆提升至斜面吊頂下1.8m高處。考慮到滑雪場腹部斜度較大，在西側(cè)施工時(shí)吊船采用階梯形式，8.4m方向形成三步階梯，高差1m。

每個(gè)單元吊架吊點(diǎn)1.2×2.0進(jìn)行吊掛安裝，其吊點(diǎn)橫向1.2m，縱向2.0m，吊點(diǎn)鋼繩Φ10；鋼繩吊點(diǎn)與吊頂主體鋼結(jié)構(gòu)固定。吊船作業(yè)層下掛水平安全網(wǎng)，作吊頂施工安全防護(hù)。

吊掛筏板式吊架臨邊處外設(shè)1.2m高安全欄桿，欄桿間距0.6m，外掛密目綠網(wǎng)。

圖8 吊船施工示意圖

2.4 V字筒幕墻施工驗(yàn)算

①吊架形式：架體式懸掛機(jī)構(gòu)

計(jì)算：

a.基本資料

取V字筒北側(cè)較不利處進(jìn)行計(jì)算。按照8m吊籃進(jìn)行計(jì)算。

b.荷載計(jì)算

計(jì)算荷載取重量為1.5t，則單個(gè)吊點(diǎn)為750kg。施工階段取不低于0.5kPa風(fēng)壓進(jìn)行組合計(jì)算，組合系數(shù)取1。

荷載施加，單點(diǎn)施加荷載750kg進(jìn)行計(jì)算，采用SAP2000進(jìn)行分析，相關(guān)前后處理如下。

圖10 吊架計(jì)算模型

受力模型：吊架垂直豎向吊掛吊籃，單點(diǎn)受力7.5kN標(biāo)準(zhǔn)值。吊索為D24mm，立柱采用120×60×5鋼管立柱。

最大強(qiáng)度（穩(wěn)定，鋼管按壓彎構(gòu)件校核）材料利用率0.479＜1，滿足。

拉索受力：

拉索最大受拉力為（考慮1.1動(dòng)力系數(shù)，1.35 分項(xiàng)系數(shù)）：1.1×1.35×7.5=11.14kN＜ 允 許 值 破 斷 力 325kN/6=54.2kN,滿足（6倍安全系數(shù)）。

注：此處施工時(shí)需加安全繩，安全繩不參與計(jì)算，直徑不小于24mm。

c.螺栓復(fù)核

Φ20U型栓，按照有效直徑18.2mm,取有效面積 At=254 mm2，施工中采用4根螺栓、保守錨固。經(jīng)計(jì)算支座最大壓力、最大拉力、最大水平力均滿足要求。

②吊船結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

荷載按照鋼架、板自重+人+風(fēng)荷載+各類檢修工具自重荷載計(jì)算，去除鋼架以及板自重（此部分軟件自動(dòng)考慮），另外按照1.5t重量保守施加。

a.計(jì)算模型如下：

經(jīng)計(jì)算可知，結(jié)構(gòu)最大變形為豎向變 形 17.9mm＜8000mm/250=32mm，滿足要求；最大應(yīng)力比為0.47，材料強(qiáng)度滿足要求。

圖11 構(gòu)件變形計(jì)算

圖12 構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算

b.鋼絲繩計(jì)算（直徑D=24mm）：

主體鋼結(jié)構(gòu)單點(diǎn)(4個(gè)吊點(diǎn))最大豎向受力為35.833kN；最大拉力(主體鋼結(jié)構(gòu)受力)為35.833kN＜允許值破斷力325kN/6=54.2kN,滿足。

3 V字筒幕墻安裝施工工藝

3.1 鋁板幕墻施工工藝

工藝流程：測量放線→后置埋件處理→安裝轉(zhuǎn)接件及豎向、橫向龍骨→巖棉安裝→安裝鋁板→（打膠）質(zhì)量檢查、驗(yàn)收。

①斜筒巨柱鋁板幕墻施工工藝

見圖13～圖16。

圖13 豎向龍骨安裝

圖14 橫向龍骨安裝

圖15 防火、保溫安裝

圖16 鋁板安裝

②滑雪場腹部吊頂鋁板施工工藝

見圖17～圖20。

圖17 轉(zhuǎn)接件安裝

圖18 龍骨安裝

圖19 巖棉安裝

圖20 鋁板安裝（清理、打膠）

3.2 測量控制

滑雪場外裝飾工程的傾斜面定位是測量管理的重難點(diǎn)，幕墻工程由東往西，標(biāo)高從 119.65m 漸變至 44.438m。由于整體定位位置處于無序狀態(tài)，同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)熱脹冷縮，卸載及幕墻施工荷載產(chǎn)生的變形，極易產(chǎn)生實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸不符。特別是東區(qū)幕墻造型獨(dú)特，部分區(qū)域控制點(diǎn)無法覆蓋。對幕墻工程的測量放線將是一個(gè)很大的考驗(yàn)。

施工現(xiàn)場在東區(qū)四角，設(shè)置四處坐標(biāo)及高程控制點(diǎn)；施工中要求精確的定位出外幕墻外形特征點(diǎn)的坐標(biāo)位置，指導(dǎo)施工的進(jìn)行。通過BIM技術(shù)建模，對現(xiàn)場實(shí)測與理論模型值校核分析、消除誤差。

4 安全試運(yùn)行驗(yàn)收

4.1 試驗(yàn)的目的

為保證施工人員安全，吊籃或吊船投入使用前必須進(jìn)行安全試運(yùn)行，試驗(yàn)合格后方能投入使用。

4.2 空載運(yùn)行試驗(yàn)

懸吊平臺(tái)在不小于5m的行程中升降，測試升降速度和電動(dòng)機(jī)功率，試驗(yàn)三次。

4.3 額定載重量運(yùn)行試驗(yàn)

懸吊平臺(tái)內(nèi)均布額定載重量，不小于5m的行程中升降，測試升降速度和電動(dòng)機(jī)功率，試驗(yàn)三次。懸吊平臺(tái)內(nèi)將額定載重量分別處于左、右偏載位置，不小于5m的行程中升降，測試升降速度和電動(dòng)機(jī)功率，試驗(yàn)三次。

4.4 超載運(yùn)行試驗(yàn)

懸吊平臺(tái)內(nèi)均布額定荷載1.2倍重量，上下運(yùn)行不小于5m，試驗(yàn)三次。

5 綜合評價(jià)

哈爾濱萬達(dá)文化旅游城產(chǎn)業(yè)綜合體—萬達(dá)茂工程東區(qū)V字形筒柱幕墻安裝方案從選擇到施工，無論在經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都取得了顯著成效，同時(shí)也確保了工程施工進(jìn)度，為同類工程提供了可借鑒的方法，實(shí)體照片如圖21所示。

圖21 實(shí)體照片

6 結(jié)語

本文結(jié)合哈爾濱萬達(dá)茂項(xiàng)目滑雪場東區(qū)V字形筒柱幕墻施工，對施工過程中的吊籃方案選擇、受力計(jì)算分析、安全試驗(yàn)等方面進(jìn)行了闡述，對其中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了過程和結(jié)論分析，并提出了施工過程中重點(diǎn)注意事項(xiàng)，該項(xiàng)目V字筒區(qū)域幕墻安裝，采用的內(nèi)撐、外拉式吊籃及吊船施工平臺(tái)技術(shù)取得較大的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約大量非可再生資源，為今后類似工程項(xiàng)目幕墻的施工提供成熟的經(jīng)驗(yàn)。