大型场馆类建筑屋面异型采光顶安装施工的研究与应用

 大型场馆类建筑屋面异型采光顶安装施工的研究与应用

宋振、李宏亮、吴喜元、徐兴冉、刘号

 中建深圳装饰有限公司  天津  300308

摘要：随着人民生活品味的逐渐提高，建筑结构设计中穹顶等异型结构得到了越来越多的应用，但受限于该类建筑结构特点，传统的脚手架+吊车施工方法会产生较大的安全风险；同时，传统的钢结构及玻璃设计、下单方法在实际实施中难度较大，不易于控制安装质量。本论文就此介绍了一种大型场馆类建筑屋面异型采光顶安装工艺。

一、特点分析

1、通过搭设索网平台、铺设防坠网，并架设木跳板平台进行安全防护并以此作为施工人员行走及施工作业平台。

采用14mm麻芯钢丝绳，中间穿入胎架提供竖向支撑，搭设索网平台并进行防坠网的挂设，随后在索网平台上铺设跳板形成马道作为施工人员行走及施工作业平台。

2、通过搭设索道，利用滑轮和卷扬机完成玻璃吊装作业。

在采光顶钢结构上部安装支座，在屋面打膨胀螺栓固定钢支座，支座上安装滑轮，使用钢索连接上下支座上的定滑轮，屋面固定安装卷扬机实现钢索在上下支座间滑动，将采光顶玻璃利用挂件安装在卡扣上，连接钢索，使用卷扬机实现玻璃板块运输。

二、工艺原理

利用BIM技术，将异型钢结构和异性板块在设计时进行装配检查，查验安装效果，并进行模型受力计算，确定后进行钢结构和玻璃板块的下单。同时铺设跳板形成马道作为施工人员行走及施工作业平台。搭设索网平台和防坠网保障作业人员安全。架设由采光顶端支座立柱、吊装系统、底部移动支座及配重系统、索轨组成的索轨。通过上述工艺，即可高效地进行采光顶的安装。

三、工艺流程及操作要点

1、工艺流程

BIM设计→定型下单→施工准备→钢爬架制作→钢爬架安装→索网平台搭设→防坠网挂设→木跳板铺设→脚手架施工（备用门式架或吊筐施工）→索轨移动支座制作→索轨移动支座搭设→索轨顶部支架设置→索轨承重索、动力索架设、校紧→面板吊装作业→验收

2、操作要点

（1）BIM设计

根据设计图纸进行BIM模型的建立，细化异型钢结构和异型玻璃板块。

（2）定型下单

根据BIM设计细化各钢结构和玻璃板块的结构、尺寸，出图下单。

（3）施工准备

编制专项的施工方案，向施工人员进行全面安全、技术交底。

（4）钢爬架安装

穹顶钢结构周圈坡度大，为保证上下施工方便，设置钢爬梯，爬梯采用钢管扣件制作，上端固定在钢结构上，牢固可靠。

（5）索网平台搭设

采用14mm麻芯钢丝绳，中间穿入胎架提供竖向支撑，搭设索网平台，网格设计为2200*2000，经结构计算受力满足要求。

（6）防坠网挂设

生命绳拉设完成后可作为作业人员安全带挂设点，进行防坠兜网挂设，系绳与钢结构接触位置垫设柔性防护垫防止磨损。

（7）木跳板搭设

铺设跳板形成马道作为施工人员行走及施工作业平台，每个分格沿安装方向并排设置不少于两块木板，木板两端与钢结构梁用钢丝绑扎牢固。

（8）缆索措施概述

索轨措施由采光顶端支座立柱，吊装系统，底部移动支座及配重系统，索轨组成，两端支座立柱采用钢管焊接制作，采光顶顶部支座立柱直接焊接在穹顶钢结构顶部中心，底部支座焊接成架体，下部安装带锁活动轮，索轨方向设置受力支架，用于固定采用1.5吨配重块，使索轨系统在运输玻璃过程中保持平衡稳定。吊装系统采用额定荷载3吨的卷扬机，使用M16螺栓固定在支座上。

（9）移动支座制作

移动支座由设备分为动力车和配重车两部分，工作时二者组合；运输时二者分开，动力车杆件一端螺栓松开、转动，悬臂中间杆件回收，可以满足不同阶段的要求.

（10）采光顶施工作业

在施工时，首先将施工材料通过汽车吊或总包塔吊吊运至电动葫芦下方，利用电动葫芦通过吸盘将玻璃吊起，随后通过卷扬机调整吊点位置，进行安装施工作业。

3、关键质量控制点及措施

（1）进行卷扬机、钢丝绳、滑轮、电气系统及小吊车结构的全面检查和保养。

（2）待安装完毕后进行空载试验、额定荷载试验和超载10％的动载试验，超载25％的静载试验。

（3）安装检验合格后，并经项目部安全员和技术人员、总包、监理、业主联合验收，各方签字认可后才能投入使用。

（4）卷扬机进场时必须提供该型号卷扬机的产品合格证。

（5）应设置专职的卷扬机操作工、指挥工、司索工，明确各自安全操作职责，并实施书面的安全技术交底。

（6）卷扬机移动小吊车必须用钢丝绳与主体结构柱捆绑连接，防止移动小吊车前移坠落，保证其安全施工。

四、关键工序的质量要求

选用的卷扬机性能必须符合施工方案的相关要求；运行前，先将卷扬机通电，不挂装任何物品，控制卷扬机运行，检测是否可以正常使用，钢丝绳无损伤；配重车车身材质和连接方式应符合施工方案要求；支架安装前，进行稳定性校核，预留足够的安全裕量；索轨钢丝绳强度、横截面、直径等符合设计要求。

五、安全及环保措施

（1）操作人员必须取得国家建设行政主管部门统一格式的特种设备作业证 ，方可上岗；

（2）设备安装后项目部组织监理、业主相关领导进行验收，验收合格后方可使用，使用过程中要做好机械设备保养和维修记录工作；

（3）卷扬机要与钢支架连接可靠，尾部配置配重块时，配重块要有防倾覆装置，并用钢索整体锁紧配重严防挪动；

（4）支架上端靠近滑轮下部设置超高限位装置，防止起重钢丝绳超高作业及吊装材料冲顶；

（5）顶端支架后端要通过不小于Φ8钢丝绳与穹顶钢结构可靠连接，作为二次保护措施，用于防止吊装作业时顶部支座倾倒；

六、效益分析

相对传统的施工现场加工钢构件、调整玻璃面板的方式，本论文所述施工方法有效避免了观感效果差、材料浪费等缺点，实现构件下单“零损耗”和玻璃铺贴一次成活。

通过搭设木跳板软平台，避免了满堂架的施工可节省大量的脚手架措施费用及人工费用。

吊装作业中，传统租用吊车进行安装，因采光顶直径较大，需租用较大起重能力的吊车进行吊装，使用本论文所述施工方法采用索轨进行吊装、安装，可节省大量的吊车租赁费用。

此外，本论文所述施工方法还具有较好的社会效益：

1）施工安全可靠。施工中软平台的搭设及索轨的制作安装均严格按照设计规范要求进行设计计算；作业人员依托采光顶钢丝绳软平台作业面进行多种作业，操作安全可靠。

2）空间占用小。以往采光顶施工常采用满堂架设脚手架及多台大型吊车吊装作业，占用建筑内部、外部大量空间，本论文所述施工措施在保证作业效率的同时节省了空间，几乎不占用其他作业空间，不影响其他工种作业。

七、结束语

本论文所描述的大型场馆类建筑屋面异型采光顶安装施工方法，创新地架设由采光顶端支座立柱、吊装系统、底部移动支座及配重系统、索轨组成的索轨吊装系统，使其依附于异型采光顶上空，可高效地进行采光顶玻璃面板的安装，吊装便捷、安全可靠，节省了传统吊车吊装的费用。总体应用中具有安全可靠、空间占用小、造价低廉、工效提高、节能环保等多重优点，效果较好。

八、参考文献

[1]谢代胜.异型采光顶钢丝绳软平台施工关键技术[J].中国建筑金属结构,2021(10):142-143.

[2]郭号号,王鹏书,王忠野等.穹形采光顶施工技术[J].江苏建筑,2020(04):64-67.

[3]祁晓强,宋宁,王斌等.亚投行主楼中厅张弦梁采光顶结构施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2020(20):72-75.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202020038.

[4]张鹏,张胜虎.建筑施工高处作业坠落防护系统的初步探索[J].建筑安全,2022,37(09):59-62.

[5]赵世友.异型展示馆幕墙施工技术分析[J].建筑科技,2020,4(03):98-102.