附著式升降腳手架在復雜形狀建筑物施工中的應用研究

裴弼剛，徐宏宇

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

附著式升降腳手架在我國開始應用的時間較晚，但在建筑施工中發(fā)揮著關鍵作用，具有經(jīng)濟性及便捷性等特征。附著式升降腳手架通常情況下附在建筑結(jié)構(gòu)之上，通過自身的升降設施能夠沿著工程結(jié)構(gòu)自動升降，避免傾覆以及墜落問題等。它是由架體結(jié)構(gòu)、防傾設施及升降機等組成的。本文主要介紹附著式升降腳手架在復雜形狀建筑物施工中的應用。

2 附著式升降腳手架簡介

2.1 組成

附著式升降腳手架由多個部分組成，如附著設備、架體等。附著設備包括底盤以及拉桿。如圖1所示，腳手架的架體基于底盤以及螺栓等穩(wěn)固于建筑上，在升降期間，基于懸挑梁與底盤等固定在建筑上。電動葫蘆主要作為升降系統(tǒng)發(fā)揮作用，基于電氣控制能夠?qū)崿F(xiàn)腳手架的升降。安全設備包括安全鎖與保護平臺等，通過安全保護系統(tǒng)能判斷腳手架整體是否出現(xiàn)故障，若發(fā)生故障，可在第一時間進行斷電。防傾覆設備能夠預防架體傾覆，通過導軌使腳手架上升，還能進行橫向移位。安全鎖能夠避免架體墜落，確保該腳手架能夠得到正常使用。

圖1 架體構(gòu)造圖

2.2 特點

1）經(jīng)濟性。高度大于45 m的建筑，均可運用附著式升降腳手架。樓層越高，其經(jīng)濟性就越高。

2）實用性。能夠運用在多種的建筑主體施工中。

3）安全性。借助全智能同步管理以及遙控平臺，能有效預防安全事故，同時借助星輪防墜落設施，可以有效避免復位設施失效，并且對防護架體實施保護，使其始終在安全狀態(tài)，從而避免出現(xiàn)墜落情況[1]。

2.3 安全要點

針對附著支承位置，要求建筑混凝土的強度要符合腳手架的設置規(guī)范；在全部的螺紋連接位置，應保證螺母全都擰緊；保證動力系統(tǒng)能夠正常運作；針對全部的碗扣式腳手架，在其連接位置的碗扣應保證都已擰緊；全部的預留螺栓及預埋件都應滿足有關安全施工標準；保證全部防墜設施功能都能順利使用[2]。

3 項目概況

某建筑項目，由6幢27層住宅樓構(gòu)成，占地面積約2.13×104m2，建筑面積約為6.82×104m2，陽臺面積9 700 m2，地下室面積約1.12×104m2，該項目屬于復雜形狀建筑項目，層高是2.9 m。結(jié)構(gòu)安全級別為2級，耐火等級為2級，抗震級別為三級，抗震設防烈度為7度，使用壽命為50年，防水級別是2級。

在本建筑項目中，有以下結(jié)構(gòu)不利于附著式升降腳手架的使用：

1）外圍有陽臺、空調(diào)板與飄窗，住宅樓的這類結(jié)構(gòu)都是室內(nèi)空間的延伸。但是，因為在這些結(jié)構(gòu)在設計時所能承受的荷載有限，導致腳手架不能在這些結(jié)構(gòu)處設置承力點，給腳手架的布置加大了難度，并且也導致其離墻距離變大。

2）立面方向有伸縮改變。本項目建筑結(jié)構(gòu)的特征為：各層外廓在立面上常有伸縮變化，同時改變尺寸較大，一般伸縮尺寸超過1 cm以上。樓層外廓尺寸存在伸縮改變，導致該腳手架難以附著。

3）建筑立面造型是一種圓弧形，不易進行附著支撐設計。

4）采光井因為沒有板面支撐，所能承受的剪力較為有限，不利于腳手架附著。

4 附著式升降腳手架在復雜建筑結(jié)構(gòu)中的解決方案

4.1 腳手架設置問題

根據(jù)以上對建筑項目概況的分析可知，本項目該腳手架有著施工存在以下難題：

1）怎樣讓該腳手架實現(xiàn)無障礙升降；

2）怎樣在建筑曲面設置腳手架附著點，為腳手架提供可靠支撐；

3）怎樣彌補離墻間距；

4）怎樣保證支撐點受力符合要求。接下來，針對以上問題，給出相關的處理方案。

4.2 解決方案

建筑曲面上安裝附著設備時，因為形狀的獨特性，使建筑結(jié)構(gòu)和設備之間呈現(xiàn)直線接觸狀態(tài)，難以保證橫向穩(wěn)定。所以，在曲面部位設計附著點時，采取以下措施：

1）針對附著點部位，要保證該位置建筑結(jié)構(gòu)朝外“凸形”；

2）選擇半徑較大的曲面段，在此處設置腳手架支撐點；

3）針對提升梁軸線，要讓其和支撐點部位曲面法線重合；

4）對提升梁進行安裝時，需要在其端部和建筑之間放置合適的墊物，使其盡可能接觸建筑，受力時更加穩(wěn)定；

5）針對曲率半徑不大，并且需設支撐點的曲面段，可考慮定制懸梁提升梁，詳情見圖2。在梁板面上對其進行設計，通常情況下在梁的兩邊設置提升梁，避免設置在曲面上，導致提升梁失穩(wěn)。

圖2 標準懸挑梁以及專用懸挑梁

由于建筑有挑出結(jié)構(gòu)，及沿立面有伸縮改變，會導致腳手架在局部發(fā)生離墻距離偏大的情況，甚至超過標準間距500mm。對于此問題可采取以下處理辦法：

1）針對超出要求間距小于400 mm的部分，在提升完畢以及使用過程中，建議在此處添設懸挑鋼管架。

2）針對超出要求間距400 mm的部分，建議在此位置布置鋼管架，一旦腳手架上升，可將其朝上翻起，同時和主桁架固定好，使其與架體一起上升，提升完畢后，將其向下翻轉(zhuǎn)，搭于建筑物上，由此實現(xiàn)安全防護目標。

支撐系統(tǒng)設于陽臺等部位時，為保證受力符合要求，需要實施以下措施：

1）針對支撐點位置，對螺栓孔進行預埋時，建議添加鋼筋，促使混凝土標號得到提升等方式，繼而提高支撐點部位強度；

2）支撐點下布置頂撐，為桿件提供支撐力，使腳手架整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；

3）對提升梁進行上拉卸荷，以降低其對結(jié)構(gòu)梁的橫向壓力。

4.3 架體擴張與收縮

按照本項目的特征，結(jié)合建筑立面外圈周長的改變以及作業(yè)標準，經(jīng)過比較多種方案，針對主體結(jié)構(gòu)外圍，在其平面上布置38個提升機位。在提升期間，機位點朝著外圍縱向提升，并朝著各邊進行擴張或者收縮。在提升期間較為固定，同時保存一定數(shù)量的活動搭接斷口，其存在2 m的橫向收縮量，斷口間通過腳手架進行連接。架體伴隨著提升，持續(xù)朝外圍擴張；主體結(jié)構(gòu)建設到一定樓層后，架體向內(nèi)收縮。在作業(yè)到適當樓層時，可把機位和架體進行拆除處理，同時基于原位置再次設計防護架體，添加兩個提升點，同其他架體進行連接，伴隨主體結(jié)構(gòu)進行建設。

5 腳手架各核心環(huán)節(jié)的控制

5.1 施工設計方案環(huán)節(jié)的控制

按照本項目的結(jié)構(gòu)特征，腳手架的專項建設方案應具備針對性，同時滿足現(xiàn)行標準的要求。因此，制訂方案時，應使腳手架達到性能指標的同時，開展全面論證，吸納專家意見且逐一進行落實，繼而確保滿足專項建設方案[3]。

5.2 架體安裝搭設環(huán)節(jié)的把控

腳手架架體在提升期間，顯著的特征便是需同步進行三維空間活動，即架體縱向運動、橫向移動以及架體朝著外圍擴張或者收縮。所以，安裝搭設腳手架架體期間，需要組織專人全面根據(jù)方案作業(yè)，同時開展全過程監(jiān)督檢查，在前一道工序滿足要求之后，才能開展后一道工序建設。

5.3 架體利用環(huán)節(jié)管控

該腳手架利用環(huán)節(jié)涉及兩個階段：靜止和提升。在提升過程中，腳手架架體需完成多個操作，如擴張以及收縮等，同時在架體提升期間，搭接鋼管將出現(xiàn)交叉平移運動，增加了腳手架架體的運行監(jiān)控難度，所以，在施工期間需要仔細排查危險源，第一時間消除隱患，保證每一次提升都能順利完成。

6 結(jié)語

伴隨建筑結(jié)構(gòu)設計的多樣化，腳手架結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)相應的改變，比如，與墻體間的距離變大，會導致支撐梁變長，提升梁相比于標準長度有所縮短，其長需小于標準1.5 m；架體形狀復雜部位，不能選擇定型桁架，需布置鋼管腳手架，取代桁架式腳手架，從而使腳手架的搭建能夠符合建筑的施工需求，保證施工作業(yè)順利開展，確保施工人員的人身安全。