房屋建筑裝配式集成爬架施工技術(shù)研究

隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的加快、高層建筑日益增多，各類墜落現(xiàn)象時有發(fā)生，施工安全形勢依然比較嚴峻。這就要求建筑市場在提高工作效率的同時，對傳統(tǒng)腳手架等臨邊防護裝置進行技術(shù)革新，切實保障施工人員的生命安全。作為新一代腳手架體系，爬架的誕生符合時代發(fā)展需求，從過去傳統(tǒng)的鋼管腳手架到現(xiàn)在的裝配化集成建筑爬架，將成為工程建設領(lǐng)域防護措施發(fā)展的必然趨勢。

近年來，國家有關(guān)部門先后出臺多項政策法規(guī)，規(guī)范和推動爬架行業(yè)的發(fā)展。爬架技術(shù)符合國家低碳、環(huán)保、節(jié)能等發(fā)展要求，具有經(jīng)濟、實用、裝拆便捷、安全可靠等方面的優(yōu)勢，具備裝配模塊化發(fā)展的潛力，不僅能夠滿足建筑施工的高標準、嚴要求，而且能夠保證施工工作人員的安全，有利于促進工程建設行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

本文以紹興市越城區(qū)（鏡湖）曲屯1號地塊3標段項目為例，對裝配式集成爬架系統(tǒng)施工參數(shù)、施工方法、施工過程中的危險源等進行分析與闡述，以期為行業(yè)從業(yè)人員提供借鑒和參考。

1.工程概況

該工程位于紹興市越城中心城區(qū)北側(cè)，解放大道西端，西側(cè)為曲屯路，北側(cè)為溢香路，東側(cè)為解放大道。該工程項目建筑面積126649.8m2，其中地下建筑面積22773m2、地上建筑面積103876.8m2（1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、13#），擬建建筑物為8幢26F 高層建筑物，共分5個樓型，設計使用年限70年。全場設一層地下室/局部二層，結(jié)構(gòu)類型為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，外墻局部、樓梯、陽臺、主臥采用裝配式施工。為確保施工安全，預防高空墜落事故，二層頂板以上采用爬架體系防護施工。

2.裝配式集成爬架系統(tǒng)

爬架又被稱作附著式升降腳手架，特別適用于高層建筑。通過多方面考察，決定采用住建部推廣應用的裝配式集成爬架施工，不僅能提高安全穩(wěn)定性，而且操作簡單、作業(yè)效率高，符合國家提倡的環(huán)保節(jié)能低碳發(fā)展理念，尤其在施工生產(chǎn)綜合效益上具有顯著優(yōu)點。

該項目爬架搭設高度為三層，按照施工進度進行下一層的上升或下降，對比傳統(tǒng)的落地腳手架，可大量節(jié)約鋼管、扣件、腳手板、密目網(wǎng)等周轉(zhuǎn)材料及更換次數(shù)，經(jīng)濟效益顯著。爬架裝拆及升降過程中，只需少量專業(yè)人員操作，就能滿足爬升施工需求，大大減少了人員人力消耗，節(jié)省了人工。施工期間，爬升周期短，能夠有效緩解塔吊機械使用壓力，提高生產(chǎn)效率；操作簡便，便于整體性管理，符合以人為本、科學發(fā)展和低碳節(jié)能環(huán)保、綠色施工的發(fā)展理念。

爬架由特定廠家生產(chǎn)，標準化定型裝置，操作簡便迅速，基本達到裝配化要求，通用性強。爬架主框架等只需在地面進行搭設，組裝完畢后，再進行有效吊裝連接，采用防墜裝置能夠有效確保防護架始終處于安全狀態(tài)，有效防墜。整個架體升降過程為遙控控制，架體底部與結(jié)構(gòu)樓層完全封閉，且架體內(nèi)部每一層標準層設置一層軟防護，極大地消除了安全隱患。

采用裝配式集成式爬架結(jié)構(gòu)設計，安拆時不需要占用太多施工空間，管理維護更輕松，使整個施工現(xiàn)場干凈整潔，文明施工作業(yè)效果更顯突出。爬架安裝完成后，具有高度的整體性，大氣整潔，施工企業(yè)宣傳標語博人眼球，公司品牌得到有效宣傳。

3.爬架施工參數(shù)

3.1 各樓架體布置參數(shù)

該工程共有建筑8棟，布設有16組201個機位，周長980.2m，機位直線最大跨度6.8m，機位轉(zhuǎn)角最大跨度5.4m，平均間距跨度4.9m。

紹興市越城區(qū)（鏡湖）曲屯1#樓，周長123m，對23個機位進行布置；2#樓，周長91.6m，共布置19個機位；3#樓，周長93.8m，共布置20個機位；4#樓，周長93.8m，共布置20個機位；5#樓，周長151.8m，共布置30個機位；7#樓，周長166.2m，共布置34個機位；8#樓，周長93.8m，共布置20個機位；13#樓，周長166.2m，共布置34個機位。

紹興市越城區(qū)（鏡湖）曲屯項目對爬架高度的搭設，采用3.5倍層高設計（架體高度10m）的標準，頂部防護高度超出結(jié)構(gòu)面1.2m。升降單元根據(jù)流水段劃分，封閉防護采用沖孔鋼網(wǎng)防護，底部采用花紋板防護，每標準層采用大眼網(wǎng)軟防護（圖1）。

3.2 附著架構(gòu)造設置

主框架總高為100cm，架體寬度為90cm，架體搭設5步架。兩相鄰剪刀撐間的距離是45cm，水平桿和剪刀撐間的夾角范圍為45°至60°，如圖2所示。

3.3 各級荷載參數(shù)

恒載（包含爬架各構(gòu)件總體荷載）：45.7kN；

活載（結(jié)構(gòu)施工時的升降過程）：0.5×7×0.9×2=6.3kN；

活載（裝修施工時的升降過程）：0.5×7×0.9×3=9.45kN。

風荷載標準值(kN/m2)按下式計算：

ωK=μZμSω0；

其中，腳手架風荷載體型系數(shù)：μS=1.0φ；

擋風系數(shù)：取密目式安全立網(wǎng)全封閉式，φ=0.8；

風壓高度變化系數(shù)：取離地面或海平面高度200米，地面粗糙度類別B；μZ=2.61；

基本風壓值：工作狀態(tài)：ω0=0.5kN/m2；

升降及墜落工況：ω0=0.25kN/m2。

組合一：現(xiàn)場活荷載+固定荷載；

組合二：0.9×（風荷載+施工活荷載）+固定荷載。

其中：固定荷載分項系數(shù)γG=1.2；

現(xiàn)場活荷載分項系數(shù)γQ=1.4；

風荷載分項系數(shù)為γQW=1.4。

腳手架核算

依據(jù)《安全技術(shù)規(guī)范（扣件式鋼管腳手架）》JGJ130－2011，核算受彎構(gòu)件的強度。

(2)建設用地范圍內(nèi)未進行地質(zhì)勘查的礦產(chǎn)地或無探礦權(quán)、采礦權(quán)設置的一般性礦產(chǎn)資源，如砂巖、泥巖、石灰?guī)r可不視為壓覆礦產(chǎn)資源。但一些國家急需的、稀少的礦種、礦產(chǎn)地的礦床規(guī)模在中型以上，除了國家產(chǎn)業(yè)政策批準的重大建設項目外，原則上不予壓覆。

扣件抗滑力的計算

核算鋼管腳手架橫縱向水平桿交接點扣件。鋼管腳手架立桿與橫或縱向水平桿相連時，對扣件的抗滑承載力依據(jù)規(guī)范（同上） 驗算：

R ≤Rc

Rc 是扣件抗滑承載力的設計值，通常取8.0kN；橫向水平桿的自重標準值為：0.0397×900×2/2=35.73N，縱向水平桿自重標準值為：0.0397×1500=59.55N，腳手板自重標準值為：0.35×0.9×1.5/2=0.23625KN=236.25N，施工荷載標準值為：3×0.9×1.5/2=2.025KN=2025N；荷載的設計值為：R=1.2×(35.73+59.55+236.25)+1.4×2025=3232.836N=3.233kN，由此，扣件抗滑驗算的最大抗滑力R=3.233KN＜Rc=8.0kN，符合規(guī)范要求。

圖1 附著式升降腳手架結(jié)構(gòu)圖

圖2 附著式升降腳手架立面圖及剖面圖

圖3 水平支撐桁架計算簡圖

立桿的穩(wěn)定性驗算

如果存在風荷載組合，腳手架立桿必須滿足以下公式條件：

水平支撐桁架

根據(jù)《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ202-2010，對支撐桁架荷載（水平方向）進行計算。如圖3所示，立桿將荷載傳遞給水平支撐桁架，當立桿所受壓力為最大時，對水平支撐桁架進行驗算，此時全部荷載作用于桁架上弦。

附墻支座驗算

計算時，以荷載最大的支座作為演算對象，沖擊系數(shù)為2×計荷載，通過有限元計算得到作用在支座上的力。

圖4 爬架安裝施工工藝流程圖

升降動力設備驗算

荷載效應組合：組合1（恒載+活載）。

恒載（包含爬架各構(gòu)件總體荷載）：45.7kN；

活載（主題結(jié)構(gòu)施工時的升降過程）：0.5×7×0.9×2=6.3kN；

活載（裝修施工時的升降過程）：0.5×7×0.9×3 =9.45kN；

組合1：P1=1.2×45.7+1.4×9.45=68.07kN。

提升設備

該工程采用的提升電動葫蘆額定起重量：P0=7.5×9.8=73.5kN；

一個跨度爬架共設置2臺提升葫蘆，P=2×P0=147kN；

設計值P2=γ2×P1=2×68.07=137.0688kN；

故：P＞P2滿足要求。

4.施工方法

4.1 主要組成部分

附著式升降腳手架組成主要由以下七部分組成：主框架（龍骨架）、附著支撐裝置（附著支座+導向防傾裝置）、底部支撐桁架、底部密封鋼板及外側(cè)安全鋼網(wǎng)、電動提升設備（環(huán)鏈電動提升機）、動力控制系統(tǒng)（多功能控制柜）、安全保護裝置。

4.2 爬架系統(tǒng)施工工藝流程

根據(jù)相關(guān)樓座主體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化集成爬架設計圖紙及計算書，核對裝配化集成爬架所需的標準材料規(guī)格、數(shù)量，符合要求后按圖4流程進行安裝。

4.3 爬架系統(tǒng)爬升及下降

爬架在發(fā)生動作之前，必須嚴格按照操作流程檢查，清理爬架主體結(jié)構(gòu)體系上的各種材料、雜物、建筑連墻件，檢查每一個電動升降裝置是否符合要求，準備相關(guān)操作工具等。

4.4 爬架系統(tǒng)拆除

爬架拆除應按自上而下的順序分層進行，先搭后拆，即先拆電氣設備，再拆懸臂結(jié)構(gòu)，然后拆除腳手板、沖孔鋼板網(wǎng)、剪刀撐，大小橫桿和立桿，最后對導軌和水平支撐桁架進行拆除。

5.施工過程中的危險源辨識與分析

爬架的危險源應從防墜、防傾、同步升降、限載四個方面來辯識危險源，確定危險源后，應對隱患進行排除并制定相應的措施。應對可能發(fā)生事故的簡單有效管理方法和防范措施主要包括以下幾個方面：

一是外架墜落傷人毀物。防墜器與架體固定銷軸、防墜銷三道安全保險防墜控制；

二是架體傾覆。附著裝置中的導向防傾架，每個附著上均設置有導向防傾架，并在每個防傾架上設置有對稱4個導向滑輪；

三是架體變形。爬架預警器、分控荷載控制柜通過多功能集成電控柜實現(xiàn)同步控制，同時采用同一廠家同一型號批次提升設備將同步誤差盡可能降至最低；

四是架體傾覆垮塌。爬架預警器與分控箱內(nèi)設置有荷載限位，發(fā)生超載自動停機并警報；

五是火災。嚴格執(zhí)行防火規(guī)章制度；

六是觸電。嚴格執(zhí)行防觸電規(guī)章制度。

爬架施工滿足環(huán)保施工要求、封閉性強，能有效防止模板安拆層灰塵外露、減少揚塵，在國家防塵治理的大環(huán)境下，對生產(chǎn)將起到重要的作用。