超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法及其节点构造

技术领域

本发明涉及建筑设计和施工领域，尤其涉及一种超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法及其节点构造。

背景技术

超高层建筑建造工期短，幕墙安装时间紧张，同时幕墙的封闭直接影响内部装饰等工作的开展。因此，对于超高层建筑来说，越早完成幕墙封闭越有利。按照单元式幕墙传统的逐层安装的施工工艺，在一些情况下不能满足工期要求，需要在超高层单元式幕墙传统的逐层插接安装工序的基础上对单元式幕墙的节点设计和安装技术进行改进和优化，探索在多个楼层同步进行幕墙单元板块安装的可实施性，形成了超高层建筑单元式幕墙多段同步施工技术，其中收口层单元板块横梁和竖框的连接节点的设计和安装是关键。

发明内容

针对上述现有技术中存着的不足之处，本发明提供了一种超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法及其节点构造，解决了单元式幕墙必须按楼层逐层插接安装的工序问题，实现单元式幕墙的分段同步施工。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工的弹出式横梁构造，其包括设有弹出式插芯的公横框以及设有插芯容腔的母横框，所述公横框和所述母横框通过所述插芯弹出进入所述插芯容腔内进行连接。

所述弹出式横梁构造进一步的改进在于，所述公横框上设有内置弹簧的弹出槽，所述插芯连接于所述弹簧，并且所述插芯在弹出前容置于所述弹出槽内，所述弹出槽的槽口上方活式连接有固定压板。

所述弹出式横梁构造进一步的改进在于，所述固定压板插拔连接于所述公横框上，所述公横框在所述弹出槽的槽口一侧设有卡口件，所述固定压板的内侧边沿插接于所述卡口件，所述固定压板的外侧延伸出所述公横框的表面并形成拔出部。

所述弹出式横梁构造进一步的改进在于，所述拔出部设有反向向内弯折的卡口，所述公横框的表面对应所述卡口设有卡楞。

所述弹出式横梁构造进一步的改进在于，所述公横框和所述母横框自头部至尾部逐级形成三级等压腔；头部第一级等压腔前端与大气相通，后端由尘密线封堵；中部第二道等压腔后端由第一道所述插芯封堵；尾部第三道等压腔后端由第二道所述插芯封堵。

第二方面，提供一种用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工的软连接竖框构造，其包括成对母竖框，成对的所述母竖框之间通过软胶条连接，所述母竖框上对应位置处形成有供容置所述软胶条的胶条容槽。

所述软连接竖框构造进一步的改进在于，成对的所述母竖框自头部至尾部逐级形成三级等压腔；头部第一级等压腔前端与大气相通，后端由尘密线封堵；中部第二道等压腔后端由第一道所述软胶条封堵；尾部第三道等压腔后端由第二道所述软胶条封堵。

第三方面，提供一种用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工的弹出式插芯节点构造，其包括如上所述的弹出式横梁构造以及如上所述的软连接竖框构造；所述软连接竖框构造内部形成竖向排水通道，底部与所述弹出式横梁构造或插接式横梁构造连接且内部相通；所述弹出式横梁构造或所述插接式横梁构造于室外一侧开设出水口。

第四方面，提供一种超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法，其包括：

按层划分建筑幕墙施工段；

同步施工各施工段幕墙单元，并预留出相邻两段所述施工段之间的收口楼层幕墙单元的安装工位；

待收口楼层下部幕墙单元和上部幕墙单元安装完成，施工所述收口楼层幕墙单元，所述收口楼层幕墙单元由多块收口单元板块构成；

将所述收口单元板块的下部通过插接式横梁构造与下部幕墙单元连接；

将所述收口单元板块的上部通过如上所述的弹出式横梁构造与上部幕墙单元连接；

将相邻所述收口单元板块之间通过如上所述的软连接竖框构造连接。

所述施工方法进一步的改进在于，与所述收口楼层邻接的上部幕墙单元的顶部通过至少上下两道支撑点与分段施工楼层连接固定。

由于采用上述技术方案，使得本发明能够取得以下有益效果：

将分段施工楼层幕墙单元的依序插接节点设计为弹出式插芯节点，解决了单元式幕墙必须按楼层逐层插接安装的工序问题，实现单元式幕墙的分段同步施工。该技术的关键是分段楼层收口单元板块横梁和竖框的节点设计和施工安装。收口单元板块横梁的下部节点仍然是通过插接方式与下部单元板块连接，收口单元板块上部横梁的连接方式由插接改为弹出式插芯连接固定。收口单元板块的竖框之间采用软连接固定。同时满足气密性、水密性等功能要求。另外可以保持收口层幕墙单元外观效果和其他楼层一致及极大缩短现场施工工期。

在此基础上，为保障幕墙单元分段安装过程中的安全性，需要在分段施工楼层设置起底单元板块的第二支撑点。起底单元板块第二支撑点的设置，可以有效防止起底板块在上部单元板块插接安装时转动导致后续横滑插芯密封胶撕裂，同时也可防止其在风荷载等水平荷载作用下晃动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中弹出式插芯节点构造插芯弹出后的剖视图。

图2为本发明实施例中弹出式插芯节点构造插芯压缩后的剖视图。

图3为传统插接式横梁构造的剖视图。

图4为本发明实施例中软连接竖框构造的剖视图。

图5为传统插接式竖框构造的剖视图。

图6为本发明实施例中收口单元板块上方起底单元板块的第一支撑点和第二支撑点的示意图。

图7为本发明实施例中超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法的应用场景示意图。

图8为本发明实施例中弹出式插芯设计公横框节点排水示意图。

图9为本发明实施例中弹出式插芯节点弹簧和插芯组装示意图。

图10为本发明实施例中弹出式插芯节点固定压板组装示意图。

图11为本发明实施例中收口楼层单元安装示意图。

图12为本发明实施例中软连接竖框安装示意图。

图13为本发明实施例中弹出式横梁固定压板抽出示意图。

图14为本发明实施例中收口楼层下部通过插接式横梁构造与下部幕墙单元连接的示意图

图15为本发明实施例超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

首先参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种弹出式横梁构造1，可用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工，该弹出式横梁构造1主要包括一母横框11和一公横框12，该公横框12上前后设置有两道弹出式插芯13，该母横框11上对应位置前后设置有两道插芯容腔14，该公横框12和该母横框11通过该插芯13弹出进入对应位置的插芯容腔14内进行连接。

进一步配合图1和图9，该公横框12上设有放置弹簧组16的弹出槽，插芯13呈长条形且下端固定连接于该弹簧组16的顶端，该弹簧组16的底端固定在弹出槽的底部，插芯13采用长条形的铝制型材，并且该插芯13在弹出前容置于对应位置的弹出槽内。

进一步配合图2和图10，该公横框12顶部的该弹出槽的槽口上方活式连接有固定压板15。该固定压板15的数量为多块，沿横梁长度方向等间距设置多块该固定压板15，用于覆盖长度方向上对应部位的两道公横框12弹出槽，进而通过固定压板15将插芯13限制在公横框12的弹出槽内，该固定压板15插拔连接于公横框12的上表面，该公横框12在其弹出槽的槽口一侧设有卡口件17，该固定压板15的内侧边沿插接于该卡口件17，该固定压板15的外侧延伸出公横框12的表面并形成拔出部151。进一步地，该拔出部151设有反向向内弯折的卡口，公横框12的表面对应该卡口设有卡楞。

安装时，将公横框12自母横框11的尾部通过调节推至该公横框12与该母横框11的两头部相互抵靠在一起，然后抽出固定压板15。通过弹簧组16的弹力将插芯13弹出，和该母横框11进行插接固定，将该母横框11设置于上层单元板块的底部，该公横框12设置于下层单元板块的顶部，使得上层单元板块的底部和下层单元板块的顶部呈现出I型拼合口，相比于传统插接式连接的U型拼合口，如图3和14所示，可以实现单元板块安装时，从里往外平行推出安装，打破了传统插接安装严格的从下至上的安装限制。

进一步配合图1，在弹出式横梁构造1中，其母横框11和公横框12自头部至尾部逐级形成三级等压腔A、B、C；头部第一级等压腔A前端与大气相通，后端由尘密线18封堵；中部第二道等压腔B后端由第一道插芯13(水密线)封堵；尾部第三道等压腔C后端由第二道插芯13(气密线)进行封堵。如此设计，是依据雨幕原理，设置三级等压腔进行逐级减压，并合理规划单元排水路径，以保证幕墙系统的尘密、水密和气密性能。具体地，尘密线18：设置在最外侧的一道防线，主要阻止灰尘进入单元系统，防止灰尘进入单元幕墙系统的腔体后堵塞排水孔，同时尘密线也可以阻挡大部分雨水进入幕墙单元腔体。第一道插芯13(水密线)：单元幕墙的重要防线，承担阻水、披水作用，是构成雨幕原理的重要一步通过幕墙单元表面的少量水会经尘密线进入等压腔，通过水密线的阻挡作用，进入等压腔的水将通过重力作用被有组织地排出，达到阻水的目的。第二道插芯13(气密线)：气密线设置在单元的最内侧，是最后一道防线。由于水密线和气密线之间的等压腔和室外基本上是相通的，因此水密线不能阻止空气的渗透，阻止空气的渗透任务由最后一道防线——气密线来完成。

设置有上述弹出式横梁构造1的幕墙单元的排水路径规划如图8所示。在强风特殊情况下，风压波动瞬间，室内外气压差加大，微量水19可能穿越尘密线和水密线进入等压腔C，此部分微量水19及上一层竖框中的微量水19通过横梁中预先设置的开孔20排到室外。

本发明实施例还提供了一种软连接竖框构造2，如图4所示，同样适用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工。该软连接竖框构造2主要包括成对母竖框：一左母竖框21和一右母竖框22，该左母竖框21和该右母竖框22之间采用前后两道软胶条23实现软连接，在室内侧软胶条24中部嵌有铝条26，以保证该系统室内侧的视觉效果和其他楼层一致。在安装时，先将两道软胶条23的左侧插入左母竖框21对应位置处的胶条容槽内，再将右母竖框22调节靠近左母竖框21，和软胶条23的右侧进行插接固定，如图12所示。软连接的引入，可以避免传统安装方式中，幕墙单元板块横向和竖向均需要精确硬性插接的限制(如图5所示)，安装较为方便，且可适应建筑外形为非直线型的使用场景。

进一步配合图4，在软连接竖框构造2中，其左母竖框21和右母竖框22自头部至尾部逐级形成三级等压腔A、B、C；头部第一级等压腔A前端与大气相通，后端由尘密线25封堵；中部第二道等压腔B后端由第一道软胶条23(水密线)封堵；尾部第三道等压腔C后端由第二道软胶条23(气密线)进行封堵。如此设计，是依据雨幕原理，设置三级等压腔进行逐级减压，并合理规划单元排水路径，以保证幕墙系统的尘密、水密和气密性能。设置有上述软连接竖框构造的幕墙单元的排水路径规划如图8所示。在强风特殊情况下，风压波动瞬间，室内外气压差加大，微量水可能穿越尘密线和水密线进入竖框等压腔C，此部分微量水通过竖框汇集到下一层横框。积水在横梁的等压腔C中汇集，并通过横梁中预先设置的开孔20排到室外，如图8所示。

基于上述实施例中的弹出式横梁构造和软连接竖框构造，本发明还提供了一种弹出式节点构造的组合，适用于超高层建筑单元式幕墙多段同步施工，进一步还包括插接式横梁构造。幕墙单元板块的下部通过插接式横梁构造与下部幕墙单元连接；幕墙单元板块的上部通过弹出式横梁构造与上部幕墙单元连接固定；相邻幕墙单元板块之间通过软连接竖框构造连接固定。进一步地，在该软连接竖框构造内部形成竖向排水通道，该竖向排水通道底部与弹出式横梁构造或插接式横梁构造连接且内部相通；弹出式横梁构造或插接式横梁构造于室外一侧开设出水口。

在强风特殊情况下，风压波动瞬间，室内外气压差加大，微量水可能穿越尘密线和水密线进入等压腔C，此部分微量水通过竖框排到下一层横梁构造，如图8所示。积水在插接式横梁构造的等压腔C中汇集，并通过插接式横梁构造中预先设置的出水孔20排到室外，如图8所示。应当理解的是，插接式横梁构造包括采用传统插接式连接的公横框和母横框，连接部位呈U型，配合图3和图14，采用自上而下的方式进行插接连接，但是，在该公横框和该母横框之间也宜依据雨幕原理，设置三级等压腔进行逐级减压，并合理规划单元排水路径，以保证幕墙系统的尘密、水密和气密性能，可参考弹出式插芯节点构造中三级等压腔以及尘密线、水密线和气密线的设计，在此不赘。

基于上述实施例的弹出式插芯节点构造的组合，本发明还提供的一种超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法，其主要包括以下步骤：

步骤一：按层划分建筑幕墙施工段；

其中，每一施工段可由上下相邻的多个楼层构成，将多个楼层作为一个施工段，多个施工段的幕墙单元可采用传统插接式连接构造由下至上逐层进行安装。如图7所示，可以将整个建筑的幕墙系统划分为上下两个或者多个施工段。

步骤二：同步施工各施工段幕墙单元，并预留出相邻两段施工段之间的收口楼层幕墙单元的安装工位。

在该步骤后，底部第一施工段和顶部第二施工段同步采用传统自下而上的方式逐层进行幕墙安装施工，第一施工段顶部施工至收口楼层底，停止施工。第二施工段以收口楼层顶部第一个楼层作为起底楼层。第一施工段和第二施工段中的每一楼层均采用多个单元板块拼接而成，单元板块之间采用插接式连接。

因此，起底楼层的单元板块(下文简称“起底板块”)是按照常规做法安装，是插接节点，只有收口楼层的单元板块(下文简称“收口板块”)才是弹出式插芯节点。配合图6，一般情况下，单元式板块有两个支撑点，一个是转接件31(地台码)，另外一个是下部单元板块通过插接方式提供的水平支撑。对于起底板块30，只有转接件(地台码)提供了支撑，此时下部收口楼层还未安装，起底板块30属于不稳定状态，可绕转接件转动，因此需要提供起底板块30的第二支撑点32，使起底板块30成为静定结构，保证起底板块30的安全及稳定，防止因转动撕裂起底板块30横滑插芯的密封胶，使后续幕墙漏水。如图6所示，转接件31和第二支撑点32均这是在起底板块30的顶部且为两道上下平行的支撑点，用于将起底板块30的顶部与分段施工楼层连接固定。

步骤三：待收口楼层下部幕墙单元和上部幕墙单元安装完成，施工收口楼层幕墙单元，该收口楼层幕墙单元由多块收口单元板块10构成，如图11所示。

收口单元板块10为上部板块9和下部板块8安装完成后，再安装，收口单元板块10的顶部设置有公横框12，与上部板块9底部的母横框11配合连接。收口单元板块10安装前需要将弹簧组16压入公横框12的弹出槽内，再安装插芯13，最后用固定压板15将插芯13完全压入公横框12的弹出槽，如图9、图10所示。安装过程中，配合图11所示，首先通过室内机械臂将收口单元板块10从室内往室外推出，先往上稍稍抬起，下落使下部插接至设计位置，最后抽出固定压板，插芯弹入母横框的插芯容腔内，完成安装。具体来说，收口层单元板块10预先存放在收口楼层中，通过机械臂和吸盘将收口单元板块10由室内往室外推出安装，吸盘吸附在收口单元板块的内侧并安装在机械臂的末端。

步骤四：将收口单元板块的下部通过插接式横梁构造与下部幕墙单元连接，如图14所示。

步骤五：将该收口单元竖框进行初步对齐，使软胶条23的右端滑入右母竖框22的凹槽内，调节该收口单元板块的位置，使软胶条23插接到设计位置，如图12所示。

步骤六：抽出弹出式插芯的固定压板15，使插芯13在弹簧组的弹力作用下弹出，进入母横框11的凹槽内，完成安装，如图13所示。

配合图15所示，对上述超高层建筑单元式幕墙多段同步施工方法的步骤做进一步细化描述如下：

首先是选定分段安装楼层，同时设计弹出式节点。后面板块的加工、运输过程与一般单元完全一致。在分段安装之前，需要完成转接件安装和分段施工楼层硬顶防护的安装。开始分段同步安装时，需要对起底板块安装第二支撑点，完成后即可分段同步安装。在下部楼层单元安装完成后，即可开始收口楼层单元的安装，完成单元板块的平推安装后抽出固定压板，完成安装，并对收口楼层进行密闭性检查。

在收口楼层下部楼层幕墙标准单元安装到位后，即可开始进行收口楼层幕墙单元板块的安装。收口层单元板块预先存放在收口楼层中。通过机械臂和玻璃吸盘将板块由室内往室外推出安装。该施工方法不受室外天气(如大风)影响，也无需在塔顶安装施工吊装机械，具有安全便捷的特点。安装步骤和要点如下：

第1步：收口楼层单元板块起运，通过布置在收口楼层的机械臂和玻璃吸盘将收口楼层单元板块运到安装位置，收口楼层单元板块脱离室内地面，慢慢竖起；

第2步：通过调整机械臂长度和角度，将收口楼层单元板块在预定位置竖立；

第3步：微调收口楼层单元板块的位置和角度，实现收口楼层单元板块的预就位；

第4步：收口楼层单元板块顺时针偏转，微上抬，使收口楼层单元板块下口和下层单元板块插接对齐，同时在顶部斜向装入地台码；

第5步：收口楼层单元板块下落至设计位置，与地台码连接到位，同时快速安装地台码固定螺栓，将地台码与主体结构固定牢靠；

第6步：按顺序依次安装收口楼层剩余幕墙单元板块；

第7步：安装完收口楼层所有单元板块后，抽出弹出式插芯固定压板，使插芯弹入上横梁凹槽内，完成安装；

第8步：安装完毕，进行清理。

本发明通过超高层建筑单元式幕墙多段同步施工技术的成功应用，将幕墙安装分为两个或多个施工段，创造性的将收口楼层幕墙单元的上部插接式节点改为弹出式插芯节点，两个或多个施工段同步安装的方法大大提高了安装效率，相比于传统的超高层单元幕墙逐层安装的施工工序，大大节约了安装工期，直接节约管理成本，同时工期缩短带来了开办费用节约，减少设备租借费用，并为其他专业提前介入创造了作业面，综合效益显著。

应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。