高層鋼框架中心提升式附著升降腳手架應用技術(shù)

厲天數(shù)

1. 同濟大學土木工程學院 上海 200092；2. 浙江城建建設集團有限公司 杭州 310007

1 工程概況

山西某世紀廣場工程由A、B、C三幢樓組成，其中A樓為1幢30層五星級酒店、B樓為30層生態(tài)商務辦公樓，C樓為30層高級公寓式辦公樓，總建筑面積182 373 m2。其中A樓建筑高度為109.55 m，鋼框架-剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)，柱子基礎頂至6層采用鋼骨柱，6層以上采用方鋼管混凝土柱，框架梁采用工字鋼梁，樓板采用非壓型鋼板混凝土現(xiàn)澆樓蓋。主體外框架鋼結(jié)構(gòu)采用整體電動式升降腳手架（型號HFA-2001）作為施工防護，整體電動升降腳手架掛結(jié)于主體結(jié)構(gòu)型鋼梁上，工程已竣工驗收，整體電動升降腳手架已安全拆除。

2 工藝特點

1）本工程設計了一種用于鋼框架結(jié)構(gòu)非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)的中心提升式附著升降腳手架附著裝置，通過該附著裝置將中心提升式附著升降腳手架附著在結(jié)構(gòu)鋼梁上，經(jīng)設計復核，此附著方式滿足結(jié)構(gòu)鋼梁承載力和架體整體穩(wěn)定要求。該附著裝置不需采用穿過結(jié)構(gòu)樓板的抱箍式，不影響現(xiàn)澆樓板混凝土支模、鋼筋綁扎等下道工序，具有制作簡單、安拆方便、安全可靠、可周轉(zhuǎn)使用等特點。

2）針對鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)設計了一種防傾導向件固定裝置，該固定裝置將防傾覆導軌的支座固定在鋼梁上，不需在結(jié)構(gòu)上安裝預埋件和穿過樓板，不影響現(xiàn)澆樓板混凝土支模、鋼筋綁扎等下道工序，同樣具有制作簡單，安拆方便、安全可靠、可周轉(zhuǎn)使用等特點。

3）針對鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)無處埋設連墻件預埋件的難題，設計了一種專用的連墻件，通過該連墻件將架體連接固定在鋼梁上，保證了架體整體穩(wěn)定性。

4）將斜拉桿與附著裝置連接，架體底部設置承重托架，通過斜拉桿將承重托架與鋼掛板相連接，保證了整體電動升降腳手架的穩(wěn)定性。

3 工藝原理

3.1 構(gòu)造組成

中心提升式附著升降腳手架由附著支承機構(gòu)，架體系統(tǒng)，提升控制系統(tǒng)，防墜、導向防傾安全控制裝置，同步控制系統(tǒng)，電動葫蘆組成。架體系統(tǒng)由豎向框架及水平桁架組成。提升控制系統(tǒng)主要由吊拉桿、升降鋼梁、荷載傳感器組成，電動葫蘆為低速環(huán)鏈，額定起重質(zhì)量不少于7.5 t，升降速度不大于0.20 m/min，電控柜具有點控、群控、急停功能，配置過載、過流的安全保護裝置，具有短路及缺相漏電保護功能。防墜安全控制裝置由防墜拉桿、防墜桿、防墜落安全鎖組成，采用與同步控制系統(tǒng)監(jiān)控反饋聯(lián)動[1,2]。導向防傾安全控制裝置由專用導軌和滑輪組成，導向防傾安全控制裝置與結(jié)構(gòu)固定支座由槽鋼及鋼板夾片組成，中心提升式附著升降腳手架構(gòu)造如圖1所示。

3.2 技術(shù)原理

圖1 中心提升式附著升降腳手架構(gòu)造示意

1）根據(jù)結(jié)構(gòu)外形，在鋼框架外落地腳手架上安裝承重托架、主框架、副框架、提升梁、上拉桿、電動葫蘆、防墜裝置、防傾覆裝置、同步裝置等，并搭設上部架體，將特殊附著裝置——鋼掛板——安裝在鋼框架梁的下翼緣板上，通過斜拉桿將承重托架與鋼掛板相連接，并緊固上下端螺栓，以滿足架體的承載力要求，通過特殊導向防傾固定裝置固定在鋼框架梁的下翼緣板上，從而實現(xiàn)架體的整體提升。

2）根據(jù)高層、超高層建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)特點，常規(guī)附著裝置無法固定在結(jié)構(gòu)鋼梁上，并且鋼梁不允許焊接、打孔等方式，本工程的附著裝置通過彎鉤單頭螺桿的彎鉤一端固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，另一端通過吊掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上并且兩端已焊接U形掛板的連接板槽鋼預先設置的圓孔，用雙螺母與斜拉桿、耳板牢固地固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁上，懸臂鋼梁與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母連接固定在連接板槽鋼上，使懸臂鋼梁牢固地固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁上，然后通過斜拉桿、升降梁把架體固定在附著裝置上，懸臂深支座安裝附著裝置方法如圖2所示，斜拉桿支座安裝附著裝置如圖3所示。

圖2 懸臂梁支座安裝附著裝置

3）中心提升式附著升降腳手架導向防傾安全控制裝置通過防傾導向件固定裝置將其固定在結(jié)構(gòu)鋼梁上，在槽鋼一端用2根短槽鋼焊接成水平放置的U字形卡件卡在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，槽鋼接近中間部位采用螺栓加墊片固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，使防傾導向件牢固地固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁上（圖4）。

圖3 斜拉桿支座安裝附著裝置

圖4 防傾導向件固定裝置構(gòu)造

4 工藝操作要點

4.1 附著支承機構(gòu)及防傾覆導向件支座制作

4.1.1 附著支承機構(gòu)設計、制作

附著支承機構(gòu)由彎鉤單頭螺桿、連接板槽鋼、U形掛板、結(jié)構(gòu)型鋼梁、雙螺母、加強側(cè)板、懸臂梁、斜拉桿、斜拉桿耳板組成。利用連接板槽鋼兩端與U形掛板焊接連接，U形掛板U形開口處掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，彎鉤單頭螺桿彎鉤端吊掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁，另一端穿過連接板槽鋼預先設置的連接圓孔，連接板槽鋼開口方向腹板處襯加強側(cè)板，斜拉桿與耳板通過雙螺母與彎鉤單頭螺桿固定在連接板槽鋼上，懸臂鋼梁一端焊接鋼板并預先留設連接圓孔與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母固定在連接板槽鋼上（圖5），加強側(cè)板與連接板槽鋼采用焊接連接[3]。

圖5 附著支承機構(gòu)制作大樣

4.1.2 防傾覆導向件固定支座設計、制作

防傾覆導向件由第一槽鋼1（6#槽鋼）、第二槽鋼2（6#槽鋼）、第三槽鋼3（6#槽鋼）、第一墊片5（100 mm×100 mm×10 mm）、第二墊片6（70 mm×100 mm×20 mm）、M27螺栓及配套螺母組成，主要利用第一槽鋼的尾部與第一槽鋼、第二槽鋼焊接成水平向U字形卡件。

4.2 架體附著支承機構(gòu)的安裝

1）附著支承機構(gòu)通過彎鉤單頭螺桿的彎鉤一端固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，另一端通過吊掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上并且兩端已焊接U形掛板的連接板槽鋼預先設置的連接圓孔，用雙螺母與斜拉桿與耳板牢固地固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁上，同樣，懸臂鋼梁與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母連接固定在連接板槽鋼上，使懸臂鋼梁牢固地固定在結(jié)構(gòu)型鋼梁上，使附著升降腳手架拉結(jié)件固定在主體鋼梁下翼緣板上，依靠鋼梁來承受架體提升的豎向荷載和水平荷載（圖6）。

圖6 附著支承機構(gòu)

2）提升機構(gòu)由提升梁（8＃槽鋼對焊而成）、拉桿（M27長螺栓，另一端焊接吊耳）、穿墻螺栓（M27）、承重葫蘆等組成，根據(jù)結(jié)構(gòu)情況，各提升設備附著點均固定在主體鋼梁下翼緣板上，螺桿安裝垂直度偏差控制在2%以內(nèi)，螺帽不少于2個。

4.3 電動升降腳手架提升

電動升降腳手架提升作業(yè)的升降動態(tài)見圖7。

圖7 升降動態(tài)

1）提升號令必須明確統(tǒng)一，聽到口令后，立即按動“上升”按鈕。

2）各單元操作架負責人密切注意電動葫蘆運轉(zhuǎn)、提升速度及承重托架與鏈條拉接情況。

3）升降過程中，若出現(xiàn)異常情況，必須立即停止升降進行檢查，徹底查明原因、消除故障后方能繼續(xù)升降。每一次異常情況均應作詳細的書面記錄。

4）升降作業(yè)時間需選在下班時間進行作業(yè)。

4.4 電動升降腳手架提升后加固工作

將承重托架的2根下拉桿與建筑物連接，安裝好臨時拉結(jié)，并將架體底部防護到位。松開電動葫蘆鏈條，松動并脫開上部承重支架的斜拉桿及上部承重支架上的螺栓，用手拉葫蘆將整套提升設備升至下次提升所需位置[4]。整體腳手架交付施工使用時，必須安裝臨時連墻件，連墻件由彎鉤單頭螺桿、拉結(jié)掛板、U形掛板、結(jié)構(gòu)型鋼梁、雙螺母、墊片、鋼管連墻件、鋼管扣件、外腳手架內(nèi)立桿組成，主要利用拉結(jié)掛板設置拉結(jié)孔，拉結(jié)掛板一端與U形掛板焊接連接，U形掛板在U形開口處掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁下翼緣上，彎鉤單頭螺桿彎鉤端吊掛在結(jié)構(gòu)型鋼梁，另一端穿過拉結(jié)掛板預先設置的拉結(jié)孔，彎鉤單頭螺桿穿過拉結(jié)孔后再伸入作為連墻桿φ48.3 mm×3.6 mm鋼管，鋼管與拉結(jié)掛板頂緊，并與外腳手架內(nèi)立桿通過鋼管扣件連接，鋼管外側(cè)端部用鋼板墊片與彎鉤單頭螺桿采用雙螺母進行緊固（圖8）。

圖8 臨時拉結(jié)

5 實施效果

中心提升式附著升降腳手架通過特殊附著裝置附著于結(jié)構(gòu)鋼梁上，滿足了附著架自身質(zhì)量、架體承載力及穩(wěn)定性要求，有效地解決了高層建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)施工的安全圍護問題，具有節(jié)約鋼材、節(jié)約工期、節(jié)約成本等優(yōu)點[5]。

該腳手架被廣泛應用于高層及超高層建筑建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結(jié)構(gòu)施工中，社會效益顯著；與懸挑腳手架成本相比節(jié)省費用27.9萬元，經(jīng)濟效益明顯。特殊附著裝置由工廠加工制作，并可以多次周轉(zhuǎn)使用，符合綠色節(jié)能、環(huán)保要求。