不規(guī)則建筑立面附著式爬架安全施工技術(shù)

鐘儲營

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518000）

近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)與社會的快速發(fā)展，高層建筑的應(yīng)用越來越廣泛[1]。附著式爬架可沿建筑物升降，因此其應(yīng)用不受限于高度，無須翻轉(zhuǎn)架子，一次裝配后可直接使用至主體結(jié)構(gòu)封頂，省去了傳統(tǒng)的鋼管爬架需多次安裝拆裝的步驟，因此，可極大地節(jié)省人力和材料，而且與傳統(tǒng)的鋼管爬架相比，附著式爬架更加安全[2]。高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往為了反映當(dāng)?shù)氐奈幕途?，其立面設(shè)計為不規(guī)則形狀，這給附著式爬架的搭設(shè)帶來更大的挑戰(zhàn)。

已有研究側(cè)重于附著式吊籃受力分析、新型吊籃受力特性分析與試驗、攀爬控制系統(tǒng)的控制方法等，鮮有針對高層建筑不規(guī)則立面的附著式爬架施工技術(shù)。為便于在不規(guī)則立面上使用附著式爬架，在此基礎(chǔ)上，開展高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架安全施工技術(shù)研究。

1 施工難點

對于高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架，存在的主要施工難點如下。

1）立面結(jié)構(gòu)不規(guī)則，無法使用傳統(tǒng)的立桿支架和扣件搭建爬架，需要采用特殊的附著式爬架。

2）附著式爬架的安裝需要固定在建筑物立面上，需要考慮立面的結(jié)構(gòu)和強度，避免對立面造成損壞。

3）附著式爬架的安裝需要在高處進(jìn)行作業(yè)，存在高空墜落、意外碰撞等安全風(fēng)險。

因此，本文對高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架安全施工技術(shù)展開研究，為高層建筑不規(guī)則立面施工質(zhì)量提升提供保障。

2 附著式爬架安全施工

2.1 不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架安裝

為了滿足爬架和起重設(shè)備的固定和安裝要求，必須在建筑物的主體結(jié)構(gòu)中預(yù)留許多孔，并預(yù)先埋入多個螺釘，預(yù)埋螺釘埋設(shè)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 預(yù)埋螺釘埋設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖

在這一階段的施工過程中，應(yīng)根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)、爬架設(shè)計尺寸，對孔洞、螺栓件預(yù)埋點進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計和放樣標(biāo)記，并嚴(yán)格保證在同一外立面上，每一層預(yù)埋點在同一水平面上[3]。以此為依據(jù)，按照圖紙，標(biāo)記進(jìn)行預(yù)埋件的安裝，施工完成后，所有的點位誤差不超過+25mm。在此基礎(chǔ)上，對所有的桿體、連接件、機電設(shè)備、安全防護(hù)裝置等進(jìn)行了驗收和現(xiàn)場測試[4]。確保全部物料設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有尺寸、數(shù)量、性能等問題。待所有的施工準(zhǔn)備工作完成后，再按照程序進(jìn)行附著式爬架的安裝和搭設(shè)[5]。附著式爬架高度以3～4.5 層樓高為標(biāo)準(zhǔn)，整個結(jié)構(gòu)用48mm×3.5mm 的鋼管建造而成，將一階梯式水平儀設(shè)置在底部，吊裝接頭處設(shè)垂直主架，其它部位均為傳統(tǒng)的用扣件固定的爬架安裝結(jié)構(gòu)，其基本構(gòu)造見圖2。

圖2 附著式爬架搭設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖

其中，垂直主體框架主要由外立桿、橫桿、廊道斜桿和軌道內(nèi)側(cè)桿等構(gòu)成，采用法蘭和鋼管焊接固定。在安裝爬架時，要做好載荷監(jiān)測，并根據(jù)以下公式計算出風(fēng)荷載

其中，wk表示風(fēng)荷載；k表示風(fēng)壓系數(shù)；β表示風(fēng)振系數(shù)；μs和μz分別表示風(fēng)荷載的體型系數(shù)和高度變化系數(shù)；w0表示基本風(fēng)壓。在此基礎(chǔ)上，確定附著式爬架在風(fēng)荷載的作用下位移量可接受范圍，在施工中嚴(yán)格按照范圍完成施工，確保工況條件的穩(wěn)定，降低施工風(fēng)險。

除此之外，還要考慮恒荷載和活荷載的作用。恒載主要包括各個構(gòu)件的自身重力、面層重力以及班底抹灰自重等，利用PKPM 軟件可以實現(xiàn)對構(gòu)件自重的計算，并結(jié)合式（2)確定恒荷載具體數(shù)值

其中，W表示構(gòu)件自重；η表示其他重力。活荷載的取值可結(jié)合高層建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)獲得。

2.2 爬架提升施工

在進(jìn)行附著式爬架施工時，爬架提升是一個極其重要的操作步驟。如果爬架提升工作沒有得到有效地實施，不僅難以達(dá)到現(xiàn)場高精度定位的要求，還可能造成重大的施工安全事故。因此，在這一環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用中，一定要嚴(yán)格確保過程的正確性和工藝的合理性。在進(jìn)行爬架提升的過程中，對升降臺進(jìn)行預(yù)緊力處理。預(yù)緊力完成后，拆下爬架本體的下拉條、吊腳接頭和下絕緣裝置。在提升方向上檢查、清除障礙[6]。然后，把爬架主體抬升到工作面上，對工作平臺的空間位置進(jìn)行精確調(diào)整。起吊就位后，安放下拉條，固定吊腳，護(hù)網(wǎng)，硬拉結(jié)，翻板翻扣固定。

在整個吊裝過程中，要對每一個安裝部件和限位裝置進(jìn)行檢驗[7]。如果確定沒有問題，就可以開始進(jìn)行建筑外立面施工，這樣就可以完成爬架提升，為后續(xù)施工提供一個平臺支撐。在提升過程中，為避免爬架出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，采用導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)作為爬架提升的防傾結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。

圖3 爬架提升防傾結(jié)構(gòu)示意圖

在提升的過程中，承載力設(shè)計表達(dá)式為

其中，γ0表示結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；S表示荷載效應(yīng)；η表示結(jié)構(gòu)抗力。隨著爬架的提升，其升降動力裝置、吊具、索具等都需要按照容許應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計和計算。針對不規(guī)則立面，架體沿建筑周向設(shè)置多個，相鄰架體可在輪廓不變時抵接，在輪廓變化時脫離。翻版組件設(shè)置相鄰兩個架體之間，翻版組件可在相鄰架體抵接時首期，在脫離時展開并連接。

2.3 爬架拆除

在不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)高層建筑中，采用附著式爬架技術(shù)，完成了其整體施工任務(wù)后，需進(jìn)行爬架及其輔助設(shè)備的拆除[8]。在拆除爬架的時候，應(yīng)該將爬架抬起到高空的指定位置，或者是放下到最底層的案例工程中，以充分保證施工的安全，可以選擇沿著建筑的外立面下降到最底層之后，再進(jìn)行爬架的拆除工作。拆解之前，必須有地面工作人員對拆解的區(qū)域進(jìn)行看護(hù)和保養(yǎng)，確定場地的情況符合拆解要求后，才能拆解爬架的各個構(gòu)筑物。

在拆解時，采用由上到下的順序。首先，將吊桿上的吊桿結(jié)構(gòu)拆下，然后將電力起重設(shè)備拆下。在此之后，再移除橫向的柱子和連接點[9]，從而完成了對爬架主題結(jié)構(gòu)的逐層拆除。拆下橫梁后，再拆下架身底部的密封件。最后，對各部件進(jìn)行清點，并進(jìn)行竣工驗收。

3 實例應(yīng)用分析

通過上述論述，從理論方面完成了對高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架的施工技術(shù)設(shè)計，為了驗證該施工技術(shù)的實際應(yīng)用可行性，以某高層建筑建設(shè)施工項目為例，開展對其實例應(yīng)用分析。該建筑外立面為不規(guī)則的弧形設(shè)計形式，立面表面差距最大值為16.3m。建筑正面以石材+鋁板+玻璃幕墻的組合，體現(xiàn)豐富質(zhì)感。立面外裝飾層采用弧形石材+金屬線條的搭配設(shè)計方案。弧形立面長度最長為156.3m，最短為89.24m。工程概況信息如表1 所示。

表1 工程概況信息記錄表

該高層建筑工程項目為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于一類高層建筑。針對該項目的結(jié)構(gòu)特點，對第一標(biāo)準(zhǔn)層之上4～22 樓的外護(hù)架采取不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架施工。該項目標(biāo)準(zhǔn)層的長度是51.25m，寬度是28.20m，標(biāo)準(zhǔn)層的面積是1 324m2。該爬架的主體結(jié)構(gòu)是由扣件鋼管組成的，其高度為16.38m，寬度為0.9m。圖4 為該高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架剖面圖。

圖4 高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架剖面圖

結(jié)合上述工程概況對施工技術(shù)應(yīng)用后的情況進(jìn)行記錄，并從爬架結(jié)構(gòu)抗力角度對施工技術(shù)是否具備安全性進(jìn)行探究。

隨機選擇施工中5 個附著式爬架作為研究對象，并分別編號為FP-#01、FP-#02、FP-#03、FP-#04、FP-#05。針對其各自的結(jié)構(gòu)抗力進(jìn)行測定，并將測定結(jié)果記錄如表2 所示。

表2 附著式爬架結(jié)構(gòu)抗力測定結(jié)果

從表2 中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，各個附著式爬架結(jié)構(gòu)抗力均高于結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值，因此說明采用本文上述設(shè)計的施工技術(shù)在具體應(yīng)用到施工中能夠保證安全性，具備實際應(yīng)用可行性。通過本文提出技術(shù)的應(yīng)用有效降低了施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險，保障了施工人員的生命安全和身體健康，為更多帶有不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)的高層建筑的施工，提供了可行的解決方案和技術(shù)支持，有利于推動行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。

4 結(jié)語

通過本文上述研究，針對高層建筑不規(guī)則立面結(jié)構(gòu)附著式爬架，提出了一種全新的施工技術(shù)，并通過實例驗證了該技術(shù)可行性。