高层建筑施工爬架平面布置方案设计探究

2022-12-15谢璐彭凯王强强

工程建设与设计 2022年22期

关键词：平面布置分片架体

谢璐，彭凯，王强强

（中国建筑第二工程局有限公司华东分公司，上海 200120）

1 引言

高层建筑施工中，为确保工程安全与建筑各结构的施工同步进行，会利用导座式电动爬架，为工程施工的顺利开展奠定基础。高层建筑施工中，施工爬架平面布置方案的设计与优化是确保工程施工质量与安全的关键。

2 高层建筑施工爬架平面布置设计的要求

2.1 架体分片

合理分片爬架是确保高层建筑施工顺利、高效进行的关键，为防止同片不同流的情况发生，要求分片缝与施工流分段相适应，分片缝可适当由先施工流水段向后施工段跨过流水分段处，以利于施工防护工[1]。对架体进行分片时，要确保分片之间架体机的数量基本一致，立杆需设置在分片缝两侧，确保距离约为400 mm。提前解开钢板网并将其绑扎好，两侧立杆使用断管进行绑扎，确保结构的稳固性与安全性。分片缝两侧的立杆可以使用1 m短管进行连接，确保其拥有较强的稳定性。外密目网位于分片缝一侧，可以将其延伸到另外一侧。

2.2 设计原则

2.2.1 防护设计的原则

设计时，要对爬架施工单位的实际需求进行考虑，确保爬架具有较强的通用性与实用性，在设计中必须对架体结构需加强的部分予以明确，这样才能保证施工的安全性。

2.2.2 整体布局

导座式电动爬架平面整体布局，要做好机位、架体分片等各个要素的布置。在设计时要求设计人员熟悉建筑施工设计图、结构图、电梯位置图等图纸，了解建筑整体情况，确保爬架平面布置的合理性[2]。

2.2.3 安全性与经济性

爬架平面布置方案设计，在确保安全的基础上，要考虑经济性，有效控制成本费用支出，提升施工项目的经济效益。

3 架体基本参数确定

导座式电动爬架由以下部分组成：

1）架体主体结构。由导轨主框架、水平支撑等共同组成，可以直接在现场进行安装。

2）升降系统。由连接螺栓、上吊点等组成。

3）防坠系统。摆式防坠系统设置在附墙点，防坠装置每榀主框架设置3套。

4）架体。属于外双排脚手架，使用φ48 mm钢管搭设而成，架体内外排间距、距墙间距分别为900 mm、450～600 mm。

5）电气控制系统。由总控箱、分控箱等共同组成。

6）架体防护。在架体搭设期间，安全防护工作必不可少，防护系统是由力网、底部密封板等组成[3]。

架体基本参数架体宽、高分别为0.9 m、14.4 m。离墙距离、架体步高、立杆间距、附着最大间距分别为0.45～0.6 m、1.8 m、0.8～1.8 m、7.0 m。要求在施工过程中，两作业面每层需控制在3 kN/m2。同时需做好架体的风荷载Wk计算，计算公式为：

式中，k为风压折减系数；β2为风荷载体系系数；μs为挡风系数；μz为风压高度变化系数；ω0为基本风压，kN/m2。

4 高层建筑施工爬架平面布置方案设计要点

4.1 与塔式起重机保持协调

为确保工程施工的安全及有序进行，防护时采用悬挑梁。在附墙处对横杆进行搭设时，架体提升机位不能对塔式起重机产生干扰。在架体底部穿越塔式起重机附墙，使用钢管扣件进行搭设，采用短横杆作为大横杆与剪刀撑。铺设塔式起重机附墙处脚手板时需单独进行，铺设有足够强度的2层竹胶板，在距离墙200 mm以内的位置通过刚性内挑设置确保严密的防护性。大横杆在计算时按照三跨连梁进行计算，最大弯矩需在最不利荷载位置布置下计算，弯曲强度计算公式为：

式中，σ为大横杆的弯曲应力；Mx大横杆的最大弯矩；Wn大横杆的截面抵抗矩；f为钢管的抗弯强度设计值。

同时要对其挠度进行核算，核算方式为：

式中，ω为大横杆的挠度；q为大横杆上的等效均布荷载；l为大横杆的跨度；E为钢材的弹性模量；I为大横杆的截面惯性矩；[ω]为受弯杆件的容许挠度。

4.2 与施工电梯保持协调

将倒八字斜撑设置在架体内侧，相邻两个主框架底部桁架中心连接主框架。采取由上到下的方式在电梯两端脚手架分段口与开端口断面处，将“之”字形横向斜撑设置在上面，将防护栏架设在0.9 m处。将4根内外侧斜拉撑按照由底部向上的方式设置，设置要以主框架为中心。水平桁架安装要按照爬架平面布置图进行安装确定，要求单根横杆的水平偏差、直线段的横杆累积水平偏差需分别控制在10 mm、30 mm以内。

下部与最外横断面立杆扣接。外伸、总长、倾角分别为100 mm、≥3 600 mm、45°～60°。施工电梯位置需要在爬架设计前确定好，在设计爬架方案时，需保持合理的布局，在架体下面进行施工电梯的爬升，升降附着架在爬升到顶部时，将电梯顶部与相关架体拆除。

4.3 爬架与物料平台协调

爬架与物料平台的搭设如图1所示。连接进出料平台悬挑钢梁与结构，连接斜拉索与结构，避免在架体上固定。通过门洞搭设方式处理进出口料平台，将一个洞口开于架体底部，以装料台为依据，向外各扩200 mm为洞口宽度。采取旋转扣件将上升斜拉、平衡弦斜拉桁架固定在与之相交的横向水平伸出的端头。将“之”字形横向斜杆弦杆固定在门洞，4个立面塔用于加固。

图1 爬架与物料平台

5 其他要点

5.1 转角处理

爬架架体结构中最为脆弱的部分为转角部位，所以，必须重视转角处理。将钢管设置在底部桁架转角处，用于连接，提升架体的刚度。使用两根以上的钢管对桁架底部与上部进行连接，连接方式为“井”字形，采取扣件连接桁架相交位置。大转角伸出的跨度在2 m以上时，需做好牵引卸载，使用钢丝绳进行拉接。

5.2 架体与结构连接

架体在搭设1层楼高后，要求架体与建筑物需水平拉接，采取二步二跨的方式确定拉接点距离，布置形式为梅花形。预埋4根φ4 mm钢丝于剪力墙处，在预埋点处从架体上扎1根钢管将板墙顶住，在架体立杆上将钢丝双并后绕在上面绞死。使用穿墙螺栓穿过剪力墙，然后在穿墙螺栓上拉接套管，使用螺母拧紧，扣件临时拉接与拉接套管。在窗洞内架体上扎1根钢管，将1条钢管夹住板墙分别扎于钢管与窗洞内外。将钢管预埋于阳台处，预埋管线与架体的连接需使用钢管，采用扣件进行连接，预埋钢管深度、外露长度分别≥500 mm、≥300 mm。立杆在风荷载下产生的立杆段弯矩计算：

式中，MW为风荷载下产生的立杆段弯矩，N·m；Wk风荷载基本风压标准值，Pa；La立杆纵距，m；h为立杆步距，m。

6 安全防护

6.1 架体与结构间隙防护

立杆位于架体内，与结构空间间隙宽度一般为150 mm，脚手板需铺设在作业面上，小横杆内挑到距结构约150 mm的位置，作业面在铺设后要求与结构之间的距离为150～200 mm。使用翻板将架体底部间隙封闭。小横杆的弯曲强度可以使用式（2）计算。

对挠度进行核算时，可以使用式（5）计算：

式中，ω′为小横杆的挠度，m；q′为脚手板作用于小横杆上的等效均布荷载，kN/m；l′为小横杆的跨度，m；E′为小横杆钢材的弹性模量，Pa；I′为小横杆的截面惯性矩，m4。

6.2 片间防护

在架体搭设期间，需做好片间缝隙控制，要求将其控制在400～500 mm。使用扣件将分组缝两侧的立杆连接起来，使用短管进行连接，每步伐设短管1道，将活动排版搭设在脚手板上，分片需使用密目网立挂封严。封挂对密目网在升降前可以与连接短管揭开，在升降到一定位置后再将其恢复。将两道防护栏杆搭设在断片处，搭设距离分别为0.6 m与1.2 m。要求防护栏及小横杆与建筑物一端保持一定距离，距离需控制在200 mm以内。