大净空结构施工中的爬架层间附着技术

刘嘉锋 张经纬

中国建筑第二工程局有限公司 江苏 南京 210000

现阶段，我国城市化建设进程不断加快，高层建筑事业不断发展，爬架的应用也越来越广泛[1]。

在中航宝胜海洋工程电缆项目交联立塔新建工程中，交联立塔外墙采用爬架施工工艺，因立塔层高较高，故常规设计的爬架无法保证均在结构上进行附着。为此，在不影响爬架安全和质量的前提下，采用了爬架层间附着施工技术，使得爬架架体在满足规范要求的情况下，节省了材料，提高了安全保障性[2-3]。

1 工程概况

中航宝胜海洋工程电缆项目交联立塔新建工程总建筑面积37 137.95 m2，其中交联立塔为超高层工业厂房，群筒结构，建筑面积33 744.46 m2，地上26层，建筑最高处190.9 m，标准层高7 m，局部层高达到8 m。

本工程在南侧、北侧及东侧框架结构外墙窗户处设置层间附着点，每层共设置层间附着点12处。

2 设计思路及原理

交联立塔标准层高达到7 m，按照常规附着点原理，附墙支座附着于楼层结构边梁上，上下相邻支座间距也为7 m。按照JGT 546—2019《建筑施工用附着式升降作业安全防护平台》设计，架体使用阶段必须保证3个支座附着，则架体高度将达到22.5 m，而一般架体高度不大于15 m。本工程按常规方法来设计架体时，架体所需材料、质量将比一般架体多50%，这意味着支座将承担更大的荷载，对附着结构造成更大的风险。同时，架体的生产成本也将增加，且在升降过程中，因为架体过高，可安装附着支座的数量少，将造成悬臂端过长，需要增加拉结固定等措施。

为解决常规架体无法较好适应大净空结构的问题，采用了爬架层间附着施工技术。其主要技术特点是在楼层中间设置钢立柱，钢立柱通过螺栓与楼板固定，钢立柱顶部安装支座，完成架体的附着。通过钢立柱在楼层中间增加了附着点，使架体高度降为14 m，且架体有3个附墙支座，覆盖2个楼层，相较原设计的质量及材料降低超过1/3。

爬架层间附着施工技术的应用，改变了传统施工工艺，使得架体设计突破了常规架体设计需附着在楼层结构边梁的限制，在不影响爬架施工安全与质量的前提下，可有效降低施工造价，解决在常规设计中楼层较高时需加高架体的难题。同时，架体高度的降低使得附墙支座与结构所受荷载减小，提高了爬架使用的安全保障性。

3 设计参数及复核

3.1 钢立柱设计与加工

钢立柱高1 710 mm，与楼板接触直角边长度1 410 mm，立柱长800 mm，宽220 mm。钢立柱由槽钢、方钢管与钢板焊接而成（图1）。

图1 钢立柱示意

使用二氧化碳保护焊将各构件焊接牢固，焊接后面板不得变形；所有开孔均须机加工成形，去除尖角、毛刺后表面热镀锌处理。

3.2 设计复核

因爬架钢立柱支撑在楼板上，架体相关荷载将传递到结构楼板，原设计中未考虑相应荷载，故应由原结构设计单位根据相关荷载数据复核楼板的承载力。经复核，在爬架使用过程中的原楼板受力满足规范要求。

4 工艺操作要点

4.1 测量放线

根据爬架导轨设计位置，对钢立柱安装点进行放线，采用激光扫平仪与卷尺结合的方式，确定钢立柱背杆与斜杆打孔位置。

4.2 钢立柱布置

在架体平面设计阶段，结合建筑物结构形式，在外墙窗户或钢立柱能伸出位置设计机位，保证钢立柱位置安装导座后，爬架导轨可顺利通过。

4.3 钢立柱安装

钢立柱及各杆件由厂家直接加工生产，各构件进场后仅需安装螺栓即可连接成整体。钢立柱为三角形式，直角边安装在楼板上，使用2根M30 mm×750 mm螺栓与楼板进行连接。待钢立柱与楼板固定牢固后，安装钢柱后顶撑杆，增加钢立柱整体稳定性。两侧安装立柱斜撑，斜撑一端与钢立柱采用螺栓连接，另一端与结构楼板通过螺栓连接，防止钢立柱在受水平力的情况下失稳。钢立柱顶部安装加高件；钢立柱安装完毕后，附墙支座直接安装在钢立柱端部的加高件上（图2）。

图2 钢立柱安装

4.4 提升时操作要点

爬架提升程序为：提升前检查→提升系统拉紧→架体提升→临时停架→取下附着支座→安装上附着支座→提升到位→恢复顶撑→提升系统卸荷→恢复组间连接及安全防护→检查验收。

爬架提升操作要点如下：

1）在爬架提升过程中，当架体提升到相应标高后，导轨从底部附着支座脱出；待导轨从底部附着支座脱出后，爬架架体需临时停止提升；待底部支座周转至顶部相应位置，顶部附着支座安装到位后，爬架恢复提升，导轨进入附着支座后提升到位。

2）在钢立柱数量刚好满足使用工况时，爬架提升过程中就涉及钢立柱的周转使用问题。待导轨脱出下附着点后，需立即对钢立柱进行拆除，转运到顶部相应位置。提升前应做好准备工作，在钢立柱安装位置提前放线，做好开孔或预留工作。在钢立柱数量充足的情况下，提升前需把钢立柱安装到位，减少架体提升的停留时间，降低爬架提升时的安全风险。

4.5 安全注意事项

1）钢立柱安装位置的结构混凝土强度不得低于C20。

2）涉及结构开孔时，需提前在下一层位置设置警戒区，防止混凝土块等坠落伤人。

3）对螺栓进行检查，若发现连接螺栓脱扣或钢立柱变形现象，应及时处理。每个月对钢立柱进行一次保养，防止螺栓连接处锈蚀。

4）穿墙螺栓应牢固拧紧，受拉螺栓每端的螺母不得少于2个或采用单螺母加弹簧垫圈，螺栓露出螺母3～5扣丝，垫片齐全。

5）架体使用时严禁拆除钢立柱部件和螺栓。

6）附着支座安装时，作业人员可直接在楼层内安装，避免提升工况时进出架体。

5 效益分析

1）节省材料：层间附着施工技术降低了原设计架体高度的1/3，使得架体组装所需构造材料大量减少。

2）周转使用性强：钢立柱由槽钢、钢板等焊接而成，一个工程使用完成之后不影响下一个工程的使用，可使用年限长，可周转次数较多，且自身残值较高。

3）可操作性强：钢立柱整体由工程定制生产，现场使用时仅需将钢立柱运转至相应位置，通过螺栓固定在结构楼板上，作业人员安装简便。

4）提高安全保障性：层间附着施工技术降低了原架体质量的1/3，使得附墙支座与建筑结构所受荷载大大降低，提高了架体使用的安全性；同时，钢立柱安装在室内楼板上，作业人员可直接在室内安装附墙支座，减少进出架体次数，降低安全风险。

5）经济效益：本工程应用层间附着施工技术，在楼层中间增加层间附着，降低了爬架的架体高度，共节约成本约49万元。（本工程使用了一套爬架，单套爬架可节约设备租赁费约49万元。）

6 结语

爬架层间附着施工技术在使用过程中完全满足使用要求，未出现任何缺陷，可应用于写字楼、工业厂房等层高较高的大净空建筑物。同时，对异形结构与无结构边梁等特殊情况也有较好的适用性。

该技术的应用拓展了爬架在设计阶段的使用思路，对不同的结构类型有了更多的附着方式选择，提高了建筑施工效率。随着使用范围的进一步扩大以及应用研究的进一步深入，将来必定会有更多的工程利用爬架层间附着施工技术，以此提高爬架对不同结构形式的适用性。