附着式升降脚手架在复杂形状建筑物施工中的应用研究

裴弼刚，徐宏宇

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

附着式升降脚手架在我国开始应用的时间较晚，但在建筑施工中发挥着关键作用，具有经济性及便捷性等特征。附着式升降脚手架通常情况下附在建筑结构之上，通过自身的升降设施能够沿着工程结构自动升降，避免倾覆以及坠落问题等。它是由架体结构、防倾设施及升降机等组成的。本文主要介绍附着式升降脚手架在复杂形状建筑物施工中的应用。

2 附着式升降脚手架简介

2.1 组成

附着式升降脚手架由多个部分组成，如附着设备、架体等。附着设备包括底盘以及拉杆。如图1所示，脚手架的架体基于底盘以及螺栓等稳固于建筑上，在升降期间，基于悬挑梁与底盘等固定在建筑上。电动葫芦主要作为升降系统发挥作用，基于电气控制能够实现脚手架的升降。安全设备包括安全锁与保护平台等，通过安全保护系统能判断脚手架整体是否出现故障，若发生故障，可在第一时间进行断电。防倾覆设备能够预防架体倾覆，通过导轨使脚手架上升，还能进行横向移位。安全锁能够避免架体坠落，确保该脚手架能够得到正常使用。

图1 架体构造图

2.2 特点

1）经济性。高度大于45 m的建筑，均可运用附着式升降脚手架。楼层越高，其经济性就越高。

2）实用性。能够运用在多种的建筑主体施工中。

3）安全性。借助全智能同步管理以及遥控平台，能有效预防安全事故，同时借助星轮防坠落设施，可以有效避免复位设施失效，并且对防护架体实施保护，使其始终在安全状态，从而避免出现坠落情况[1]。

2.3 安全要点

针对附着支承位置，要求建筑混凝土的强度要符合脚手架的设置规范；在全部的螺纹连接位置，应保证螺母全都拧紧；保证动力系统能够正常运作；针对全部的碗扣式脚手架，在其连接位置的碗扣应保证都已拧紧；全部的预留螺栓及预埋件都应满足有关安全施工标准；保证全部防坠设施功能都能顺利使用[2]。

3 项目概况

某建筑项目，由6幢27层住宅楼构成，占地面积约2.13×104m2，建筑面积约为6.82×104m2，阳台面积9 700 m2，地下室面积约1.12×104m2，该项目属于复杂形状建筑项目，层高是2.9 m。结构安全级别为2级，耐火等级为2级，抗震级别为三级，抗震设防烈度为7度，使用寿命为50年，防水级别是2级。

在本建筑项目中，有以下结构不利于附着式升降脚手架的使用：

1）外围有阳台、空调板与飘窗，住宅楼的这类结构都是室内空间的延伸。但是，因为在这些结构在设计时所能承受的荷载有限，导致脚手架不能在这些结构处设置承力点，给脚手架的布置加大了难度，并且也导致其离墙距离变大。

2）立面方向有伸缩改变。本项目建筑结构的特征为：各层外廓在立面上常有伸缩变化，同时改变尺寸较大，一般伸缩尺寸超过1 cm以上。楼层外廓尺寸存在伸缩改变，导致该脚手架难以附着。

3）建筑立面造型是一种圆弧形，不易进行附着支撑设计。

4）采光井因为没有板面支撑，所能承受的剪力较为有限，不利于脚手架附着。

4 附着式升降脚手架在复杂建筑结构中的解决方案

4.1 脚手架设置问题

根据以上对建筑项目概况的分析可知，本项目该脚手架有着施工存在以下难题：

1）怎样让该脚手架实现无障碍升降；

2）怎样在建筑曲面设置脚手架附着点，为脚手架提供可靠支撑；

3）怎样弥补离墙间距；

4）怎样保证支撑点受力符合要求。接下来，针对以上问题，给出相关的处理方案。

4.2 解决方案

建筑曲面上安装附着设备时，因为形状的独特性，使建筑结构和设备之间呈现直线接触状态，难以保证横向稳定。所以，在曲面部位设计附着点时，采取以下措施：

1）针对附着点部位，要保证该位置建筑结构朝外“凸形”；

2）选择半径较大的曲面段，在此处设置脚手架支撑点；

3）针对提升梁轴线，要让其和支撑点部位曲面法线重合；

4）对提升梁进行安装时，需要在其端部和建筑之间放置合适的垫物，使其尽可能接触建筑，受力时更加稳定；

5）针对曲率半径不大，并且需设支撑点的曲面段，可考虑定制悬梁提升梁，详情见图2。在梁板面上对其进行设计，通常情况下在梁的两边设置提升梁，避免设置在曲面上，导致提升梁失稳。

图2 标准悬挑梁以及专用悬挑梁

由于建筑有挑出结构，及沿立面有伸缩改变，会导致脚手架在局部发生离墙距离偏大的情况，甚至超过标准间距500mm。对于此问题可采取以下处理办法：

1）针对超出要求间距小于400 mm的部分，在提升完毕以及使用过程中，建议在此处添设悬挑钢管架。

2）针对超出要求间距400 mm的部分，建议在此位置布置钢管架，一旦脚手架上升，可将其朝上翻起，同时和主桁架固定好，使其与架体一起上升，提升完毕后，将其向下翻转，搭于建筑物上，由此实现安全防护目标。

支撑系统设于阳台等部位时，为保证受力符合要求，需要实施以下措施：

1）针对支撑点位置，对螺栓孔进行预埋时，建议添加钢筋，促使混凝土标号得到提升等方式，继而提高支撑点部位强度；

2）支撑点下布置顶撑，为杆件提供支撑力，使脚手架整体结构更加稳定；

3）对提升梁进行上拉卸荷，以降低其对结构梁的横向压力。

4.3 架体扩张与收缩

按照本项目的特征，结合建筑立面外圈周长的改变以及作业标准，经过比较多种方案，针对主体结构外围，在其平面上布置38个提升机位。在提升期间，机位点朝着外围纵向提升，并朝着各边进行扩张或者收缩。在提升期间较为固定，同时保存一定数量的活动搭接断口，其存在2 m的横向收缩量，断口间通过脚手架进行连接。架体伴随着提升，持续朝外围扩张；主体结构建设到一定楼层后，架体向内收缩。在作业到适当楼层时，可把机位和架体进行拆除处理，同时基于原位置再次设计防护架体，添加两个提升点，同其他架体进行连接，伴随主体结构进行建设。

5 脚手架各核心环节的控制

5.1 施工设计方案环节的控制

按照本项目的结构特征，脚手架的专项建设方案应具备针对性，同时满足现行标准的要求。因此，制订方案时，应使脚手架达到性能指标的同时，开展全面论证，吸纳专家意见且逐一进行落实，继而确保满足专项建设方案[3]。

5.2 架体安装搭设环节的把控

脚手架架体在提升期间，显著的特征便是需同步进行三维空间活动，即架体纵向运动、横向移动以及架体朝着外围扩张或者收缩。所以，安装搭设脚手架架体期间，需要组织专人全面根据方案作业，同时开展全过程监督检查，在前一道工序满足要求之后，才能开展后一道工序建设。

5.3 架体利用环节管控

该脚手架利用环节涉及两个阶段：静止和提升。在提升过程中，脚手架架体需完成多个操作，如扩张以及收缩等，同时在架体提升期间，搭接钢管将出现交叉平移运动，增加了脚手架架体的运行监控难度，所以，在施工期间需要仔细排查危险源，第一时间消除隐患，保证每一次提升都能顺利完成。

6 结语

伴随建筑结构设计的多样化，脚手架结构也出现相应的改变，比如，与墙体间的距离变大，会导致支撑梁变长，提升梁相比于标准长度有所缩短，其长需小于标准1.5 m；架体形状复杂部位，不能选择定型桁架，需布置钢管脚手架，取代桁架式脚手架，从而使脚手架的搭建能够符合建筑的施工需求，保证施工作业顺利开展，确保施工人员的人身安全。