一种屋面装配式轨道应用

郑爱冠,黄庆祥,吴侃男,郭增强

中建深圳装饰有限公司 广东深圳 518003

摘 要： 建筑外装饰单元幕墙常用吊装方法为轨道吊，轨道吊主要组成材料为钢材。在屋面轨道吊加工、组装中，屋面架高钢架通常采用焊接形式组拼，而焊接的钢架在高空安装、拆除过程中的安全管理难度大、安装效率低、轨道材料折损率大，且易造成已完成的幕墙面板的损伤，弊端较多。现拟采用一种以套接、栓接方式为主的装配式轨道代替传统焊接轨道，实现轨道安装全程免焊、高循环使用率，降低碳排放。

关键词：幕墙屋面轨道；焊接；栓接；装配式；

1、引言

随着现代化城市建设、发展，愈来愈多超高层建筑出现在我们视野中，其中办公楼居多。而超高层办公楼主要幕墙形式为单元幕墙，单元幕墙最常用的施工措施为轨道吊。

传统轨道吊按使用位置可分为层间轨道和屋面轨道，层间轨道一般采用平铺形式；而屋面轨道一般采用架高轨道形式，以满足顶部板块的安装，不同建筑屋面采用不同架高高度的轨道，通常高出板块顶部标高1.5米左右。屋面架高轨道通常采用钢架来实现架高的高度，传统的架高钢架通常采用焊接方式来组拼，而焊接架高钢架的安装、拆卸成本较高，折损率较大，且不利于现场幕墙成品保护。

2、传统屋面钢架轨道搭设特点

以最常见的主体架空层——独臂花架梁为例，屋面采用独臂架高轨道，此类型轨道通常由4套不同杆件尺寸组成：横杆、悬挑杆、架高杆、顶部支撑杆，其中悬挑杆与顶部支撑杆可在地面完成焊接，而横杆和架高杆需在屋面安装过程中完成焊接、安装，焊接量较大。架高钢架的杆件组成示意图如图2.1。

图2.1 传统屋面轨道搭设示意图

3、传统屋面钢架轨道的缺点

3.1 安装过程中缺点分析

屋面钢架安装过程，每榀架高钢架至少有4处地方需要焊接（架高立杆、横向加强杆的两端），则完成屋面一圈轨道安装的焊接量大，高空作业安全管理难度大；而且安装效率较低，人工成本大。屋面轨道搭设示意图如下：

图3.1 屋面轨道焊接位置示意图      图3.2 完成安装后的屋面轨道

3.2 拆卸过程中缺点分析

屋面轨道在拆除过程中，架高立杆横杠与悬臂杆间、架高立杆与埋件间都需要拆解，通常切割拆解的方法为电锯、氧乙炔焰或离子切割。但无论用哪种切割方法，现场切割后的钢通总伴随有长短不一、切割口不平齐等缺陷，造成拆除后的轨道杆件无法直接进行下个项目的重复使用，损耗率高。此外切割过程中产生的掉渣、铁屑等残渣对完成幕墙造成不同程度的损伤。

综上，传统屋面轨道拆除后的弊端可分为5大类，如表3.1。

表3.1 传统屋面轨道拆除弊端分析表

事项	弊端分析
拆除后不同程度损坏的杆件占比率	约90%
拆除后钢架使用至架高高度偏小的屋面	架高立杆、横向加强杆的两端需重新加工，端头切平齐
拆除后钢架使用至架高高度偏大的屋面	架高立杆需重新下料
拆除后的轨道杆件性能情况	防锈漆需重新喷涂
拆除过程的危险度	危险系数大

4、装配式轨道设计思路

装配式轨道主要思考方向为：采用栓接的形式来实现安装、拆除过程中免焊、免切割，达到轨道材料可循环利用的效果。装配式轨道设计时应具备特点：

（1）轨道高空安装中全程免焊接；

（2）轨道拆除过程中免切割、无废料；

（3）拆除后的轨道各杆件可供下个类似项目循环利用；

（4）层间轨道可循环运用于屋面轨道。

5、装配式轨道设计方案

装配式轨道主要采用螺栓对接、杆件插接代替传统的焊接，实现高空免焊安装。各杆件之间的连接设计见下表：

表5.1 屋面装配式轨道各杆件间的连接方式分析表

序号	分析项	弊端分析
1	架高立杆与埋件之间的连接	槽钢支座+螺栓
2	架高立杆与悬臂杆之间的连接	槽钢+螺栓
3	架高立杆与顶部支撑杆之间的连接	双槽钢对插+螺栓
4	悬臂杆与顶部支撑杆之间的连接	槽钢+螺栓
5	悬臂杆与工字钢轨道之间的连接	双套筒+限位片
6	工字钢轨道之间的连接	钢板插接+螺栓

5.1 架高立杆与埋件之间的装配式设计

屋面轨道底部平板埋件随主体进度预埋、安装，并在主体屋面外架拆除之前完成槽钢支座的定位、焊接安装。

注意：在预埋件安装过程中应尽量保证平板埋件的安装水平平整度，以保证槽钢支座、架高立杆安装的垂直度，保证整个环形轨道的稳定性。

此外，也可采用槽氏埋件代替平板埋件来实现全程免焊，但此方法的槽式埋件材料使用成本较高。

5.2架高立杆、顶部支撑杆与悬臂杆之间的装配式设计

架高立杆、顶部支撑杆与悬臂杆装间可通过设计槽钢进行套接，再通过对穿螺栓固定。悬臂杆设计多个调节孔，调节悬挑长度，以满足不同项目不同的悬挑长度要求。此外，悬臂杆应采用笔直设计，便于层间与屋面的轨道可相互取材循环利用。装配式设计示意图如下：

图5.1架高立杆、顶部支撑杆与悬臂杆间装配式设计示意图

图5.2 悬臂杆调节孔设计示意图

架高立杆、顶部支撑杆与悬臂杆之间装配式设计特点：

（1）悬挑杆与架高立杆、顶部支撑杆采用抱接形式，采用对穿螺栓加固；

（2）悬挑杆设计可调节孔位，以满足不同项目不同的悬挑长度要求；

（3）杆件笔直设计，以保证与层间轨道相互取材循环利用。

5.3 横杆装配式设计

轨道横杆主要作用是提高整个轨道体系的稳定性，通常设计于架高立杆之间。其装配式方案为：横杆两端焊接钢板，通过对穿螺栓将架高立杆、两侧横杆进行对接加固，中间可设计钢垫片进行微调节。

图5.3 横杆装配式设计示意图

此外，横杆也可采用套接的形式设计为可调节横杆，以满足不同项目对架高钢架间距要求。设计方案如下：

图5.4 横杆可调节设计示意图

5.4 悬挑杆与工字钢间的装配式设计

悬挑杆与工字钢间通过设计一对钢套筒夹住，两钢套筒间设计钢板片进行限位；套筒顶部设计调节、限位螺杆，可调节钢套筒与工字钢的进出位，以满足项目对工字钢轨道悬挑距离的要求。

5.5 工字钢搭接设计

轨道工字钢在整个轨道体系中用量最大的，可考虑设计成标准件，减少设计、加工成本：如设计2m长标准长度，工字钢间采用插接法设计，螺栓固定，现场安装高效，工字钢对接设计示意图如下：

图5.5工字钢对接设计示意图

经过上述设计与分析，屋面装配式轨道优点有如下表：

表5.2 屋面装配式轨道优点分析表

分析项	优点
各杆件运输过程	各杆件轻便，便于现场转运
钢架、轨道安装过程	便于现场安装及安全管理
拆除后不同程度损坏的杆件占比率	低于5%
同个项目的层间与屋面轨道利用度	90%层间轨道材料可运用至屋面
拆除后的轨道使用至其他项目	可循环利用
拆除后的轨道杆件性能情况	无切割，接近100%的性能保证
拆除过程的危险程度	危险系数较小

6、装配式轨道安装

装配式轨道各个杆件的重量基本都在100kg以内，运输、安装起来比较便捷。各杆件到场后可直接通过施工电梯装运至屋面，再通过花架梁顶部架设电葫芦吊装即可完成整个轨道的垂直运输；安装时，花架梁内侧搭设双排架进行辅助安装，即可完成整套装配式轨道的安装。

7、结语

本方案的宗旨是轨道材料在安装及拆除过程的循环运用、现场安装便利及绿色拆除。在考虑采用本方案屋面装配式轨道时，各个杆件尺寸大小尽量取最大、最优值，以便同一套轨道材料能运用到更多的项目上，达到更高的项目创效。

参考文献：

[1] GB 55006-2021. 钢结构通用规范. 2021

[2] GB 50017-2017. 钢结构设计标准. 2017