幕墻施工技術在超高層建筑中的應用

吳若平

廈門高誠信工程技術有限公司（361001）

1 工程概況

杏林灣營運中心12號樓位于廈門園博苑水域中心地帶，杏林灣路東南側，與園博苑隔水相望，東北連接廈門大學城，西南鄰杏林中心城區。總用地面積1.8 萬m2，總建筑面積為15.93 萬m2，地下3層，地上54層，建筑設計總高度為262.9m，結構類型:裙樓為現澆鋼筋混凝土框架剪力墻結構，主樓為現澆圓鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土筒體混合結構體系。用途為超高層商業辦公樓。外立面以現代風格為主，以玻璃幕墻作為“外衣”，是一幢從底至頂逐漸收窄的建筑,高聳入云，每層的建筑外沿輪廓都不相同,層層有變化[1]。

圖1 地標建筑圖

2 工程特點

1）工期短，體量大，必須合理部署，統籌安排。

2）幕墻收口是相對于整個工程的關鍵部位，必須結合以往工程經驗以及工程現場情況合理部署安排施工。

3）工程質量控制要求嚴格，質量控制體系貫穿于全過程，從開始的深化設計，至加工廠加工工藝、現場安裝質量控制及成品保護等。

4）現場施工平面狹小，幕墻施工標高達到262 m，施工安全監控點多。

3 深化設計

深化設計是本工程的工作重點之一，在深化設計過程中涉及到土建預留、預埋、室內裝飾以及安裝管線避位，室外景觀照明在幕墻上的預留及走線，涉及到幕墻與整體消防措施的聯調聯試以及擦窗機布置等。深化設計人員必須根據本工程的建筑效果，充分領會業主及顧問對幕墻設計所要求的理念，掌握本工程幕墻結構形式和特點、選定需要采用的施工技術[2]。

3.1 施工工藝技術

施工場地狹窄，而且在型鋼混凝土柱組合的架構之下，造型較為復雜，因而，在進行施工方案的擬定過程中，應進行實地勘察、專家會審、綜合論證等，要集中專家的意見，依照超高層建筑的特點，將建筑區域合理進行不同區段的劃分，進行施工流程控制和進度控制，要根據主體施工進度狀況，劃分為不同的施工段，在玻璃幕墻與主體結構的穿插施工中，進行流水作業的施工流程。

3.2 施工進度計劃要求

依據項目施工總進度計劃，整體幕墻施工進度計劃，按照工程的結構特點，設置多個時間節點。分解整體工期目標為若干個關鍵節點，通過管控若干個關鍵節點，最終保證幕墻和工程的整體工期目標。

3.3 幕墻施工作業條件

隨著建筑物高度不斷提升，以往的傳統腳手架逐漸失去其利用價值，而高空吊籃就是符合高層建筑施工的技術要求，同時也可以用于建筑物后期的維護，所以吊籃作業將運用于未來的高空施工中。

材料運輸方式的選擇，尤其是對主體施工用垂直運輸設備等施工機械的安放位置要有嚴格的限制，否則將影響整個工程的安裝。

通過多方案的技術與經濟的分析與比較，最后確定本項目幕墻工程形式上采用構件式與單元式相結合，即1-15層為構件式幕墻，15層以上為單元式幕墻。塔樓幕墻方式上采用單元式玻璃幕墻與金屬框架式幕墻相結合。

樓層采用大分格的玻璃幕墻，層間采用凹槽金屬鋁板幕墻的做法，作為上下樓層的層間錯層過渡。塔樓每層由約120塊單元板塊及約240塊層間鋁單板組成。以各個板塊為基本單元，直接支撐在主體結構上，由單元板塊組合起來構成幕墻結構體系；相鄰板塊的豎框相互插接，相互插接的豎框和橫框組成網格梁系，插接部位用彈性密封材料封閉并可相對位移形成補償效應。

本建筑的結構形式復雜，外沿輪廓層層遞縮。在每個單元板塊上部掛點位置設計了鋼挑梁結構。該結構不僅增加了了室內空間的使用面積，而且作為主體結構的延伸，為單元體、金屬鋁板的安裝提供了結構受力點。

4 施工段劃分

根據工程的特點以及項目整體的進度安排，綜合考慮幕墻系統形式、材料運輸距離以及運輸路線。在保證場內材料運輸通暢和滿足施工對材料要求的前提下，根據施工部署，對施工現場大型施工機械、材料堆場以及材料加工車間等進行科學合理布置，最大限度的減少場內運輸，特別是減少場內二次搬運。結合主體建筑避難層為基點劃分施工段，避難層層高為5.7m便于架設硬防護隔離帶。本工程設計在16、27、42層分別設置避難層。由下而上施工段劃分為五個區。

4.1 施工一區安裝

施工一區為裙樓的2F-6F。裙樓幕墻形式為構件式，現場安裝工程量較大，考慮裙樓層間收縮較大，結構變化較多，結構邊沒有垂直面，所以現場施工時將在此區域搭設腳手架。在7層位置將設置硬防護隔離帶。

4.2 施工二區安裝

施工二區為塔樓的7F-15F，二區為構件式幕墻。

二區東西面樓層板錯位較平緩在施工階段將采用吊籃進行施工，將在主體15層架設吊籃配合內部的移動平臺完成龍骨及飾面材料的安裝。如圖2所示。

圖2 7-16層幕墻外邊沿線輪廓圖

二區南北面樓層板錯位較大如采用吊籃將無法進行施工，施工階段將在此部位搭設腳手架，架體總高度為45.3m，將由分段搭設形成。

4.3 施工三區及以上部分安裝

從16層開始幕墻采用單元體結構，現場安裝時將使用雙軌吊系統，吊裝單元體，軌道吊籃打膠。分別在27層、42層、54層位置將設置硬防護隔離帶，26層、41層、53層設置雙軌吊系統，54層-屋頂施工時將雙軌吊系統移至屋頂層[3]。

5 幕墻施工工藝技術

5.1 雙軌吊的設計

考慮到幕墻完成面跟隨結構層層遞縮的形式特點及層間凹槽位置的鋁板安裝，經過結構設計人員的電腦模擬和現場勘查，最終確認采用雙軌吊是最合理的方式。雙軌吊的內軌安裝2T卷揚機進行板塊吊裝，外軌安裝4m吊籃配合層間鋁板安裝打膠及單元板塊外裝飾線條安裝。

軌道均采用HN200mm×100mm的H型鋼，其特點是與卷揚機滑輪及吊籃滑輪的接觸面更加可靠穩定。

考慮到262m的建筑高度，為節省施工工期，幕墻安裝將與主體結構穿插施工。因此，軌道將分別布置在26層，41層和頂層，軌道將在25層單元板塊完成安裝后進行第一次轉移。故在設計軌道過程時考慮到材料的重復利用。統一將軌道節點設計為螺栓連接，現場安裝時只需拼接。這一設計可將現場的H型鋼充分多次利用。

5.2 幕墻鋼挑梁的施工方法

層層遞縮的結構邊緣線，不一致的層高分布，致使本工程幕墻的鋼挑梁施工從加工焊接質量到安裝過程質量的控制，難度非常大。單純采用腳手架施工的方案存在諸多弊端，已不能滿足項目施工的需要。因此為解決多項制約條件，設計了一款可升降移動操作平臺，解決了該分項施工難點。

圖3 雙軌吊示意圖

1）鋼挑梁的加工焊接質量控制采用統一加工，統一驗收。現場統一協調劃定挑梁焊接加工區域，項目部技術人員進行詳細技術交底，由經驗豐富的班組制作樣板。樣板經驗收合格后，組織施工人員按照施工組織設計的施工順序進行統一加工。加工完成后進行統一驗收，合格后再進行下一道工序施工。

2）鋼挑梁安裝施工及質量驗收，采用可升降式移動操作平臺（如圖4所示）。鋼挑梁安裝結束，再由總包單位、監理單位的專項質檢員進行統一驗收。

圖4 可升降式移動操作平臺

3）層間凹槽鋁單板安裝。層間凹槽位鋁板幕墻的安裝也是本工程的難點，每個樓層間均有內凹深不少于700mm,高為300mm的鋁板幕墻。由于空間小、進深大，且層高較大，安裝難度極大。從深化設計階段入手，對凹槽位置的建筑特點進行分析,經研究討論后，統一思路，盡量減少室外安裝的工作量。通過設計方案上的優化，將凹槽位置分成上下兩塊鋁板。上檐鋁板可在單元板塊安裝完成后，利用移動平臺從室內安裝并打膠，大大減低了操作的安全隱患。但由于條件的限制，下部鋁板安裝依然需要在室外進行。

4）頂部單元板塊安裝。頂部單元板塊安裝塔樓屋頂部分從標高240.900～261.900m單元板塊，因無樓層板結構，單元板塊無法堆放，如堆放于屋面處，則單元板塊安裝過程中無法從屋頂內側越過外層鋼結構進行安裝，該部位的單元板塊安裝是本工程的難點。根據本屋頂部分的結構特點，該部位的單軌吊將通過增設結構進行架設，如圖5、圖6所示。架設的架體附著的單軌吊必須能滿足54F至屋頂的單元板塊安裝要求。屋頂部位的單元板塊安裝步驟如下:1）在屋頂鋼結構上增設單軌吊架體，該架體需通過結構計算滿足單元板塊吊裝時的受力要求，以及單元板塊安裝尺寸要求。增設架體構造如下，架體的間距為2.0m；增設架體示意圖6；2）在54-屋頂層外邊鋼梁內側搭設腳手架架至屋頂，作為操作位置；3）通過施工電梯將54F以上屋面單元板塊，運送至54F樓層內；4）屋頂單元板塊安裝時，需要與54F層的單元板塊安裝同步，如果將54F全部安裝完成后，則屋面的單元板塊無法從室內移出，因此54F至屋頂層安裝需要遵循一定的原則進行安裝。

圖5 屋頂鋼結構上增設的單軌吊架體

圖6 增設架體示意圖

6 結語

該項目幕墻施工作業按照文章闡述的方式進行，達到了良好的施工效果,施工工期與施工質量也得到有效的控制。隨著我國超高層建筑越來越多,單元式幕墻已經成為超高層幕墻的主流形式。其施工難度根據建筑形式的不同而不同。杏林灣營運中心12號樓的幕墻施工，通過合理的施工組織設計,保證了此特殊結構形式的幕墻施工得以安全、有序、高效地順利進行。

綜上所述，由于我國幕墻施工技術起步較晚，仍存在部分施工標準不完善，施工管制力度不足，制約著幕墻施工的運用，這就需要相關建筑企業加強對玻璃幕墻材料的合理監控，對施工過程的合理把關，對施工現場的安全監管，對施工結果的科學驗收并檢測其完成度，從而提升現代高層建筑的質量和功能性，為我國建筑行業發展提供源源不斷的動力。