天津周大福金融中心擦窗機系統設計

王 曄，曹恩欽，方春波，蘇亞武，段新華，陳展鴻

（1.考斯高美（上海）貿易有限公司，上海 200122；2.中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，天津 300450；3.新世界發展有限公司，香港）

1 工程概況

天津周大福金融中心是集商場、辦公、酒店餐飲等為一體的綜合性大樓（圖1），建筑高度為530m，地下4層，地上100層，建筑面積約39萬m2。項目業主香港新世界集團,由中建第八工程局有限公司（總承包）、考斯高美（上海）貿易有限公司（擦窗機供應商）等多家單位參與建設。

圖1 天津周大福金融中心效果圖

2 擦窗機系統要求及總體方案

天津周大福金融中心塔樓外立面為多曲面復雜造型。綜合塔樓外立面獨特造型及業主、建筑師等各方的要求，擦窗機的設計方案須滿足以下要求：

1）設備的安全性、可靠性、先進性需達到世界一流水平，自動化程度高、作業效率高、操作便捷、維護性好；

2）滿足建筑結構承載、空間限制等要求；

3）滿足建筑物外立面清潔維護周期要求及設備層停放位置的要求；

4）擦窗機作業區域需覆蓋整座大樓外立面，滿足外幕墻清洗及玻璃更換要求，無死角。

基于上述要求，最終選定在71層布置4臺伸縮關節臂擦窗機和99層布置1臺伸縮關節臂擦窗機的優化方案，如圖2、圖3所示。

圖2 塔樓71F擦窗機立面圖

圖3 塔樓99F擦窗機立面圖

3 塔樓71層擦窗機系統設計

根據擦窗機所處的樓層空間位置、清洗周期、擦窗機的工作范圍大等要求，塔樓71層設備層4個角分別布置1臺擦窗機設備（共4臺）。設備在打開幕墻開啟門后，沿軌道移動至開口處，利用大臂回轉、前吊臂回轉、前吊臂伸縮、臂頭回轉等功能，實現對71層以下幕墻全方位清潔維護及更換功能。塔樓71層擦窗機布置見圖4。

圖4 塔樓71F擦窗機、軌道布置平面圖

3.1 空間布置

塔樓71層為設備層，空間狹小，預留給擦窗機的停機、運行空間只有4個角落房間。房間長×寬×高尺寸為16500×4500×5000mm?？紤]到塔樓整體外觀影響，擦窗機停機狀態必須全部停機在房間內，同時考慮每臺擦窗機的作業最遠覆蓋范圍達到25m及塔樓外幕墻造型等多重因素，最終選用3節伸縮關節臂軌道式擦窗機。

3.2 作業范圍

塔樓71層擦窗機負責塔樓71層以下所有樓層的清洗維護作業，要求4臺擦窗機作業范圍保證71層以下全范圍覆蓋。

3.3 軌道設計

根據擦窗機的停機、運行空間位置、作業范圍、機型選擇，考慮鋼結構布置、承重等設計，綜合安全、可靠、經濟等因素進行軌道設計。

圖5 71F擦窗機軌道布置圖

1）軌道選用300×310H型鋼，采用熱鍍鋅進行防銹處理，滿足擦窗機停機、運行過程中所需的剛度和強度要求。單臺擦窗機采用平行雙軌道運行模式，軌道間距為2500mm，軌道末端設置機械止動裝置。

2）軌道采用螺栓、壓板固定在基礎鋼墩上。軌道和基礎鋼墩間采用橡膠減震墊用以減輕設備運行過程中產生的噪音?；A鋼墩布置間距為1950mm（垂直軌道方向），直接焊接在結構鋼梁上，預埋螺栓后進行二次灌漿，讓基座和樓板澆筑成一體，以達到整體強度要求。見圖6。

圖6 塔樓71F擦窗機軌道基座圖

3.4 擦窗機組成

設備主要包括行走系統、回轉大臂、配重系統、伸縮臂、吊籃臂、吊籃、卷揚機系統、約束系統、控制系統等，見圖7、圖8。

圖7 塔樓71F擦窗機立體結構圖

圖8 塔樓77層伸縮關節臂擦窗機機型圖

行走系統：由行走梁和底架組成，配置2臺SEW減速電機驅動，負責整臺擦窗機在軌道上的行走驅動。

前吊臂回轉：回轉角度為±115°，保證了擦窗機的工作范圍。

配重系統：由配重箱和配重塊組成重達35t的配重系統，用于平衡擦窗機最遠工作狀態的受力，保證了設備的安全性。

伸縮臂：由三節伸縮臂組成，依靠液壓系統驅動前后伸縮運動。

卷揚機系統：由主卷揚機和輔助卷揚機組成，主卷揚機負責吊籃升降，輔助卷揚機負責物料掛鉤升降。

約束系統：由防風銷、防風銷座和防風繩組成。防風銷座設計組裝在幕墻單元體上，吊籃通過防風繩和防風銷在下降的過程中與幕墻上防風銷座連接，進而約束吊籃依附在幕墻外面，防止吊籃受風力影響隨意擺動，同時約束吊籃到達由于建筑異型等因素垂直無法進行清洗維護的區域。

控制系統：包含主控制柜和吊籃操作控制柜組成。

4 塔樓99層擦窗機系統設計

塔樓99層擦窗機設計主要考慮滿足塔樓71層-99層外幕墻的清洗和維護、清洗周期、結構空間、設備停放、安全性、經濟成本等因素，99層采用一臺伸縮關節臂式擦窗機，鋪設一圈圓形軌道，通過6個幕墻開啟門，以達擦窗機對幕墻的360°全覆蓋。塔樓99層擦窗機工作示意、布置圖見圖9。

4.1 空間布置

圖9 塔樓99F擦窗機工作示意、布置圖

塔樓99層為擦窗機設備專用樓層，同時位于塔樓的頂部，空間限制條件少?？紤]塔樓整體外觀影響，擦窗機停機狀態必須全部停機在樓層內，擦窗機的作業需要覆蓋到塔樓71層-99層幕墻，最終設計在塔樓99層鋪設環形軌道，選用一臺4節伸縮關節臂式擦窗機。

4.2 作業范圍

塔樓99層擦窗機系統負責塔樓99層以下至71層樓層的清洗維護作業，參見圖9擦窗機工作工作位置、布置圖。

4.3 軌道設計

塔樓99層伸縮關節臂擦窗機軌道設計與塔樓71層擦窗機軌道設計基本一致。但由于塔樓99層為鋼結構樓層，故擦窗機軌道基礎鋼墩采用直接焊接在結構鋼梁上見圖10，無需二次灌漿。采用高強螺栓將基礎鋼墩、墊板、減震墊、壓板和軌道固定在一起，見圖11。

圖10 塔樓99F軌道基座圖

圖11 塔樓99F擦窗軌道布置圖

4.4 擦窗機組成

塔樓99層伸縮關節臂擦窗機與71層擦窗機基本同屬于一種機型，不同之處在于行走驅動系統增設了擺動梁，以保證設備順利在圓弧軌道上運行。大臂回轉角度為±165°，伸縮臂旋轉角度為±130°，保證了擦窗機對塔樓幕墻的360°全覆蓋，見圖12。

圖12 塔樓99F伸縮關節臂擦窗機機型圖

5 結 語

天津周大福金融中心塔樓擦窗機項目是一個外形復雜、空間限制條件多、施工難度大的工程。考斯高美利用公司技術及經驗優勢，很好地解決了這些難題，為項目的順利進展打下堅實的基礎，同時也積累了大型層間設備吊裝的技術和經驗。目前塔樓71層擦窗機已完成現場安裝。