整体提升式脚手架的经济性和适用性分析

2012-08-15程爱堂

山西建筑 2012年29期

程爱堂

(山西省第三建筑工程公司，山西长治 047100)

1 整体提升式脚手架技术

脚手架是指建筑工程中，为解决施工工人在较高的外墙、内墙等处施工的临时结构，通常以木、竹、钢管、钢筋、木板等搭建，通过着力于地面的基座或内外墙搭设平台，以解决施工的垂直、水平运输问题，临时堆放材料，同时便于工人施工。从搭设原理来看，传统的脚手架是落地式脚手架，支承于地面及墙壁，外立杆只有一排，称为单排脚手架。而现在从安全、承重、稳固等角度出发，往往沿墙壁搭设两排立杆，称为双排脚手架。而现在还出现了悬挑式脚手架、外挂式脚手架、提升式脚手架、门式脚手架、爬架等;从材料而言，有木杆、竹竿及钢管搭设，如扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架、承插式钢管脚手架。

整体提升式脚手架是近年来随着高层建筑的增加而开发出来的一种脚手架新技术。它是在分段悬挑式脚手架及爬架的基础上发展起来的，具有不落地及附着于结构之上的特点，同时利用自身动力(如电葫芦或手动葫芦)实现脚手架高度随建筑物主体结构升高或降低，同时满足结构施工与装修施工的要求，对于后期的外墙清洁也十分方便，具有安全、高效、经济的特点，在近年来的工程施工中得到了广泛的应用。

2 整体提升式脚手架结构与施工要点

2.1 基本结构

1)脚手架体:根据双排脚手架的结构，沿建筑物周边搭设双排脚手架，其高度一般选择标准层高即可。脚手架下部以桁架为基本结构，采用双弦杆、双腹杆和脚手架整体搭设而成。接长架管时，可用对接扣件接好后，用钢筋沿接头处上下左右焊接加固。脚手架体支撑在托架底座上，立柱纵距不得大于1.5 m。同时，脚手架体外侧要挂好安全网，架板下部要安装安全兜网。2)提升机构:电动(手动)葫芦、电气系统控制柜，通讯系统。葫芦必须满足承重与提升速度的要求，葫芦的上钩挂在限载防坠装置的承重吊环上，下钩挂在托架上。提升机构的升降控制主要是由电气系统控制柜通过通讯系统(一般是电缆)等进行信号传递。同时，通讯系统还应包括有线或无线的对讲设备，以备高层建筑的脚手架提升时，操作人员之间联络之用。3)托架底座:托架底座一般由型钢制作。提升机构通过悬挑提升梁作用于托架底座，使其能够灵活地上下移动。安装时，托架必须保持水平，与提升机构进行良好连接与固定。对于建筑物的特殊部位如阳台应专门设计施工。4)悬挑提升梁:由悬挑梁、拉杆、穿墙螺栓组成。悬挑提升梁是用来安装提升机构的支承构件，使用工字钢制作，底部靠墙一端通过穿墙螺栓与建筑物连接。拉杆是连接提升梁与墙体的关键构件，一般上端以预埋螺栓的方式固定于建筑物上，通过花篮螺栓进行调节。悬挑梁在上升时，安装于托架底座下方6 m以内。在下降时，安装于托架底座相近一个楼层左右的高度。悬挑梁安装平整，拉杆松紧度调节一致。5)安全装置:主要包括防倾覆和防坠落设施，简单地说，就是导向杆、导轨、钢丝绳以及专用的防倾覆或防坠落设备等。防倾覆装置主要是由垂直导向管及导轨组成，在上升或下行时约束脚手架，防止外倾。防坠落装置主要是在升降系统出现意外坠落事故时，可靠有效地及时锁定架体。在实践中往往通过继电器等设备，通过升力的变化，控制防坠装置启动，如JF5000型限载联动防坠落装置。

2.2 整体提升式脚手架安装简要流程

架设临时托架→承力托架安装及调平→安装脚手架底部支撑立杆→安装脚手架底部桁架上下弦管→装斜横管支撑→安装桁架剪刀撑→安装桁架上下弦处斜撑(钢筋)→搭设上方普通双排钢管架→安装登高爬梯与转料平台→安装脚手架本体(铺脚手架板，安装护栏、安全网)→安装提升装置及配件→安装安全装置(防倾覆与防坠落设备)。

在拆卸时，其顺序与安装时的顺序相反。

3 整体提升式脚手架经济性分析

3.1 节约工程材料

由于脚手架功能特性，决定了一次性投入的材料需求量很少，显著提高了周转材料的利用率。提升的实际上只有提升机构本身，不像落地式双排脚手架那样需要大量从上到下的钢管、卡扣等搭设材料，也无需其他附件，适宜大片整体吊装，同时直接自行升降，无需频繁安排吊车进行起吊，也可以节约设备台班。据统计，自提升式脚手架材料用量仅为综合型架的10%左右。

3.2 节约人力成本

提升式脚手架一次安装，可以根据不同的高度进行升降，不必反复进行搭设和拆除，因此可以大量节约人力成本。同时，由于提升式脚手架在使用时，是通过葫芦提升，操作简便，工作环境也比较好，工作人员劳动强度较低。据统计，人工成本消耗量仅为综合型架的50%左右。

3.3 保证工期进度

提升式脚手架可以自由升降，可以根据施工进度自由安排高度，如外墙装饰，正常情况下两天就可升降一层。同时使用过程无须使用塔吊或吊车，或者利用空闲时间使用塔吊，不会影响其他材料或设备的搬运，这样可以使施工组织优化，保证了工期进度。

3.4 使用寿命较长

虽然落地式双排脚手架一般情况可用10年以上，但扣件、螺栓每3年换一次;提升式脚手架一般都能使用10年以上，只是需要定期进行电动设备的维护保养。较长的使用寿命也从客观上降低了成本，提高了工程效率。

3.5 实现整体工程成本的最优化

首先，整体提升式脚手架只需要一次拼装，相关受力构件也只需要不多次数的安装，因此层数越高或总高度越高的情况下，其安装与使用成本就相对越低。其次，重复升降，也可以减少临边作业，减少吊次。再次，提升式脚手架的检查与维修也相对简便，相比传统的落地式脚手架而言，一个人仅2 h左右就可对关键部位进行全面的检查，大大节约了检修费用。

4 整体提升式脚手架适用性分析

4.1 安全施工与文明施工

由于整体提升式脚手架在工程实践中的历史还不是太长，从理论依据、产品设计、安全规范、施工工艺、现场管理、市场管理、人员管理等方面都还不是特别完善，因此也存在着一些实践上的问题。譬如近些年来，在上海、珠海、深圳、武汉等地都曾发生过脚手架坠落或倾覆，造成了严重的人员伤亡和财产损失的重大事故。因此，从安全施工的角度而言，要重视安装和拆卸过程的管理。此外还要重视使用过程中的安全操作，如按规范设置防坠落与防倾覆装置，做好同步故障监控，及时安装合格的安全网等。在文明施工方面，要注意根据安装顺序进行材料进场管理，及时清理杂物，及时对建筑外立面进行清理。

4.2 选择适用于整体提升式脚手架的工程

整体提升式脚手架虽然在高层、超高层的建筑施工中得到了广泛应用，但因其整体提升的特性，往往适用于造型相对简单，且建筑物立面无较大截面变化的情况，才能充分发挥其自身优势。一般情况下，适用于标准层数占总楼层层数的大多数且连续的高层、超高层建筑。标准层层高宜不大于4.5 m，无悬挑长度较大的阳台、雨篷、空调板的框架剪力墙，筒中筒建筑。从施工材料、人工等成本角度考虑，仅标准层不小于16层时，才能够体现出成本优势。对于某些国家明确要求使用提升式脚手架的建筑物，虽然不符合成本效益原则，但也只能采用，这方面是值得理论与工程人员进一步讨论的。

4.3 整体提升式脚手架承力点的选择

整体提升式脚手架的承力主要是通过下边的桁架来实现的，但桁架立杆架设的着力点选择是必须要考虑的问题。承力点的布置，要考虑合理的距离，同时要考虑建筑物标准层形状，以有利于脚手架的合理布局，以便充分实现方便操作、安全施工，同时最大限度发挥设备的工作能力，合理利用材料实现成本优化。在具体的选择方面，承力点的选择要考虑桁架的稳定性，要考虑建筑物截面的具体形状，尽量避免出现在阳台、雨篷、异形板、立面有复杂造型的投影处。一般应选择在剪力墙、框架梁、柱、基础承台上。

4.4 当前规范中应考虑完善之处

1)相关术语没有明确定义。《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》(建建[2000]230号)第十二条规定“索具、吊具按表2的规定进行设计计算时，其安全系数的取值参照相关的设计规范确定，但升降机构中使用的索具、吊具的安全系数不得小于6.0”。规范中对于升降机构、索具、吊具均无明确具体的操作规定，导致在设计验算、配件生产等出现一些不确定因素。

2)承力点基底未做详尽要求。承力点下方的基底直接承受桁架传来的脚手架及其荷载，一般用钢筋混凝土浇筑。由于基底质量的好坏直接决定着整个脚手架的安全。建建[2000]230号文第二十三条规定“对附着支承结构与工程结构连接处混凝土的强度要求应按计算确定，并不得小于C10”，但这种原则规定对于具体施工并不够详细。其强度是否合理也值得探讨。