附著式升降腳手架在高層建筑施工中特殊部位的處理措施

陳津鋒

（中鐵二十四局集團(tuán)上海建設(shè)投資有限公司，上海 201800）

現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)使得城市的天際線不斷上升，在快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，為滿足城市居民的辦公、居住、公共展覽等需求，修建了大量的高層和超高層等標(biāo)志性建筑物，這也成為了各大城市打造城市名片的一個(gè)重要方式。在傳統(tǒng)的外立面腳手架方式中，受到高度限制，使得搭設(shè)腳手架存在較大的危險(xiǎn)系數(shù)[1]。而附著式升降腳手架由于選擇的搭建材質(zhì)為鋼材，具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)具有一定的防火性能，同時(shí)構(gòu)件能夠調(diào)節(jié)高度，構(gòu)配件可以重復(fù)多次使用，且材料損耗小，節(jié)約材料和成本等，因此在當(dāng)前城市高層及超高層建筑施工中被廣泛采用[2]。但是，附著式升降腳手架在爬架使用和提升的過程中，如果爬架在塔吊附墻部位、施工電梯穿架、卸料平臺的搭設(shè)等問題上處理不到位，容易導(dǎo)致架體存在安全隱患，直接的嚴(yán)重后果就是造成爬架的失穩(wěn)和結(jié)構(gòu)的坍塌。

1 工程概況

鹽鐵佳苑項(xiàng)目位于榮城路東側(cè)新富路南側(cè)、二院西側(cè)、新港路北側(cè)。項(xiàng)目紅線范圍內(nèi)占地面積約85.62 畝，總建筑面積196893.88m2，主要包含10 棟26 層、1 棟25 層住宅、1棟21 層住宅，臨新港路配套商業(yè)，地下車庫（含人防）及配套用房。1#樓建筑高度65.20m、2#、8#、11#樓建筑高度80.35 m，層高均為2.95 m，建筑設(shè)計(jì)采用剪力墻結(jié)構(gòu)形式，此4 棟樓采用DX-09 型集成式全鋼附著升降腳手架，架體結(jié)構(gòu)由主框架、水平桁架、立面防護(hù)構(gòu)架、提升系統(tǒng)、附著支撐系統(tǒng)（含防傾覆、防墜落裝置）、控制系統(tǒng)6 部分組成，外立面采用20×20×2mm 厚的方管，焊制成網(wǎng)框，立面防護(hù)采用0.7mm厚的沖孔鋼板網(wǎng)，水平防護(hù)走道板采用1.5mm厚壓花板板面。

2 風(fēng)荷載作用下高層建筑附著式升降腳手架的時(shí)程響應(yīng)

2.1 高層建筑附著式升降腳手架風(fēng)振動(dòng)響應(yīng)分析理論

高層建筑由于高度的限制，在施工時(shí)對腳手架的安全性和施工便利性都提出了更為苛刻的要求，傳統(tǒng)的腳手架由于搭設(shè)時(shí)需要耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力和較長的施工周期，且在高處搭設(shè)時(shí)存在較大的危險(xiǎn)系數(shù)，安全性和經(jīng)濟(jì)性均不具備優(yōu)勢[3]。而附著式腳手架在抗傾覆上具有較高的安全系數(shù)，且能夠隨著建筑高度的增加升降調(diào)整其高度。此外，附著式腳手架為高層建筑的施工提供了良好的施工平臺和物料的升降途徑，因此在高層建筑的施工中得到越來越廣泛的使用。由于附著式腳手架是通過鋼結(jié)構(gòu)拼接的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)具有長細(xì)比大等特點(diǎn)，在高層建筑使用時(shí)不僅受到豎向的運(yùn)輸荷載，還受到橫向的風(fēng)荷載，極大地影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，分析風(fēng)荷載作用下高層建筑附著式升降腳手架的力學(xué)響應(yīng)特征成為實(shí)現(xiàn)腳手架穩(wěn)定和安全的重要工作內(nèi)容。

求解風(fēng)荷載作用在附著式升降式腳手架的上力，可以假設(shè)風(fēng)荷載為平穩(wěn)的隨機(jī)過程，借助諧波疊加法將隨機(jī)的風(fēng)荷載信號進(jìn)行離散化，并通過離散傅里葉變換得到風(fēng)荷載平穩(wěn)隨機(jī)過程的功率譜密度函數(shù)，以分析附著式腳手架的風(fēng)振動(dòng)響應(yīng)。對于平穩(wěn)隨機(jī)風(fēng)荷載，其三角泰勒模擬如公式（1）所示。

2.2 高層建筑附著式升降腳手架風(fēng)振動(dòng)響應(yīng)時(shí)程分析

高層建筑附著式升降腳手架在風(fēng)荷載作用下的時(shí)程響應(yīng)是分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能、屈曲性能的有效表征，根據(jù)不同高度下風(fēng)荷載的時(shí)間域、頻率域的變化曲線，為附著式升降腳手架的層間位移角、易損性等分析提供基礎(chǔ)，為施工中附著式升降腳手架特殊部位的加強(qiáng)和處理措施提供依據(jù)。

試驗(yàn)采用有限元分析模擬，基于脈動(dòng)風(fēng)理論生成風(fēng)荷載的隨機(jī)場，以工程案例中的8#樓為分析對象，分析附著式升降腳手架20m、40m、60m 和80m 的風(fēng)荷載時(shí)程響應(yīng)。圖1 為附著式升降腳手架不同高度位置處，時(shí)間域內(nèi)風(fēng)荷載隨著時(shí)間的變化曲線。從圖中可以看出，在高度較低的范圍內(nèi)，風(fēng)荷載的峰值較低，比如附著式升降腳手架20m 位置處，其風(fēng)荷載最大值約750kN，而在高度較高的范圍內(nèi)，風(fēng)荷載的峰值較大，比如附著式升降腳手架60m 位置處，其風(fēng)荷載最大值約1000kN。

圖1 附著式升降腳手架不同高度位置處，時(shí)間域內(nèi)風(fēng)荷載隨著時(shí)間的變化曲線

對附著式升降腳手架20m、40m、60m和80m位置處的風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行研究，結(jié)果如圖2 所示。從圖2 可以看出，頻率域不同附著式升降腳手架高度位置處的風(fēng)荷載功率譜模擬譜均與目標(biāo)譜相近，表明計(jì)算的風(fēng)荷載響應(yīng)可靠，沒有出現(xiàn)失真現(xiàn)象，可以利用功率譜隨著頻率的變化曲線分析附著式升降腳手架在高層建筑中的應(yīng)力應(yīng)變演化過程，以提出特殊部位的加固措施。

圖2 附著式升降腳手架不同高度位置處，頻率域內(nèi)風(fēng)荷載功率譜隨著頻率的變化曲線

3 附著式升降腳手架特殊部位的架體構(gòu)造處理及施工措施

3.1 塔吊附墻位置處理

4 棟樓中三棟樓高度在80.35m，為了保證架體可以順利提升，采用將該處架體的底部和二步的型鋼腳手板和外防護(hù)網(wǎng)以及桁架拆除，底部和二步的型鋼腳手板宜采用可以活動(dòng)的走道板，在提升前拆開該部分走道板連接螺絲，拉起可動(dòng)的走道板，用鐵絲將其固定，拆除外鋼網(wǎng)，待提升到位后將走道板恢復(fù)并用螺絲固定，再將外鋼網(wǎng)恢復(fù)即可[5]。為了保證架體的結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性和安全性，每個(gè)洞口的兩側(cè)應(yīng)增加兩個(gè)立桿，對局部進(jìn)行加強(qiáng)，并將拆除的桁架提至高度為2m的地方安裝，這樣底部桁架還能保證一個(gè)整體。附著式升降腳手架塔吊在附墻位置處的加固細(xì)節(jié)如圖3 所示。

圖3 附著式升降腳手架塔吊附墻位置處理圖

3.2 施工電梯位置處理

為了滿足施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，有些時(shí)候施工電梯需要進(jìn)入爬架內(nèi)，以本項(xiàng)目為例，施工電梯需要進(jìn)入爬架內(nèi)兩個(gè)層高。全鋼爬架在施工電梯安裝后，要在電梯進(jìn)入樓層的部位處斷開拆除升降平臺架體下節(jié)，保證電梯箱體可以正常進(jìn)入主樓樓層內(nèi)部。拆開爬架的部位要保證樓層內(nèi)的電梯防護(hù)門已安裝到位，全鋼爬架與施工電梯籠子頂部應(yīng)保證500mm以上的安全距離，以防止電梯與爬架發(fā)生碰撞。為了保證在電梯垂直方向上的架體的穩(wěn)定性和安全性，可采用對電梯箱體上部的架體局部增加桁架，在外架外側(cè)已設(shè)置桁架的基礎(chǔ)上，在內(nèi)測加裝一道桁架。作為項(xiàng)目的總包單位，要制定相關(guān)的措施，保證施工電梯防冒頂裝置（限位器）安全可靠。施工電梯位置處理如圖4 所示。

圖4 附著式升降腳手架塔吊施工電梯位置處理

3.3 料臺位置處理

附著式升降腳手架架體上禁止采用鋼管直接搭設(shè)卸料平臺，料臺的安裝和使用應(yīng)編制獨(dú)立的施工方案并獨(dú)立搭設(shè)。架體在料臺部位的處理與電梯部位的處理相似，架體斷開的端頭部位和兩側(cè)立桿之間也是用特制封頭網(wǎng)進(jìn)行密封，不同的是，料臺部位的架體上部網(wǎng)片需要給安裝斜拉桿留出空間，因此，在料臺上部架體的局部加強(qiáng)的桁架最好安裝在內(nèi)側(cè)，且不能與斜拉桿相互交叉，要保證相互之間的獨(dú)立工作的狀態(tài)。

3.4 底部翻板密封和內(nèi)側(cè)防護(hù)處理

在走道板和底部翻板部位處理方面，腳手架底層外側(cè)網(wǎng)框與走道板間設(shè)置L型擋腳板[6]。在管理的時(shí)候要注意的是，只有在架體提升時(shí)，將所有翻板走道板全部翻至走道板一側(cè)，架體提升到位后立即將翻板恢復(fù)到位，施工人員正常情況下不得隨意將翻板打開。

在組間防護(hù)處理方面，該部位要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工進(jìn)度，在分組端頭底部、提升完成的分組頂部作業(yè)面在分組縫的兩側(cè)側(cè)面均出現(xiàn)臨空，將規(guī)格為2000×600 的鋼板沖孔網(wǎng)用自攻絲打在架體斷口側(cè)面，從而起到防護(hù)作用。提升到位后的正常使用階段，平面用底部副板和上副板拼搭在組間縫隙且兩側(cè)拼搭尺寸大于等300mm，最后再用固定件將翻板與副板固定。

3.5 架體轉(zhuǎn)角處加固處理措施

架體轉(zhuǎn)角處水平桁架上下錯(cuò)開100mm進(jìn)行搭接，保證架體水平桁架的連續(xù)布置，各節(jié)點(diǎn)間采用M16 螺栓進(jìn)行連接。架體轉(zhuǎn)角處設(shè)置一榀豎向框架，并加設(shè)副支撐；陽角轉(zhuǎn)角處內(nèi)挑板設(shè)置60*6mm扁鋼斜拉。

3.6 爬架安裝時(shí)臨時(shí)拉結(jié)措施

架體搭設(shè)期間，在三層爬架附墻支座安裝前，采用φ48 鋼管扣件對爬架進(jìn)行臨時(shí)拉結(jié)，對架體薄弱部位進(jìn)行加固，臨時(shí)拉結(jié)一般8～10m設(shè)置一處，轉(zhuǎn)角位置、其他結(jié)構(gòu)薄弱位置適當(dāng)加密設(shè)置。當(dāng)爬架支座全部安裝完畢驗(yàn)收通過后，再將臨時(shí)拉結(jié)的鋼管進(jìn)行拆除。

4 結(jié)論

高層建筑的大量修建對施工期間的人員和物資的運(yùn)輸具有非常大的要求。將這些資源配置運(yùn)輸至一定高度需要保證臨時(shí)腳手架的結(jié)構(gòu)和安全，傳統(tǒng)的腳手架對高層建筑的適應(yīng)性差，具有較差的抗傾覆性能，容易產(chǎn)生坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，而附著式升降腳手架由于較高的安全性能、高抗傾覆性以及可以調(diào)節(jié)高度等優(yōu)勢，在高層建筑的施工中日益受到工人人員的關(guān)注和應(yīng)用。但是附著式升降腳手架在提升運(yùn)行時(shí)，因?yàn)槠涓叨却?，不僅受到豎向荷載作用，還受到橫向的風(fēng)荷載作用，影響其工作性能。以鹽鐵佳苑項(xiàng)目使用的DX-09 型集成式全鋼附著升降腳手架為研究對象，分析風(fēng)荷載作用下高層建筑附著式升降腳手架的時(shí)程響應(yīng)，建立三維數(shù)值模型減小分析，計(jì)算結(jié)果表明，不同高度位置處，附著式升降腳手架的風(fēng)荷載呈現(xiàn)明顯不同，在低位置較小，而高位置則較大，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對架體與塔吊附墻、施工電梯、卸料平臺等特殊部位提出處理措施，結(jié)果表明提出的加固措施有效地保障了高層建筑施工中附著式升降腳手架的安全運(yùn)行。