超高层de架空层｜幕墙怎么施工？

楼市 2024-10-08 14:46 北京

摘要：不同于传统构件式幕墙和单元式幕墙的施工方案，在超高层屋顶多层架空层部位的幕墙施工方案中，无论是构件式幕墙和单元式幕墙，传统的施工方案无论在技术性、安全性、经济性、周期性等各方案都存在不足或不能完全满足施工要求。

本文在分析比较三十多年传统施工方案基础上，提出三种创新的施工方案，为业主、总包单位及幕墙施工单位提供切实可行的科学、安全、快捷的解决方案。

关键词：架空层幕墙；构件式幕墙；单元式幕墙

1 引言

　　在现代超高层建筑的外立面幕墙设计中，屋顶部分设计的重要性越来越明显，也表现出多种设计特色：

　　(1)创新的结构设计：超高层建筑的幕墙屋顶通常采用创新的结构设计，以确保建筑的整体稳定性和安全性。结构设计可能包括使用高性能材料，如高强度钢、精制钢和高强度铝合金，以及先进的连接技术，如焊接、高强螺栓连接和铆钉连接，以确保屋顶幕墙的稳定性。

　　(2)节能环保设计：超高层建筑的幕墙屋顶部位通常须更加注重节能环保的设计。这包括使用低辐射玻璃、保温材料、遮阳系统等，以减少能源消耗，提高建筑的能效。同时，也可能采用绿色屋顶设计，如种植植被，提供绿色休闲空间，降低城市热岛效应。

　　(3)防风防雨设计：超高层建筑的幕墙屋顶需要承受较大的风力和雨水的冲击。因此，设计时需要考虑到这些因素，采用有效的防风防雨措施。这可能包括使用防风抑摆装置、防水材料、排水系统等，以抵抗风力和雨水的侵袭。

　　(4)艺术化设计：超高层建筑的幕墙屋顶部位也是整体建筑的画龙点睛之处，建筑师更加注重屋顶部位设计的艺术性，以增加建筑的美感和特色，这包括使用各种形状和颜色的玻璃、石材、金属板材、金属型材等材料，创造出独特的视觉冲击效果。

　　(5)智能化设计：随着科技的发展，超高层建筑的幕墙屋顶部位也可以采用智能化设计，这也包括使用传感器、控制系统和能源管理系统等，以实现能源的高效利用和智能化管理。

　　(6)结构与功能的整合：超高层建筑的幕墙屋顶部位的设计往往追求结构与功能的整合。例如，幕墙系统可以同时作为承载结构和建筑表皮，实现了建筑美学与工程技术的完美结合。同时，屋顶部位的设计也需要考虑到设备安装、维护和检修的需求。

　　(7)自然采光与通风：超高层建筑的幕墙屋顶部位通常会考虑自然采光和通风的需求。通过设计合适的天窗和通风口，可以有效地利用自然光线和风力进行照明和通风，减少对机械设备的依赖。

　　(8)绿色建筑技术：为了响应可持续发展的需求，超高层建筑的幕墙屋顶部位往往会采用绿色建筑技术。例如，利用雨水收集系统进行灌溉植物或冲洗卫生间，使用太阳能板进行发电等。这些技术不仅可以节约能源和水资源，还可以减少对环境的影响。

　　(9)人性化设计：超高层建筑的幕墙屋顶部位也需要考虑到使用者的需求。例如，为了提供更好的视野和舒适度，可能会设计观景台或休息区;为了方便维护和检修，可能会设计可伸缩的检修通道或设备平台等。

　　(10)文化内涵的体现：超高层建筑的幕墙屋顶部位也可以通过设计来体现当地的文化内涵。例如，可以采用具有地域特色的材料、色彩或图案等元素，使建筑成为当地文化的象征和代表。

　　总的来说，超高层建筑幕墙屋顶部位的设计特色是多方面的，需要考虑到结构、功能、节能、环保、艺术等多方面的因素。同时，也需要根据当地的文化和市场需求进行具体的设计和规划，而实现这些功能的手段，最多采用的就是在屋顶设置多层架空层，因此屋顶多层架空层部位的幕墙的设计和施工就显得尤为重要。本文即针对多种屋顶结构状态、多种屋顶幕墙的不同结构形式，具体分析和探讨超高层屋顶多层架空层幕墙的创新施工方案。

2 超高层屋顶多层架空层幕墙传统施工方案分析

　　超高层屋顶架空层幕墙的施工方案需要从材料选择、结构设计、施工手段和辅助工具、隔热隔音防火处理、施工安全、使用安全等多方面进行考虑，尤其是施工安全方面更是重中之重，必须要进行“危大安全专项论证”合格后才能进行施工，且施工过程也须严格监理监造。传统的施工方案包括电动吊篮施工方案、脚手架施工方案、塔吊吊装施工方案等，这些施工方案在超高层屋顶架空层幕墙的施工中各有利弊。

　　2.1 超高层屋顶多层架空层构件式幕墙传统施工方案

　　超高层幕墙的传统施工措施通常包括吊篮施工方案和脚手架施工方案。吊篮施工方案应包括以下内容，并按要求编制详细的施工方案及结构计算书经报批后执行。

　　(1)施工前准备：确定吊篮的型号、规格和数量，并检查其性能和安全性。同时，对施工现场进行清理和平整，确保吊篮的安装和使用安全。

　　(2)安装吊篮：根据施工图纸和规范要求，确定吊篮的安装位置和高度。在安装过程中，应使用专业的工具和设备，确保吊篮的安装牢固、稳定。

　　(3)吊篮调试：安装完成后，应对吊篮进行调试，确保其正常运行。同时，对吊篮的安全保护装置进行检查，确保其有效性。

　　(4)吊篮使用：在吊篮使用过程中，应遵守安全操作规程，佩戴安全带、安全帽等防护用品。同时，应定期对吊篮进行检查和维护，确保其正常运行和使用安全。

　　(5)吊篮拆卸：完成施工后，应按照安装相反的顺序进行拆卸，并妥善保管好拆卸后的零部件，以便再次使用。

　　脚手架施工方案应包含以下基本内容，并按要求编制详细的施工方案及结构计算书经报批后执行。

　　(1)施工前准备：根据施工图纸和规范要求，设计脚手架的构造和搭设方案。同时，准备好脚手架材料和工具，并对施工现场进行清理和平整。

　　(2)脚手架搭设：按照脚手架设计方案进行搭设，确保脚手架的搭设牢固、稳定。在搭设过程中，应注意调整脚手架的垂直度和水平度，确保其符合施工要求。

　　(3)脚手架加固：在脚手架使用过程中，应采取措施对其进行加固和维护，确保其稳定性和安全性。例如，可以在脚手架上加装支撑和固定件等。

　　(4)脚手架使用：在脚手架使用过程中，应注意安全操作规程，佩戴安全带、安全帽等防护用品。同时，应定期对脚手架进行检查和维护，确保其正常运行和使用安全。

　　(5)脚手架拆卸：完成施工后，应按照搭设相反的顺序进行拆卸，并妥善保管好拆卸后的材料和工具，以便再次使用。

　　2.2 超高层屋顶多层架空层单元式幕墙传统施工方案

　　超高层屋顶多层架空层幕墙如果采用单元式幕墙时，传统最常用的施工方案就是采用塔吊进行单元板块吊装。利用总包塔吊进行单元板块的起吊、垂直运输、水平运输、板块就位等各项工序作业时都非常方便、快捷且安全可靠。需要注意的是，在利用塔吊进行幕墙施工时，需要采取相应的安全措施和操作规程，确保施工安全和质量。同时，需要合理安排塔吊的使用时间和频率，避免影响施工进度和其他作业。

　　2.3 传统施工方案的优缺点分析

　　以上传统的施工方案在施工过程中各有利弊，具体比较如下：

　　2.3.1 吊篮施工的优缺点分析。优点：(1)可以灵活布置作业平台，方便施工人员进行操作，具有较强的灵活性和适应性。(2)可以适应不同形状和大小的玻璃幕墙，具有较强的多用性。(3)吊篮施工不受建筑物高度的限制，可以方便地进行高层和超高层玻璃幕墙的施工。(4)电动吊篮的施工效率比传统的高空作业方式要高，可以节省人力和时间成本。在施工方案中，需要考虑如何提高施工效率，以实现经济效益的最大化。(5)电动吊篮相对于传统的高空作业方式，其安装方便、速度快，可以节省安装时间和人力成本;电动吊篮的操作简单、方便，作业人员可以快速上手操作，且电动吊篮的维护相对简单，只需要定期检查、保养和更换部件即可，相对于传统的高空作业方式，其维护方便、成本低。而电动吊篮施工的缺点也很明显：(1)受天气和风力影响较大，遇到大风天气需要停止作业，影响施工进度。(2)需要使用专业的吊篮设备，初期投入成本较高。(3)需要专业的操作人员对吊篮进行安装、拆卸和维修，人力成本较高。(4)高空电动吊篮作业也有一定的危险性，电动吊篮本身存在一定的安全隐患：电动吊篮作为一种高空作业工具，其本身的质量和稳定性对施工安全至关重要。如果吊篮的质量不过关，或者使用不当，可能会导致吊篮翻倒、部件脱落等安全事故。其次高空作业需要专业的操作技能和经验，如果作业人员没有经过严格的培训或者操作不当，可能会导致安全事故。而且高空作业需要采取必要的安全防护措施，如佩戴安全带、设置安全网、吊篮作业人数限制、设备须定期检查等，如果安全防护措施不足或者使用不当，可能会导致安全事故。

　　2.3.2脚手架施工方案的优缺点分析。优点：(1)脚手架具有较高的安全性，布置有密目安全网、水平兜网以及拦腰杆等措施，可以有效地保障施工人员的安全。(2)脚手架在多用性方面较强，不仅可以作为砌体抹灰、幕墙、夜景等工序施工的操作平台，还可作为楼层的临边防护措施使用。(3)在脚手架上施工工效高，脚手架上操作空间大受限小，便于作业人员施工操作。(4)脚手架搭设成本较低，不需要使用专业的吊篮设备，可以减少初期的投入成本。脚手架方案施工的缺点：(1)脚手架的搭设和拆卸需要耗费大量人力和时间，对于高度较高的建筑物来说，搭设脚手架的难度较大。(2)脚手架受建筑物高度的限制，对于超高层玻璃幕墙的施工可能存在困难。

　　而对于超高层屋顶多层架空层部位，如采用脚手架方案，则多数情况下需要搭设悬挑脚手架，超高层悬挑脚手架的搭设和使用过程中存在高空作业的危险，如高空坠落、物体打击等。超高层悬挑脚手架需要具备足够的承载能力和稳定性，能够承受施工过程中的各种荷载和风力等自然因素的影响。此外，还需要采取相应的加固措施，确保脚手架在使用过程中的安全性和稳定性。超高层悬挑脚手架的经济性还需要需要考虑施工成本、施工周期和维护费用等因素。在搭设和使用过程中还需要注意以下几点：(1)严格遵守相关安全操作规程，确保施工安全;(2)在搭设和使用过程中，需要采取相应的加固措施，确保脚手架的稳定性和安全性;(3)在使用过程中，需要定期检查和维护脚手架，确保其正常运转;(4)在搭设和使用过程中，需要注意施工人员的操作安全和防护措施;(5)在拆卸过程中，需要注意安全和环境保护，避免对周围环境和人员造成影响。

　　综上所述，吊篮施工和脚手架施工各有其优缺点，需要根据具体的施工条件和要求进行选择。在选择时需要考虑建筑物的形状、高度、施工环境、成本等因素。同时，无论采用何种施工方式，都需要采取相应的安全措施和操作规程，确保施工安全和质量

3 超高层屋顶多层架空层幕墙施工方案创新探讨

　　超高层建筑屋顶设置有多层架空层时，架空层部位的外幕墙如按照传统的施工方法来施工，不仅周期长、施工措施费用高，而且施工安全风险大，必须要针对不同的建筑特点并结合各项目现场的实际结构状态，创新思路，编制经济高效，安全快捷的施工方案。下面探讨三种不同结构状态下的新施工方案。

　　3.1 超高层屋顶多层架空层构件式幕墙创新施工方案探讨

　　超高层屋顶带有多层架空层，外立面幕墙采用构件式幕墙设计时，则幕墙的施工就不可能在屋顶室内完成，必须在室外按散装构件依次完成支座安装、立柱安装、横梁安装、背衬板安装、面板安装、室外侧防水密封胶打胶及幕墙内侧的防水密封胶打胶。所有这些工序操作，必须要依赖施工措施，即最常用的就是外脚手架或电动施工吊篮。但屋顶部位多层架空层均无楼板，无法架设电动吊篮，同时屋顶层以下已全部采用吊篮施工，也无法从下层再满铺搭设脚手架，而如从屋面结构板部位按悬挑结构搭设双排外脚手架时，不仅搭设周期长，而且费用高，危险性大，并且拆除时最后一步脚手架部位的面板将无法在室外完成安装。因此就需要针对屋顶架空层幕墙来设计创新的施工方案。

　　如下图1、图2某联投广场的平面图和立面图所示，屋面以上有四层架空层，架空层总高度为15.17米。经计算分析和综合比较，架空层部位采用如下创新施工方案：

　　(1)首先在屋面上搭设可移动式操作平台，高度与架空层顶部结构梁平齐，如下图3，

　　(2)移动式平台搭设完毕，经检查验收后，利用移动式平台安装“夹墙式电动吊篮”，如下图4所示，吊篮支臂间距按不超过3米间距安装，每装完两套吊篮支臂后，将移动式平台平移3500后继续安装，直至将屋顶四周架空层顶部结构梁全部安装完毕。吊篮支臂安装完毕后，即按常规方法组装好吊篮，经检查验收合格后，电动吊篮即可全部投入使用，使用方法与常规吊篮完全相同。

　　需要强调的是，为保障施工安全，夹墙式吊篮支臂安装完毕后，须按图4、图5所示方法采用角钢拉杆与下层的主体结构框架梁进行加固，所有杆件、支座、连接件、螺栓等均须进行计算，并满足安全系数要求。

　　(3)利用以上吊篮将外立面玻璃及室外侧装饰线及防水密封胶等全部施工完成后，经检查验收合格，室外电动吊篮可以拆除，并转移到室内侧屋面上，继续利用吊篮完成架空层幕墙内侧的所有装饰构件及防水密封胶施工，最后经检查验收合格后，再利用移动式平台拆除“夹墙式吊篮支臂”，待所有吊篮全部拆除完毕，且屋顶女儿墙盖顶全部完成清理后，最后再拆除移动式操作平台，则屋顶架空层幕墙全部施工完毕。

　　以上施工方法，基本不占用屋面，不影响总包屋面施工及屋顶设备占位，不占用总包塔吊，施工周期快，施工措施费节约，且高效安全。

　　3.2 超高层屋顶多层架空层单元式幕墙创新施工方案探讨(有塔吊时)

　　单元式幕墙与构件式幕墙相比，单元板块须整体吊装，因此须安装吊装设施。屋顶架空层部位因楼层高，无结构楼板，只有框架梁，如在架空层最顶部安装吊装设施(吊装轨道和电动吊车等)，则安装难度较大，因此应根据现场的条件，优先选用总包塔吊进行单元板块吊装。

　　如下图6、图7所示为中交城单元式幕墙，外立面总高度180米，设置多层次退层，屋顶设置了六层架空层，外立面为玻璃幕墙，并带有凸出600的干挂石材柱，为单元式幕墙吊装增加了难度。本项目多层架空层单元式幕墙采用如下施工吊装方案：

　　(1)如下图8、图9所示，利用屋顶架空层结构，先架装电动吊篮，利用吊篮再完成单元幕墙支座安装，辅助吊装单元板块，单元式玻璃幕墙外侧凸出600的石材柱干挂石材面板安装施工;

　　(2)电动吊篮安装完成后，经检查验收投入使用，但不需要再安装单元板块的吊装轨道，而直接利用总包的塔吊来吊装单元板块，如下图10、图11所示。

　　在单元板块吊装完成后，再利用电动吊篮安装凸出600的柱面石材，并按图纸要求完成室外需要注胶密封部位的打胶施工及所有室外装饰构件，如上图12、图13所示。

　　3.3 超高层屋顶多层架空层单元式幕墙创新施工方案探讨(无塔吊时)

　　以上中交城屋顶6层架空层，室外侧为单元式幕墙及构件式石材柱，内侧也为装饰面，须安装铝板封闭并打胶密封，施工过程中因总包塔吊尚在服务周期内，所以充分利用塔吊和电动吊篮，方便快捷施工，并节约了措施费。

　　但有些超高层项目，因施工周期原因或资金原因，主体结构封顶后，总包塔吊已经拆除，无法再利用总包塔吊，在此状况下，屋顶架空层的单元式幕墙安装施工则又增加了难度，不仅需要安装电动吊篮来安装单元幕墙支座及辅助钢结构构件，而且需要安装吊装单元板块用的吊装轨道及吊车。电动吊篮和吊装轨道安装完成后，才能进行单元板块吊装，最终完成屋顶架空层幕墙的施工。

　　如下图14、图15所示为佛山某广场项目，屋顶设计有六层架空层，架空层幕墙总计高度达到20.47米，而且平面为弧形，立面也为弧形，为施工增加了很大的难度。

　　由于本项目主体结构完工两年之后才开始幕墙施工，总包塔吊早已拆除，屋面以上的六层架空层只有框架梁柱结构，幕墙吊装设施无法直接在最高处安装。为赶工期，只能在屋面层位置先安装水平吊装轨道，用于屋面以下单元式幕墙的吊装施工，如图16,图17所示，屋面以下单元式幕墙，仍按照正常的单元板块吊装方案施工。

　　当屋面以下单元式幕墙吊装施工完毕后，转入屋顶架空层单元式幕墙施工，原屋面层安装的水平吊装轨道及吊车将不再适用，须再另行制定新的施工方案。屋顶架空层的新施工方案包括架设吊篮、安装用于斜顶面的吊装轨道、安装吊车等内容。

　　(1)屋顶架空层脚手架搭设。因屋顶已无塔吊，无脚手架，只有6层的主体框架梁柱，施工人员无法到达顶层结构梁位置。因此要在最顶部226.X2米标高位置安装吊装单元板块用的吊装轨道，则必先要搭设安装轨道所需要的施工设施，，鉴于现场条件，只能在屋面以上主体框架内部先搭设双排脚手架，如下图18、图19所示：

　　(2)安装吊装单元板块用的轨道。如下图20、图21所示，因屋顶最顶部立面为斜向，而吊装轨道需要安装成水平轨道，故须将屋顶吊装轨道设计为分段式阶梯安装。

　　(3)单元板块吊装。吊装轨道安装完成后，经检查验收并加2倍配重试车合格后，吊装轨道和吊车才允许投入使用。如图22、图23、图24所示，在每段阶梯式轨道上均设置一台电动吊车，单元板块沿阶梯式轨道按逆时针方向逐层吊装，直至完成全部立面单元板块吊装。

4、结论

　　作为幕墙产品的最终交付过程，现场施工是幕墙从设计到交付业主全过程中最重要的环节，无论是保障原建筑师对建筑立面的艺术及功能设计要求，还是产品的质量、产品的安全顺利移交，都对幕墙施工是最重要的考验，而幕墙施工过程中难度最大、危险系数最高的部分，就是屋顶以上多层架空层部位的施工，同时这里也是项目完工质量评奖的必检内容之一。因此针对各项目屋顶架空层不同的现场实际状况，应经过科学规划、结构理论计算、仔细比较，合理选择满足规范要求、满足安全要求，且经济简便、工期容易控制的施工方案。本文提出了不同于传统普通施工方案的三种创新施工方案，可满足和解决各种超高层建筑屋顶有多层架空层结构的各种幕墙的施工难题，对广大业主、建筑师、建筑总包单位、幕墙施工单位等，都具有积极的推广作用。

作者单位：姜清海幕墙系统工程(武汉)有限公司

作者：高胜坤　姜涛　范绍甲　姜清海

来源：2024论文集

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