CCTV新台址主楼悬臂底部幕墙板块安装工艺

CCTV新台址主楼悬臂底部幕墙板块安装工艺

唐劲松

唐劲松

摘要：历来超高层、大跨度悬臂底部的建筑幕墙板块安装视为难点，笔者结合CCTV新台址悬臂底部幕墙板块安装的成功典例，从前期的准备、主体结构测量预调值分析、工装的论证、安装的工艺等综合论述，为今后类似工程安装提供建议，保证项目的质量、安全，顺利实施。

关键词：超大跨度悬挑建筑底部幕墙板块安装

前言：

悬臂底部幕墙施工是CCTV主楼幕墙深化设计、供货及安装工程的最难点，笔者通过研究该项目的技术论证与实施，为超大跨度悬挑建筑底部幕墙板块的安装积累了宝贵经验。

一、项目概况

CCTV新台址悬臂底部幕墙位于161米标高处，主楼外幕墙工程由九层裙房、两座双向向内呈六度倾斜塔楼构成、并在顶部自37层位置起分别伸出67.165m和75.165m的悬挑段并连成整体，形成了一个不规则的封闭门式结构体系，悬臂段下方形成约4000m2玻璃吊顶。距上端楼板上表面1.8m，工况复杂,幕墙玻璃板块中还有装饰深度200mm的装饰斜格构,以及擦窗机轨道。如下图：

二、吊装设备选用

由于该部位幕墙板块的安装位于悬臂底部，如何将操作工人和材料运送到工作面成为一大难点。因正常的吊装设备及用具如：悬臂吊、吊篮等无法使用，并且此处位于距离地面161米处，搭设脚手架也不现实。经过与国内多名吊装专家讨论，最终选用安装大型操作平台实施，并取得的良好的效果。

1、大型操作平台

随着悬臂的延伸，在每座塔楼其悬臂底部设置各三个大型操作平台（一个平台为5.5mX12m，两个平台为8mX12m），采用Φ529*10及Φ159*10的钢管制作成为操作平台的主要骨架，檩条使用H100*100*6*8，上铺4mm花纹钢板，同时设有立杆，以便与悬臂主体结构连接。平台边缘设置1.5m高防护栏杆，并设置开启门一扇，该门仅在地面拼装时方便人员进出，吊装到悬臂底部前将门用锁锁紧，不得开启。人员通过安全通道进入大型平台。作为幕墙钢结构安装平台，幕墙钢结构预拼装中在平台上设置钢质胎架，并设置起吊点和吊挂固定点，在幕墙钢结构固定到主体结构后，平台由塔吊放置地面平板车上，运至地面拼装点循环使用。

2、大型活动平台

在悬臂底部设置两台大型活动操作平台，高2.95m，宽2m，长40.55m，平台采用倒三角形型钢桁架体系，上弦为H100X100X6X8型钢，跨度40m，下弦为口300X20箱梁，跨度38m，桁架节间距2.5m，共15跨，上铺3mm花纹钢板，并可以按施工需要局部加宽。与主体连接选用6个手拉小车，运行在主体边梁上设置的轨道上。平台施工荷载为2KN/m2，总荷载不大于2吨，其中载人不多于10人，平台上承载的玻璃或铝板总数少于10m2，且不多于5块，不得存放其他构件。为了满足幕墙板块的安装，悬臂底面幕墙钢结构安装完成后。将两侧防护栏加高至160.9m处，形成一个相对封闭的区域，对应玻璃板块运输轨道处设置玻璃接料平台。

3、玻璃运输轨道及吊运机具

为方便悬臂底部玻璃运输，分别在一区、三区和二区设置玻璃运输轨道，轨道采用16#工字钢制作，安装在悬臂幕墙钢结构下方，标高160.9m处。其中一区和三区的轨道长75m，从塔楼一36F贯穿整个悬臂下方，安装轴为4轴-5m，二区轨道长40米，安装轴为C轴+3m。每条轨道设置500kg电动链式葫芦一台，其水平运输速度为20m/min，起吊速度为4m/min，起吊高度10m。单根轨道长度6米，重约60公斤，采用特制挂件吊挂在底层幕墙钢结构上，挂件间距不大于3m。轨道使用完后，可以分割成段拆除。

4、轨道式活动安装吊篮

轨道式活动安装吊篮是根据幕墙擦窗机系统的特点，由擦窗机厂家设计、制作和安装，用于安装幕墙板块。其吊篮长12米，宽1米，载重400kg，可载人2名，利用悬臂幕墙维护系统主机和轨道运行，携带玻璃板块一块。吊篮水平行走速度为8m/min，升降速度为8m/min，吊篮上设置板块安装平台，可以携带玻璃在平台上移动至安装位置，提升吊篮到合适高度，通过微调螺杆将玻璃顶升到安装高度，安装玻璃。

5、玻璃安装升降台

玻璃安装升降台由活动推车，顶升平台和调节架组成，可将玻璃板块顶升到安装高度，并微调对位。活动推车通过人力，可在轨道上运行，并设有刹车机构。顶升平台采用液压顶升，顶升高度600mm。玻璃通过电动吸盘固定在调节架上，调节架采用螺旋顶杆，可垂直和水平调节玻璃块位置。

三、幕墙吊装

（一）测量放线

CCTV新台址主体为钢结构，在施工过程中变形极大，悬臂底部幕墙施工时，主体结构刚完成37-39F底部转换桁架施工，后续结构变形仍较大，因此专门设立测量部，聘请业内知名的结构变形计算专家，测量专家，密切监测主体结构变形，找出其中规律，最终确定安装时的基准平面。

1、平面控制测量

1）控制网布设：

在现有的控制网基础上，选择GP

3、GP

4、GP5作为起始控制点，在基座西南部位选择适当的位置，加密出PT

1、PT

2、PT3控制点，然后再测设出内控点K1～K8点。在使用前应重新校核边长和角度，保证精度符合控制网的精度要求。

2）投射基准点

投测基准点：在一层的基准点上架设激光铅垂仪，为了保证轴线竖向传递的准确性，从首层直接投射，布设内控点（轴线控制点）在楼面上。如下图：

投点图

架设铅垂仪时，必须反复地进行整平及对中调整，以便提高投测精度。确认无误后，分别在各施工段39层的楼面上测量孔位置处把激光接收靶放在楼面上定点，再用墨斗线准确地弹一个十字架。十字架的交点为基准点。

激光接收靶：激光接收靶由300×300×5mm厚有机玻璃制作而成，接收靶上由不同半径的同心圆及正交坐标线组成。

激光铅垂仪投点

铅垂仪投点

本施工段所有轴线控制点投测到楼层完成后，用全站仪及钢尺对控制轴线进行角度、距离校核，结果达到规范或设计要求后，进行下一道细部放线工序。

轴线投测亦可使用全站仪后方交汇法进行投测，参见下图，直接在悬臂底层钢结构上架设全站仪，后视GP

3、GP

4、GP5定出测站坐标，然后测放出各道轴线，或在悬臂底层加密控制点，便于悬臂底层放线。

3）主控线弹设

基准点投射完后，在悬臂底层和F39层的相邻两个测量孔位置做一个与测量通视孔相同大小的聚苯板塞入孔中，聚苯板保持与楼层面平。再依据先前做好的十字线交出墨线交点。然后顺着十字架墨线交点拉上两条小线定出四个基准点。最后把全站仪架在墨线交点上对四个基准点进行复查，对出现的误差进行合理适当的分配。以主控线测放出各道相关的轴线或偏轴控制线。

2、高程控制测量

分别以塔一、塔二在39层的标高控制点为基准点，向悬臂作附合水准测量，按三等水准观测。见下图：由于前期钢柱压缩及沉降的原因,标高基准应以塔I和塔II的标高点为基准，采用附合水准测量的方法联测两楼之间的高程基准点，并在悬臂部位联测5个高程控制点，以满足幕墙安装的需要。

3、悬臂底面的变形监测及幕墙基准面的确定方法

由于悬臂底部刚合拢时就要进行底面幕墙的施工，悬臂上部钢结构仍在合拢的安装过程中，荷载远没有达到设计值，仅三～四分之一，后期变形相当大，给幕墙安装预调带来很大的困难和风险。幕墙是主体的围护结构，安装后将随同主体结构同步变形，因此要保证在竣工后保持悬臂底面幕墙的水平度，就要有准确的安装预调值，并根据预调值找出调整基准面。

1）首先，根据预调值，结合结构偏差的测量结果，综合得出幕墙的安装基准面数据值，根据安装基准面数据值测放出幕墙安装控制线。

2）采用免棱镜激光全站仪瞄准悬臂底部的变形点“十”线目标，直接测定三维坐标，密切监测变形过程。

三维极坐标测量示意图

根据前面的变形数据绘制变形曲线，经过回归分析，确定变形曲线函数；根据变形曲线函数估算施工至顶层的变形量，从而得出最终的变形量；最终变形的安装基准面数据值在幕墙钢结构前，根据该数值调整幕墙钢结构完成面，然后安装玻璃板块。

（二）幕墙钢结构安装

1、构件拼装

首先，幕墙底层钢结构在地面拼装完成，使用吊车将底层钢结构整体吊到大型平台上，平台上设有H100支撑胎架以托住底层钢结构。

6、整体调整

作为围护结构，悬臂底部幕墙钢结构随同主体结构同步变形，悬臂主体钢结构完成第二阶段施工，即39F钢结构合龙完毕，开始调节悬臂底部幕墙钢结构，幕墙钢结构以37F楼面标高和轴线为基准，结合预调值，按幕墙设计图纸，从悬臂腋下向端头逐段调整。调整完毕后开始安装幕墙板块。擦窗机轨道也随着幕墙钢结构进行第一次调节，并根据主体结构变形的情况，擦窗机轨道可以随同幕墙板块的安装做局部微调。

（三）悬臂底部幕墙板块吊装方法

1、安装流程

1）根据工程特点和任务分配，悬臂底部幕墙安装的主要工作流程如下：

2、龙骨安装

板块安装前首先安装幕墙连接龙骨，连接龙骨是用来吊挂幕墙板块，使之满足位移要求。连接龙骨包装成捆后，放入特制铁框内，通过运输轨道吊装到大型活动平台。吊运前一定要认真检查包装是否结实牢固，避免在运输过程中解散。

1）安装龙骨前，测量幕墙钢结构安装位置是否满足幕墙安装精度要求。

2）清理钢结构和铝型材表面，对铝型材和钢结构接触处进行绝缘处理，垫上绝缘胶片，避免电化学腐蚀。

3）根据图纸，沿着大型活动平台从两侧向中间安装幕墙龙骨，最后在板块运输轨道处收口。

4）龙骨安装完毕后，再进行整体调整，满足幕墙板块安装精度要求后，方可完全紧固固定螺栓。

3、板块安装

1）板块吊运

将待安装的玻璃板块运输到起吊点，装进特制吊框内，向大型活动平台吊运。起吊时必须检查吊挂是否牢固。通过轨道将板块运输到大型活动平台。

2、人员和工具通过安全通道进入大型活动平台，大型活动平台上预先安装玻璃板块升降平台，可以在活动平台上滑动并刹车。在运输轨道处接收玻璃后，安装平台将板块携带到安装位置。

3、利用顶升装置和调节架将玻璃板块顶升到安装位置，对准，穿上螺栓，调节，紧固固定螺丝。如下图：

4、玻璃轨道处收口

玻璃采用轨道运输，轨道吊在幕墙钢结构上，将影响玻璃板块的安装，因此当轨道完成运输任务后，应先将这段轨道拆除，然后安装受轨道影响的玻璃。

5、活动平台加固点收口

为满足施工要求，移动平台中部增加了两个连接点以加固平台，加固点拆除前，首先在底层H型钢上吊挂电动葫芦和四爪电动吸盘。用吸盘先将玻璃板块提升起来，不让活动平台受力，然后快速拆除加固点，将板块安装完成。两个加固点应逐个拆除，严禁同时拆卸。玻璃板块或装饰铝板在轨道拆除前应先运到安装位置。安装完成后，机具先不拆除，待活动平台运行到下一个安装位置，加固完成后取出。

6、活动平台轨道收口

大型活动平台轨道和安全通道依附主体结构，安装在外框梁上，将影响立面格构安装，随着底面幕墙安装逐渐向悬臂腋下进行，大型活动平台轨道可以逐段拆除，安装立面格构和幕墙。在悬臂底部需要将立面地梁和收口型材安装到位，最终完成底部幕墙的收口。

四、总结

随着世界与中国建筑的发展，各国建筑师越来越倾向于建筑的标新立异，追求造型的怪异，由此衍生出各种新工艺、新方法。有需求，就有创新。历来超高层、大跨度悬臂底部的建筑幕墙板块安装视为难点，笔者有幸通过研究、论证CCTV新台址这一世界建筑界公认难度的工程，希望同仁在遇到同样工程时可以参考借鉴，保证项目的质量、安全，顺利实施。