CN109306757A - 一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，包括导轨小车、绞架、用于承载导轨小车的导轨和用于牵引导轨小车的卷扬机；所述导轨宽度宽于屋面幕墙骨架，通过卡扣方式固定于幕墙骨架，用于承载导轨小车；所述导轨小车由角钢拼接而成，包括上层角钢和下层角钢，其长宽均大于玻璃，所述上层角钢设置两个对称的通孔，用于穿过绞架；所述绞架上悬吊有吸盘，用于提升玻璃，绞架由两根圆杆组成，两根圆杆的右端分别设置Z型摇把，用于摇动绞架使其转动并带动玻璃上下移动，所述圆杆上分别设置可移动的T型桩，用于固定连接吸盘的绳子。本发明导轨小车和绞架配合，通过卷扬机牵引，既能有效保护玻璃，提升施工质量，又提高了安装效率，节省了工期。

Description

一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及玻璃幕墙的安装领域，具体而言，涉及一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置及施工方法。

背景技术

玻璃幕墙是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。随着建筑设计师设计理念的提升，在建筑工程玻璃幕墙施工过程中，经常会遇到弧形屋面施工，是玻璃制造的难点，更是安装施工难点之一。目前，弧形屋面玻璃幕墙大多采用人力直接运输和安放的方式，容易对玻璃整体和边缘造成损伤，成本较高且效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置及施工方法，利用机械传动的方式快速可靠地牵引运输单块玻璃就位，然后悬吊玻璃平稳着陆、入框，以解决上述人力运输和安装时容易损伤玻璃、成本高、效率低等问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

本发明提出的一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，包括导轨小车、绞架、用于承载导轨小车的导轨和用于牵引导轨小车的卷扬机。

所述玻璃的外侧边缘和骨架内侧的四周均设置能够刚好嵌入的弧形凹槽或凸起，以便施工人员能够轻易找准玻璃所应当安装的位置。

进一步地，所述骨架与玻璃贴合接触，玻璃外侧边缘的凹槽与相对应的骨架内侧的凸起相对应，或玻璃外侧边缘的凸起与相对应的骨架内侧的凹槽相对应以对玻璃施加一定的外力，所述凹槽或凸起的截面曲线由第一弧线ab、第二弧线bc及第三弧线cd组成；

所述玻璃外侧边缘第一端点a至第二端点b之间的第一弧线的形状根据下述公式(1)确定

其中，α表示第一弧线ab的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₁表示玻璃重心m至第一端点a第二端点b之间连线的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长；

夹角θ₁根据玻璃的弹性模数u确定

u表示玻璃的弹性模数，u0为标准玻璃弹性模数，θ₀表示预设初始夹角

第二端点b与第三端点c之间的第二弧线的形状根据下述公式(3)确定：

其中，第三端点c为整条弧线的顶点，β表示第二弧线bc的形状曲线， A表示玻璃厚度，θ₂表示第一弧线端点b处的切线与玻璃的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长，L₂表示第三端点c至玻璃重心m的垂直距离。

具体而言，所述第三弧线cd与第一弧线ab、第二弧线bc所连成的弧线相对于顶点c至重心m所在的直线对称。

进一步地，所述骨架与玻璃形状相同，其大小与玻璃大小吻合。

进一步地，所述骨架结构可以设置凹凸结构，骨架由底壁及侧壁构成，用于固定及定位玻璃，所述底壁用于托住玻璃，侧壁有一与玻璃侧边弧线吻合的弧线，用于确定玻璃位置。

所述导轨为直线型导轨，其宽度宽于屋面幕墙骨架，通过卡扣方式固定于幕墙骨架，用于承载导轨小车。

进一步地，所述导轨小车由角钢拼接而成，包括上层角钢和下层角钢，其长宽均各大于玻璃20cm，且车轮宽度与导轨宽度一致，所述上层角钢的一对边上分别设置两个对称的通孔，用于穿过绞架。

进一步地，所述绞架上悬吊有吸盘，用于提升玻璃，绞架由两根圆杆组成，两根圆杆的右端分别设置一Z型摇把，用于摇动绞架使其转动并带动玻璃上下移动，所述圆杆上分别设置一可移动的T型桩，用于固定连接吸盘的绳子。

进一步地，本发明中所采用的吸盘为BT-A3吸盘，单只吸盘水平吸力 150kg，垂直吸力135kg，本发明采用四只吸盘布置在玻璃四个角合力作用，最大水平吸力达到600kg，最大垂直吸力达到540kg，能够满足在各个角度上吸附玻璃的使用要求。

进一步地，所述卷扬机采用能够360°旋转牵引，最大牵引功率5KW的卷扬机。

进一步地，所述卷扬机安装在弧形屋面最高处，与导轨小车通过钢丝牵引绳连接，用以给导轨小车运动提供动力。

与现有技术相比，本发明一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，所述玻璃的侧边带有凸起和凹槽，与同样带有凸起和凹槽的骨架贴合，以便施工人员能够准确掌握玻璃的位置，避免因人工放置玻璃存在较大误差，导致应力集中，减少玻璃的使用寿命，本发明中，玻璃侧边的凸起和凹槽均为精确计算消除应力的弧度，能够有效的保障施工安全，提高玻璃幕墙的使用寿命。

本发明通过设置渐缓型的曲线，避免在设置凹槽或者凸起，而形成的过渡曲线的搭接处不产生死角，在对玻璃进行准确定位时，也能够避免应力集中，提高玻璃的强度。尤其，在从玻璃侧边向外或向内延伸段，曲线设置为一曲率较大的一段，与玻璃侧面圆滑过渡；第二段为向外或向内延伸的曲率较小的一段；第三段为曲率较大的一段，其向与玻璃侧边平行的方向延伸。

本发明弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，所述导轨为可拆卸导轨，采用卡扣方式与骨架固定，安装方便快捷，固定牢固，可重复使用，节约资源。尤其，本发明的导轨设置在宽于玻璃宽度的位置上，在安装第一块玻璃时，导轨预先设置在该玻璃所在框架外的骨架上，并沿弧形或者竖直的骨架布置，使得小车能够沿导轨移动，并且，给玻璃下放预留适当的空间，避免产生干涉。在继续安装玻璃的过程中，导轨可沿安装好的玻璃，以及骨架继续向外搭接，以继续向外安装玻璃。因此，本发明的导轨具有极强的适应性，其能够在不同的安装位置使用。再者，由于本发明的玻璃与骨架设置凹凸定位结构，导轨可设置在较大的区域内，玻璃也能够完好的安装。本发明的骨架结构可以设置凹凸结构，骨架由底壁及侧壁构成，用于固定及定位玻璃，所述底壁用于托住玻璃，侧壁有一与玻璃侧边弧线吻合的弧线，用于确定玻璃位置，所述凹凸结构的骨架与上述凹凸结构的玻璃贴合接触，便于施工人员快速找准玻璃的安装位置，提高安装效率。

本发明弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，所述绞架上设置T型桩，可自行调节位置，以适用不同形状和大小的玻璃，使吸盘对不同规格的玻璃都能产生最大程度的吸力，进一步保障了玻璃在施工过程中的安全性。

本发明弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，所述卷扬机可360°旋转，安置与弧形屋面的顶点处，可以在任意方向的玻璃幕墙安装时，对小车提供动力，与传统卷扬机相比，简化了施工工序，为施工人员带来便利。

本发明提供的一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工方法，包括如下步骤：

(1)导轨小车的下层角钢放置两条长垫木，施工人员将单块玻璃置入导轨小车下层的角钢的垫木上；

(2)从小车上层角钢的通孔穿过绞架，并安装吸盘，移动绞架上的T型桩以调整吸盘的位置，使吸盘分别固定于玻璃的四个角；

(3)摇动绞架右端的Z型摇把，提升绞架线索，使玻璃刚刚好离开垫木，然后锁紧绞架；

(4)施工人员确定玻璃固定牢固后，启动卷扬机，牵引小车缓慢行驶，并到达预定位置后停止牵引；

(5)确认小车到达预定位置后，施工人员从小车一侧抽出垫木，另一侧松开绞架锁，摇动绞架使其悬吊玻璃缓慢下降，同时调整玻璃位置，直至玻璃完全匹配进入安装口。

本发明中导轨小车和绞架配合，通过卷扬机牵引，可快速运送玻璃至指定位置，利用吸盘悬吊玻璃，在绞架缓慢放下时能够悬吊玻璃平稳着陆、入框，避免了传统安装方式中因人力运输和安放造成的玻璃损毁的问题，既能有效保护玻璃，提升施工质量，又提高了安装效率，节省了工期。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中导轨小车和绞架的结构图；

图2为本发明实施例中玻璃形状示意图；

图3为本发明实施例骨架与导轨及导轨小车的连接示意图；

图4为本发明实施例玻璃幕墙骨架局部示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释发明的技术原理，并非在限制发明的保护范围。

需要说明的是，在发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

此外，还需要说明的是，在发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

通号工程局集团建设工程有限公司通过现场勘测和计算分析，发掘出一套利用机械传动的方式快速可靠地牵引运输单块玻璃就位，然后悬吊玻璃平稳着陆、入框的施工方法，并在四平市东南生态新城金融街(一期)建设项目二标段工程和四平市植物园温室工程中得到验证。

请参阅图1所示，本发明实施例提出的一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，包括导轨小车1、绞架4、用于承载导轨小车1的导轨和用于牵引导轨小车1的卷扬机。

请参阅图3所示，所述导轨5为直线型导轨，其宽度宽于屋面幕墙骨架，通过卡扣方式固定于幕墙骨架，用于承载导轨小车1，使导轨小车1按照导轨 5的方向移动，所述导轨安装便捷，固定牢固，重复利用率高。具体而言，本发明的导轨设置在宽于玻璃宽度的位置上，在安装第一块玻璃时，导轨预先设置在该玻璃所在框架外的骨架上，并沿弧形或者竖直的骨架布置，使得小车能够沿导轨移动，并且，给玻璃下放预留适当的空间，避免产生干涉。在继续安装玻璃的过程中，导轨可沿安装好的玻璃，以及骨架继续向外搭接，以继续向外安装玻璃。因此，本发明的导轨具有极强的适应性，其能够在不同的安装位置使用。具体而言，所述导轨小车1由角钢拼接而成，包括上层角钢2和下层角钢3，其长宽均各大于玻璃20cm，且车轮宽度与导轨5的宽度一致，所述上层角钢2的一对边上分别设置两个对称的通孔，用于穿过绞架4，在运送玻璃时，将下层角钢3用垫木和橡胶垫做好防护，防止小车在弧形提升的过程中对玻璃底部造成磨损。

具体而言，所述绞架4上悬吊有吸盘，用于提升玻璃，绞架4由两根圆杆组成，两根圆杆的右端分别设置一Z型摇把，用于摇动绞架4使其转动并带动玻璃上下移动，所述圆杆上分别设置一可移动的T型桩，用于固定连接吸盘的绳子，可移动的T型桩可根据施工玻璃的大小形状调整位置，增强玻璃的提升效果，并且，绞架4与吸盘组合，用于吸附玻璃，克服有效玻璃重力，减少在提升过程中玻璃与支撑面的摩擦。

请参阅图2所示，为使玻璃能够准确置入骨架内，所述玻璃的外侧边缘和骨架内侧的四周均设置能够刚好嵌入的弧形凹槽或凸起，以便施工人员能够轻易找准玻璃所应当安装的位置。

具体而言，所述骨架与玻璃贴合接触，玻璃外侧边缘的凹槽与相对应的骨架内侧的凸起相对应，或玻璃外侧边缘的凸起与相对应的骨架内侧的凹槽相对应以对玻璃施加一定的外力，玻璃内应力集中，由于玻璃是易碎的脆性材料，内应力集中达到一定的限度时，容易直接毁坏玻璃，造成损失，因此需要对骨架与玻璃贴合接触的形状进行一定的限定，以消除玻璃内应力，延长玻璃寿命，减少损失的发生。

具体的限定方案如下：

所述玻璃外侧边缘的弧形凹槽或凸起的截面曲线由第一弧线ab、第二弧线bc及第三弧线cd组成；

玻璃外侧边缘第一端点a至第二端点b之间的第一弧线的形状根据下述公式(1)确定：

其中，α表示第一弧线ab的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₁表示玻璃重心m至第一端点a第二端点b之间连线的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长；

夹角θ₁根据玻璃的弹性模数u确定：

u表示玻璃的弹性模数，u0为标准玻璃弹性模数，θ₀表示预设初始夹角

第二端点b与第三端点c之间的第二弧线的形状根据下述公式(3)确定：

其中，第三端点c为整条弧线的顶点，β表示第二弧线bc的形状曲线， A表示玻璃厚度，θ₂表示第一弧线端点b处的切线与玻璃的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长，L₂表示第三端点c至玻璃重心m的垂直距离。

具体而言，弧线cd与弧线ac相对于顶点c至重心m对称。

本发明通过设置渐缓型的曲线，避免在设置凹槽或者凸起，而形成的过渡曲线的搭接处不产生死角，在对玻璃进行准确定位时，也能够避免应力集中，提高玻璃的强度。尤其，在从玻璃侧边向外或向内延伸段，曲线设置为一曲率较大的一段，与玻璃侧面圆滑过渡；第二段为向外或向内延伸的曲率较小的一段；第三段为曲率较大的一段，其向与玻璃侧边平行的方向延伸。

具体而言，所述玻璃的四个边均按照上述方案进行加工，骨架与玻璃形状相同，其大小与玻璃大小吻合。再者，由于本发明的玻璃与骨架设置凹凸定位结构，导轨可设置在较大的区域内，玻璃也能够完好的安装。

请参阅图4所示，其为本发明实施例中玻璃幕墙骨架的局部示意图，所述骨架结构可以设置凹凸结构，骨架由底壁7及侧壁8构成，用于固定及定位玻璃，所述底壁7用于托住玻璃，侧壁8有一与玻璃侧边弧线吻合的弧线，用于确定玻璃位置，所述凹凸结构的骨架与上述凹凸结构的玻璃贴合接触，便于施工人员快速找准玻璃的安装位置，提高安装效率。

具体而言，所述吸盘采用BT-A3吸盘，单只吸盘水平吸力150kg，垂直吸力135kg，本实施例采用四只吸盘布置在玻璃四个角合力作用，最大水平吸力达到600kg，最大垂直吸力达到540kg，能够满足在各个角度上吸附玻璃的使用要求。

所述卷扬机采用能够360°旋转牵引，最大牵引功率5KW的卷扬机，本实施例中各尺寸单块玻璃重量为160～230kg，小车和钢丝绳系统重50kg，最大需要牵引功率为2.8KW，所述卷扬机能够很好的满足对所述弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置的牵引功率和角度要求。

具体而言，所述卷扬机安装在弧形屋面最高处，与导轨小车1通过钢丝牵引绳连接，用以给导轨小车1运动提供动力。

本发明实施例提供的一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工方法，包括如下步骤：

(1)导轨小车1的下层角钢3放置两条长垫木，施工人员将单块玻璃置入导轨小车1下层的角钢3的垫木上；

(2)从小车上层角钢2的通孔穿过绞架4，并安装吸盘，移动绞架4上的T型桩以调整吸盘的位置，使吸盘分别固定于玻璃的四个角；

(3)摇动绞架4右端的Z型摇把，提升绞架线索，使玻璃刚刚好离开垫木，然后锁紧绞架；

(4)施工人员确定玻璃固定牢固后，启动卷扬机，牵引小车缓慢行驶，并到达预定位置后停止牵引；

(5)确认小车到达预定位置后，施工人员从小车一侧抽出垫木，另一侧松开绞架锁，摇动绞架使其悬吊玻璃缓慢下降，同时调整玻璃位置，直至玻璃完全匹配进入安装口。

本发明实施例中导轨小车1和绞架4配合，通过卷扬机牵引，可快速运送玻璃至指定位置，利用吸盘悬吊玻璃，在绞架缓慢放下时能够悬吊玻璃平稳着陆、入框，避免了传统安装方式中因人力运输和安放造成的玻璃损毁的问题，既能有效保护玻璃，提升施工质量，又提高了安装效率，节省了工期节约人力成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，包括导轨小车、绞架、用于承载导轨小车的导轨和用于牵引导轨小车的卷扬机；

所述导轨为直线型导轨，其宽度宽于屋面幕墙骨架，通过卡扣方式固定于幕墙骨架，用于承载导轨小车；

所述玻璃的外侧边缘和骨架内侧的四周均设置弧形凹槽或凸起；

所述骨架与玻璃贴合接触，玻璃外侧边缘的凹槽与相对应的骨架内侧的凸起相对应，或玻璃外侧边缘的凸起与相对应的骨架内侧的凹槽相对应以对玻璃施加一定的外力；

所述玻璃外侧边缘的弧形凹槽或凸起的截面曲线由第一弧线ab、第二弧线bc及第三弧线cd组成；

所述玻璃外侧边缘第一端点a至第二端点b之间的第一弧线ab的形状曲线根据下述公式(1)确定：

其中，α表示第一弧线ab的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₁表示玻璃重心m至第一端点a第二端点b之间连线的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长；

夹角θ₁根据玻璃的弹性模数u确定

u表示玻璃的弹性模数，u0为标准玻璃弹性模数，θ₀表示预设初始夹角；

第二端点b与第三端点c之间的第二弧线bc的形状曲线根据下述公式(3)确定：

其中，第三端点c为整条弧线的顶点，β表示第二弧线bc的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₂表示第一弧线端点b处的切线与玻璃的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长，L₂表示第三端点c至玻璃重心m的垂直距离；

所述第三弧线cd与第一弧线ab、第二弧线bc所连成的弧线相对于顶点c至重心m所在的直线对称；

所述骨架与玻璃形状相同，其大小与玻璃大小吻合；

所述导轨小车由角钢拼接而成，包括上层角钢和下层角钢，其长宽均各大于玻璃20cm，且车轮宽度与导轨宽度一致，所述上层角钢的一对边上分别设置两个对称的通孔，用于穿过绞架；

所述绞架上悬吊有吸盘，用于提升玻璃，绞架由两根圆杆组成，两根圆杆的右端分别设置一Z型摇把，用于摇动绞架使其转动并带动玻璃上下移动，所述圆杆上分别设置一可移动的T型桩，用于固定连接吸盘的绳子。

2.根据权利要求1所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述绞架上的T型桩，可自行调节位置，以适用不同形状和不同大小的玻璃。

3.根据权利要求1所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述吸盘为BT-A3吸盘，四只吸盘布置在玻璃四个角合力作用，用于在施工过程中吸附玻璃以克服玻璃的重力。

4.根据权利要求1所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述卷扬机能够360°旋转牵引，最大牵引功率5KW。

5.根据权利要求4所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述卷扬机安装在弧形屋面最高处，与导轨小车通过钢丝牵引绳连接，用以给导轨小车运动提供动力。

6.根据权利要求1所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述导轨为可拆卸导轨，用以适应不同规格的导轨小车。

7.根据权利要求1所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工装置，其特征在于，所述骨架设置凹凸结构，骨架由底壁及侧壁构成，用于固定及定位玻璃，所述底壁用于托住玻璃，侧壁有一与玻璃侧边弧线吻合的弧线，用于确定玻璃位置。

8.一种弧形屋面玻璃幕墙安装施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)导轨小车的下层角钢放置两条长垫木，施工人员将单块玻璃置入导轨小车下层的角钢的垫木上；

(2)从小车上层角钢的通孔穿过绞架，并安装吸盘，移动绞架上的T型桩以调整吸盘的位置，使吸盘分别固定于玻璃的四个角；

(3)摇动绞架右端的Z型摇把，提升绞架线索，使玻璃刚刚好离开垫木，然后锁紧绞架；

(4)施工人员确定玻璃固定牢固后，启动卷扬机，牵引小车缓慢行驶，并到达预定位置后停止牵引；

(5)确认小车到达预定位置后，施工人员从小车一侧抽出垫木，另一侧松开绞架锁，摇动绞架使其悬吊玻璃缓慢下降，同时调整玻璃位置，直至玻璃完全匹配进入安装口。

9.根据权利要求8所述的弧形屋面玻璃幕墙安装施工方法，其特征在于，所述骨架与玻璃贴合接触，玻璃外侧边缘的凹槽与相对应的骨架内侧的凸起相对应，或玻璃外侧边缘的凸起与相对应的骨架内侧的凹槽相对应以对玻璃施加一定的外力；

所述玻璃外侧边缘第一端点a至第二端点b之间的第一弧线的形状根据下述公式(1)确定

其中，α表示第一弧线的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₁表示玻璃重心m至第一端点a第二端点b之间连线的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长；

夹角θ₁根据玻璃的弹性模数u确定

u表示玻璃的弹性模数，u0为标准玻璃弹性模数，θ₀表示预设初始夹角；

第二端点b与第三端点c之间的第二弧线的形状根据下述公式(3)确定

其中，第三端点c为整条弧线的顶点，β表示第二弧线的形状曲线，A表示玻璃厚度，θ₂表示第一弧线端点b处的切线与玻璃的夹角，L₁表示弧线所在边的玻璃边长，L₂表示第三端点c至玻璃重心m的垂直距离；

所述第三弧线cd与第一弧线ab、第二弧线bc所连成的弧线相对于顶点c至重心m所在的直线对称。