附着式升降脚手架在高层建筑施工中特殊部位的处理措施

陈津锋

（中铁二十四局集团上海建设投资有限公司，上海 201800）

现代城市基础设施的建设使得城市的天际线不断上升，在快速的经济发展过程中，为满足城市居民的办公、居住、公共展览等需求，修建了大量的高层和超高层等标志性建筑物，这也成为了各大城市打造城市名片的一个重要方式。在传统的外立面脚手架方式中，受到高度限制，使得搭设脚手架存在较大的危险系数[1]。而附着式升降脚手架由于选择的搭建材质为钢材，具有较高的强度，同时具有一定的防火性能，同时构件能够调节高度，构配件可以重复多次使用，且材料损耗小，节约材料和成本等，因此在当前城市高层及超高层建筑施工中被广泛采用[2]。但是，附着式升降脚手架在爬架使用和提升的过程中，如果爬架在塔吊附墙部位、施工电梯穿架、卸料平台的搭设等问题上处理不到位，容易导致架体存在安全隐患，直接的严重后果就是造成爬架的失稳和结构的坍塌。

1 工程概况

盐铁佳苑项目位于荣城路东侧新富路南侧、二院西侧、新港路北侧。项目红线范围内占地面积约85.62 亩，总建筑面积196893.88m2，主要包含10 栋26 层、1 栋25 层住宅、1栋21 层住宅，临新港路配套商业，地下车库（含人防）及配套用房。1#楼建筑高度65.20m、2#、8#、11#楼建筑高度80.35 m，层高均为2.95 m，建筑设计采用剪力墙结构形式，此4 栋楼采用DX-09 型集成式全钢附着升降脚手架，架体结构由主框架、水平桁架、立面防护构架、提升系统、附着支撑系统（含防倾覆、防坠落装置）、控制系统6 部分组成，外立面采用20×20×2mm 厚的方管，焊制成网框，立面防护采用0.7mm厚的冲孔钢板网，水平防护走道板采用1.5mm厚压花板板面。

2 风荷载作用下高层建筑附着式升降脚手架的时程响应

2.1 高层建筑附着式升降脚手架风振动响应分析理论

高层建筑由于高度的限制，在施工时对脚手架的安全性和施工便利性都提出了更为苛刻的要求，传统的脚手架由于搭设时需要耗费大量的劳动力和较长的施工周期，且在高处搭设时存在较大的危险系数，安全性和经济性均不具备优势[3]。而附着式脚手架在抗倾覆上具有较高的安全系数，且能够随着建筑高度的增加升降调整其高度。此外，附着式脚手架为高层建筑的施工提供了良好的施工平台和物料的升降途径，因此在高层建筑的施工中得到越来越广泛的使用。由于附着式脚手架是通过钢结构拼接的临时结构，结构具有长细比大等特点，在高层建筑使用时不仅受到竖向的运输荷载，还受到横向的风荷载，极大地影响着结构的稳定性，分析风荷载作用下高层建筑附着式升降脚手架的力学响应特征成为实现脚手架稳定和安全的重要工作内容。

求解风荷载作用在附着式升降式脚手架的上力，可以假设风荷载为平稳的随机过程，借助谐波叠加法将随机的风荷载信号进行离散化，并通过离散傅里叶变换得到风荷载平稳随机过程的功率谱密度函数，以分析附着式脚手架的风振动响应。对于平稳随机风荷载，其三角泰勒模拟如公式（1）所示。

2.2 高层建筑附着式升降脚手架风振动响应时程分析

高层建筑附着式升降脚手架在风荷载作用下的时程响应是分析结构强度性能、屈曲性能的有效表征，根据不同高度下风荷载的时间域、频率域的变化曲线，为附着式升降脚手架的层间位移角、易损性等分析提供基础，为施工中附着式升降脚手架特殊部位的加强和处理措施提供依据。

试验采用有限元分析模拟，基于脉动风理论生成风荷载的随机场，以工程案例中的8#楼为分析对象，分析附着式升降脚手架20m、40m、60m 和80m 的风荷载时程响应。图1 为附着式升降脚手架不同高度位置处，时间域内风荷载随着时间的变化曲线。从图中可以看出，在高度较低的范围内，风荷载的峰值较低，比如附着式升降脚手架20m 位置处，其风荷载最大值约750kN，而在高度较高的范围内，风荷载的峰值较大，比如附着式升降脚手架60m 位置处，其风荷载最大值约1000kN。

图1 附着式升降脚手架不同高度位置处，时间域内风荷载随着时间的变化曲线

对附着式升降脚手架20m、40m、60m和80m位置处的风荷载功率谱进行研究，结果如图2 所示。从图2 可以看出，频率域不同附着式升降脚手架高度位置处的风荷载功率谱模拟谱均与目标谱相近，表明计算的风荷载响应可靠，没有出现失真现象，可以利用功率谱随着频率的变化曲线分析附着式升降脚手架在高层建筑中的应力应变演化过程，以提出特殊部位的加固措施。

图2 附着式升降脚手架不同高度位置处，频率域内风荷载功率谱随着频率的变化曲线

3 附着式升降脚手架特殊部位的架体构造处理及施工措施

3.1 塔吊附墙位置处理

4 栋楼中三栋楼高度在80.35m，为了保证架体可以顺利提升，采用将该处架体的底部和二步的型钢脚手板和外防护网以及桁架拆除，底部和二步的型钢脚手板宜采用可以活动的走道板，在提升前拆开该部分走道板连接螺丝，拉起可动的走道板，用铁丝将其固定，拆除外钢网，待提升到位后将走道板恢复并用螺丝固定，再将外钢网恢复即可[5]。为了保证架体的结构整体性、稳定性和安全性，每个洞口的两侧应增加两个立杆，对局部进行加强，并将拆除的桁架提至高度为2m的地方安装，这样底部桁架还能保证一个整体。附着式升降脚手架塔吊在附墙位置处的加固细节如图3 所示。

图3 附着式升降脚手架塔吊附墙位置处理图

3.2 施工电梯位置处理

为了满足施工现场的实际情况，有些时候施工电梯需要进入爬架内，以本项目为例，施工电梯需要进入爬架内两个层高。全钢爬架在施工电梯安装后，要在电梯进入楼层的部位处断开拆除升降平台架体下节，保证电梯箱体可以正常进入主楼楼层内部。拆开爬架的部位要保证楼层内的电梯防护门已安装到位，全钢爬架与施工电梯笼子顶部应保证500mm以上的安全距离，以防止电梯与爬架发生碰撞。为了保证在电梯垂直方向上的架体的稳定性和安全性，可采用对电梯箱体上部的架体局部增加桁架，在外架外侧已设置桁架的基础上，在内测加装一道桁架。作为项目的总包单位，要制定相关的措施，保证施工电梯防冒顶装置（限位器）安全可靠。施工电梯位置处理如图4 所示。

图4 附着式升降脚手架塔吊施工电梯位置处理

3.3 料台位置处理

附着式升降脚手架架体上禁止采用钢管直接搭设卸料平台，料台的安装和使用应编制独立的施工方案并独立搭设。架体在料台部位的处理与电梯部位的处理相似，架体断开的端头部位和两侧立杆之间也是用特制封头网进行密封，不同的是，料台部位的架体上部网片需要给安装斜拉杆留出空间，因此，在料台上部架体的局部加强的桁架最好安装在内侧，且不能与斜拉杆相互交叉，要保证相互之间的独立工作的状态。

3.4 底部翻板密封和内侧防护处理

在走道板和底部翻板部位处理方面，脚手架底层外侧网框与走道板间设置L型挡脚板[6]。在管理的时候要注意的是，只有在架体提升时，将所有翻板走道板全部翻至走道板一侧，架体提升到位后立即将翻板恢复到位，施工人员正常情况下不得随意将翻板打开。

在组间防护处理方面，该部位要根据现场实际施工进度，在分组端头底部、提升完成的分组顶部作业面在分组缝的两侧侧面均出现临空，将规格为2000×600 的钢板冲孔网用自攻丝打在架体断口侧面，从而起到防护作用。提升到位后的正常使用阶段，平面用底部副板和上副板拼搭在组间缝隙且两侧拼搭尺寸大于等300mm，最后再用固定件将翻板与副板固定。

3.5 架体转角处加固处理措施

架体转角处水平桁架上下错开100mm进行搭接，保证架体水平桁架的连续布置，各节点间采用M16 螺栓进行连接。架体转角处设置一榀竖向框架，并加设副支撑；阳角转角处内挑板设置60*6mm扁钢斜拉。

3.6 爬架安装时临时拉结措施

架体搭设期间，在三层爬架附墙支座安装前，采用φ48 钢管扣件对爬架进行临时拉结，对架体薄弱部位进行加固，临时拉结一般8～10m设置一处，转角位置、其他结构薄弱位置适当加密设置。当爬架支座全部安装完毕验收通过后，再将临时拉结的钢管进行拆除。

4 结论

高层建筑的大量修建对施工期间的人员和物资的运输具有非常大的要求。将这些资源配置运输至一定高度需要保证临时脚手架的结构和安全，传统的脚手架对高层建筑的适应性差，具有较差的抗倾覆性能，容易产生坍塌的风险，而附着式升降脚手架由于较高的安全性能、高抗倾覆性以及可以调节高度等优势，在高层建筑的施工中日益受到工人人员的关注和应用。但是附着式升降脚手架在提升运行时，因为其高度大，不仅受到竖向荷载作用，还受到横向的风荷载作用，影响其工作性能。以盐铁佳苑项目使用的DX-09 型集成式全钢附着升降脚手架为研究对象，分析风荷载作用下高层建筑附着式升降脚手架的时程响应，建立三维数值模型减小分析，计算结果表明，不同高度位置处，附着式升降脚手架的风荷载呈现明显不同，在低位置较小，而高位置则较大，根据计算结果对架体与塔吊附墙、施工电梯、卸料平台等特殊部位提出处理措施，结果表明提出的加固措施有效地保障了高层建筑施工中附着式升降脚手架的安全运行。