集成式升降脚手架在不规则结构施工中的应用

2021-08-06还向州王介炀曹振国

建筑施工 2021年3期

还向州王介炀沈培葛然曹振国

中建一局集团第一建筑有限公司上海 201103

超高层建筑在建造过程中，对外立面安全防护、施工现场形象、工期等要求越来越高，而传统的落地式脚手架、悬挑脚手架、散拼式提升脚手架越来越不能满足其综合要求。而集成式升降式脚手架越来越受市场青睐，其附着于主体结构上，依靠自身的升降设备和装置，随建筑主体结构逐层爬升或下降，具有防倾覆、防坠落性能，不占用塔吊，减轻劳动强度、加快施工进度，实现了高层建筑脚手架工艺的机械化施工，促进了建筑施工技术的进步，保证了施工安全及进度[1-2]。随着此类架体的广泛应用，加上超高层建筑的奇特造型，架体往往要附着在不规则的结构上。因此，对于这些不规则部位，就需要对架体进行灵活处理，采取相应的技术措施进行处理。

1 工程概况

杭州某广场工程A塔楼采用框架核心筒结构，地下3层、地上44层，建筑总高度200 m，一般200 m的超高层建筑可以选择悬挑脚手架或者采用集成式升降脚手架。经过综合对比分析，本工程采用了集成式升降脚手架。本工程结构极不规则，主要体现在以下几个方面：

1）层高不规则：1—2层6 m；3—4层5.1 m；5层8.4 m；6—7层、9—22层、24层、25层3.9 m；8层、23层、35层4.5 m；26—34层、36—43层4.2 m；44层7.8 m。

2）结构边形式不规则：一种为边梁或剪力墙，一种为挑板。

3）结构平面位置不规则：结构有明显的凹凸变化。

4）特殊位置：卸料平台搁置处、塔吊附墙件处、施工电梯处。

2 架体构造及布置

2.1 架体构造

本工程应用的集成式升降脚手架以组为单位，由标准脚手架单元、附着支承系统、升降系统、控制系统和防坠落装置这5个部分组成。集成式升降脚手架搭设采用地面组装、高空吊装组拼的方式，升降采用电动葫芦及专用电气控制线路。

标准脚手架单元由定型的内外立杆、型钢脚手板、三角支撑架、斜拉撑杆以及内挑密封翻板、防护钢板网等组成，构成承力的水平桁架。附着支承系统包括导轨、星轮防坠落附墙支座、承载螺栓、垫片等。防坠落装置设置在附着支座内，每榀导轨处设置3个附着支座。

架体覆盖4层为宜，全高高度应由楼层高度决定，顶部设置1.2～1.5 m单排防护。本工程标准层高为4.2 m，故设置架体总高度为19 m，必须要保证最底部密封翻板能够完全密封，设置7步架，除架体最底部外其他脚手板处无翻板。该脚手架的操作平台净空宽0.66 m，工作时共设3个附墙支座，如图1所示。

图1 集成式脚手架附着侧立面

2.2 外架布置

A塔楼沿结构外立面共布置10组107榀主框架，直线布置的架体支承跨度最大间距为4.8 m、折线或曲线布置的架体支承跨度最大间距为4.4 m，组端部水平悬挑长度不大于1/2水平支承跨度和2 m（取最小值）。此外，集成式架体的布置应考虑塔吊的吊装能力，确保架体的安装及拆除。

3 不规则结构部位的分析与处理

3.1 层高不规则部位的分析与处理

1）本工程外架待4层结构施工完成且强度达到设计强度后开始进行架体附着及安装，塔楼3层层高5.1 m、4层层高5.1 m、5层层高8.4 m，对于此非标准层高，在施工5层结构时，使得脚手架悬挑高度为9.9 m，大于6 m，超过JGJ/T 183—2019《液压升降整体脚手架安全技术标准》第4.0.5条的要求，如图2所示。

图2 结构剖面

为了解决架体悬臂超过6 m的问题，就需要在悬臂部分设置中间拉结点，以减小架体的悬臂高度。经过验算，采用钢管拉结即可满足受力要求，钢管上部拉结在架体上，下部固定在楼板上，2榀一设，拉结角度控制在45°～60°，如图3、图4所示。

图3 架体拉结

图4 架体拉结节点

2）塔楼4层层高5.1 m、5层层高8.4 m、6层层高3.9 m，下端固定梁高1 m，故6层顶板结构施工时顶部防护只有0.6 m，不满足规范1.2 m的要求。为解决该问题，架体爬升至6层顶时，在架体顶部的导轨上连接高2 m的钢管作为临时防护，此防护待架体提升时拆除，如图5所示。

图5 架体临时防护

3.2 结构边形式不规则部位的分析与处理

架体附着在结构外边沿，本工程塔楼结构边存在2种结构形式，一种为边梁或剪力墙，一种为挑板，如图6所示。往往集成式脚手架的固定支座固定在梁或剪力墙上，能够满足架体固定及爬升要求，但是悬挑板位置因构件比较薄弱，承受不了架体传递的荷载，易出现安全隐患。

图6 架体附着结构形式

为了解决此问题，采取2种不同的支座固定措施：当结构边为边梁或剪力墙时，预埋螺栓孔，附着支座固定在梁构件上；对于结构边为悬挑板时，在板上预留螺栓孔，搁置槽钢，将附着支座固定在槽钢上（槽钢的尺寸选择应通过受力计算分析确定），槽钢承受荷载，传递至结构上（图7）。

3.3 结构平面位置不规则部位的分析与处理

塔楼23层层高4.5 m、24层层高7.8 m、26层层高4.2 m（无25层），24层结构边较其他层结构内缩3 m，该架体在此层无法进行附着，只能附着在22、23层楼面上，不满足3个附着支座要求，影响架体的固定及爬升。为解决结构平面位置不规则的问题，在23层上设置三角钢支架以固定第3个附着支座，三角钢支架由钢底座、钢立柱、钢拉杆组成（构件选型通过受力计算分析确定），固定在楼板上，24层的附着支座固定在三角钢支架上。当施工26层时，在24层楼板上设钢管拉结架体，拉结方法与3.1类似（图8）。

图8 三角钢支架附着示意

3.4 特殊部位的分析与处理

在布置架体时，应充分考虑卸料平台、塔吊（包括塔吊附墙件）及施工电梯的影响，提前进行影响分析，相互调节，实现最优、最宜处理的方式。下面就这3种冲突进行分析与处理。

1）卸料脚手架架体满布结构四周，架体覆盖层数为4层，在施工完第n－1层楼面（混凝土养护强度达到设计强度时），提升架体，同时拆除第n－4层的架体、模板及其他材料，通过布置在第n－4层的卸料平台周转至第n－1层楼面上，此时架体最后一段正好覆盖第n－4层，卸料平台与架体冲突。卸料平台一般固定在楼面板上，与架体分离，并与建筑主体进行可靠稳固连接。为了解决卸料平台与架体冲突的特殊问题，应将架体下部断开，形成门洞，断开处架体两侧封闭，做好防护，如图9所示。

图9 架体遇卸料平台处理示意

2）超高层塔吊为外附时，由于塔吊升节的需要，必须拉结在主体结构上，此时封闭的架体对塔吊的附墙件产生影响。为了解决塔吊的附墙构件与架体冲突的问题，首先架体在此位置采用特制可翻折脚手板连接，且用4根钢丝绳分别斜拉到该跨中的4根立杆与相邻的导轨上。当外架通过塔吊附墙件时，翻开特制脚手板，当架体通过后，立即恢复已翻折架体（包括外立网），如图10所示。