附著式腳手架體系的驗(yàn)算及其在高層建筑施工中的運(yùn)用

劉學(xué)兵

（北京建工路橋集團(tuán)有限公司，北京）

在現(xiàn)代高層建筑施工中需要搭設(shè)臨時(shí)操作平臺(tái)，在滿(mǎn)足高空作業(yè)需要的同時(shí)也能起到安全防護(hù)作用。相比于懸挑式腳手架，附著式腳手架具有安全性能更高、總體成本偏低、易于安裝和拆卸等多方面的優(yōu)勢(shì)。在應(yīng)用附著式腳手架時(shí)，一方面要做好受力分析，包括穩(wěn)定性驗(yàn)算、抗彎強(qiáng)度和抗彎撓度驗(yàn)算、抗傾覆驗(yàn)算等，根據(jù)計(jì)算結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為附著式腳手架的搭設(shè)提供依據(jù)；另一方面，還要熟悉附著式腳手架的安裝流程，以及龍骨板安裝、安全網(wǎng)固定、架體提升與拆除等技術(shù)要點(diǎn)，滿(mǎn)足高層建筑安全施工的需要。

1 工程概況

某辦公樓占地總面積22 040.6 m2，建筑高度118.4 m，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。共32 層，其中地下2層，主要為地下車(chē)庫(kù)和設(shè)備用房；地上30 層。建筑外形規(guī)整，考慮到傳統(tǒng)腳手架無(wú)法滿(mǎn)足穩(wěn)定性和安全性需要，選用了附著式腳手架。

2 附著式腳手架體系的驗(yàn)算

2.1 附著式腳手架荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算

本項(xiàng)目中使用的附著式腳手架體系由導(dǎo)軌、龍骨、承重輪、翻板、防護(hù)網(wǎng)等組成，恒荷載合計(jì)29 602.3 N，見(jiàn)表1。

表1 附著式腳手架恒荷載統(tǒng)計(jì)

活荷載方面，只要考慮風(fēng)荷載與施工荷載2 部分。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取1.0 kN/m3，當(dāng)腳手架處于升降狀態(tài)時(shí)以0.5 kN/m3計(jì)。風(fēng)荷載的計(jì)算公式為

式（1）中，W 表示風(fēng)荷載；γ 表示活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，為1.0 kN/m3；μ1表示安全網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)，以1×10×10鋼網(wǎng)為例，取1.06；μ2表示高度修正系數(shù)，根據(jù)本項(xiàng)目建筑高度取2.64；w表示基本風(fēng)壓，取項(xiàng)目所在地的基本風(fēng)壓，為450 N/m2。將各項(xiàng)數(shù)據(jù)帶入上式后，求得W 值為1 259.3 N/m2。再根據(jù)活荷載計(jì)算公式

式（2）中，β 表示活荷載系數(shù)，這里取1.4；q 表示腳手架的最大跨度，本項(xiàng)目中為6 m；L 表示前后2 根立桿的間距，這里取0.6 m；C 表示層數(shù)，為3 層；γ 同上。將各項(xiàng)數(shù)值帶入上式后，求得P 值為30 240.0 N。

2.2 龍骨板矩形管抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算

本項(xiàng)目中附著式腳手架體系相鄰2 根豎龍骨之間的距離為2 m，龍骨板自身的寬度為0.6 m，自重為0.4 kN，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3 kN/m2。根據(jù)下式求得龍骨板的設(shè)計(jì)荷載

式（3）中，S 表示龍骨板的設(shè)計(jì)荷載；β1表示恒荷載系數(shù)；β2表示活荷載系數(shù)；S1表示龍骨板的自重（恒荷載）；S2表示龍骨板的活荷載，可通過(guò)下式求得

式（4）中，L 和B 分別表示龍骨板的長(zhǎng)與寬；γ 表示活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，代入數(shù)據(jù)可以求得S2值為3.6 kN，進(jìn)而求得S 值為5.71 kN，2 m 長(zhǎng)龍骨板結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 龍骨板示意

結(jié)合圖1，設(shè)計(jì)荷載是均勻分布在2 m 長(zhǎng)的龍骨板上，因此龍骨板的線(xiàn)荷載為5.71 kN/2 m=2.76 kN/m，此時(shí)龍骨板的最大彎矩可根據(jù)下式求得

式（5）中，q 表示線(xiàn)荷載，即2.76 kN/m；L 表示龍骨板的長(zhǎng)度，即2 m。將數(shù)據(jù)帶入上式后可以求得Kmax的值為0.69 kN·m。該彎矩被2 根相同形狀的方形管分擔(dān)，此時(shí)彎曲應(yīng)力σ 的計(jì)算公式為

式（6）中，Y 表示單根方形管的抗彎截面系數(shù)，這里取6.5 cm3，求得σ 值為0.053 kN/mm2，即53 N/mm2，小于設(shè)計(jì)方案中規(guī)定的200 N/mm2，故抗彎強(qiáng)度滿(mǎn)足要求[1]。

3 附著式腳手架體系在高層建筑施工中的運(yùn)用

3.1 附著式腳手架的參數(shù)

本項(xiàng)目中附著式腳手架的基本參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 附著式腳手架的基本參數(shù)

為保證高空作業(yè)安全，對(duì)附著式腳手架采取了以下防護(hù)措施：

第一，走道板和防護(hù)翻板均選擇防滑花紋鋼板，這類(lèi)材料具有強(qiáng)度高、耐沖擊、摩擦阻力大等特點(diǎn)，在高層建筑外墻施工中起到了較好的安全保護(hù)作用。

第二，底部封閉選擇內(nèi)挑加寬走道板，具有安裝方便、內(nèi)側(cè)間隙小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，保證高空作業(yè)人員的安全。

第三，立面封閉選擇不銹鋼沖孔網(wǎng)，采用焊接方式固定在鋼結(jié)構(gòu)上，具有耐腐蝕、抗沖擊等特點(diǎn)，提高了安全保護(hù)效果[2]。

3.2 附著式腳手架的安裝

進(jìn)行場(chǎng)地平整后澆筑一層混凝土使地面硬化，在硬化地面上按照水平間距5.0 m、垂直間距3.5 m 搭設(shè)附著式腳手架系統(tǒng)平臺(tái)，然后鋪設(shè)第一道龍骨板。依次安裝下節(jié)導(dǎo)軌、豎龍骨、輔助龍骨，安裝完畢后對(duì)照施工圖紙的要求檢查偏差是否在允許范圍內(nèi)，如果偏差較大要立即調(diào)整。豎龍骨采用100 mm×50 mm×4 mm 的方形焊管，輔助（橫）龍骨采用80 mm×30 mm×4 mm 的方形焊管，橫豎龍骨之間設(shè)置40 mm×40 mm×3 mm 的斜拉桿，發(fā)揮支撐、加固作用。相鄰兩片龍骨板之間使用M16 螺栓進(jìn)行固定，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 龍骨板的組裝示意

完成第一道龍骨板的安裝后，按照相同的施工方法繼續(xù)開(kāi)展第二道龍骨板的安裝，注意讓兩道龍骨板的垂直距離等于標(biāo)準(zhǔn)層高[3]。在第一道和第二道龍骨板之間加裝安全網(wǎng)，同樣使用M16 螺栓機(jī)構(gòu)安全網(wǎng)與上下龍骨板連接、固定，至此完成第一層架體的安裝，如圖3 所示。

圖3 安全網(wǎng)的組裝示意

在完成第一道附墻件的安裝后開(kāi)始卸荷，然后依次安裝中節(jié)導(dǎo)軌、豎龍骨、橫龍骨，按照上述施工方法完成第2 層架體的安裝。根據(jù)樓層的設(shè)計(jì)高低，每一個(gè)提升點(diǎn)位上安裝4 根導(dǎo)軌，覆蓋5 層樓板。在建筑結(jié)構(gòu)上固定3 對(duì)抓鉤狀導(dǎo)輪組與導(dǎo)軌固定，形成由導(dǎo)輪組與附墻支座組成的導(dǎo)向件，導(dǎo)軌與架體平臺(tái)會(huì)沿著導(dǎo)輪組上下移動(dòng)。

完成附著式腳手架主體框架的搭設(shè)后開(kāi)始鋪設(shè)電源。電控柜采取接地保護(hù)措施，設(shè)置漏電保護(hù)裝置，連接到控制臺(tái)的交流主電源總線(xiàn)加設(shè)保險(xiǎn)絲，提高供電的可靠性。使用PVC 管保護(hù)電纜線(xiàn)，并使用扎帶將PVC 管固定在架體上，避免腳手架爬升過(guò)程中電纜受到破壞出現(xiàn)電力中斷。最后檢查電動(dòng)葫蘆是否正常，鏈條有無(wú)翻轉(zhuǎn)、扭曲問(wèn)題，完成各項(xiàng)檢查并確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始附著式腳手架的提升[4]。

3.3 附著式腳手架平臺(tái)的提升

附著式腳手架平臺(tái)的提升流程如圖4 所示。

圖4 附著式腳手架平臺(tái)的提升流程

在提升準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，首先要做好技術(shù)交底，通過(guò)組織開(kāi)展交底會(huì)的方式讓施工人員明確附著式腳手架提升的重難點(diǎn)，掌握架體提升技術(shù)要點(diǎn)和安全管理要點(diǎn)，防止事故的發(fā)生。其次要進(jìn)行一次全面的檢查，明確各負(fù)責(zé)人的檢查項(xiàng)目、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，特別是附墻支撐的安裝情況、防傾覆防墜落裝置的安裝情況。確保臨邊防護(hù)到位，否則不予提升。

在附著式腳手架操作人員全部就位后，班組長(zhǎng)發(fā)出提升指令。操作人員嚴(yán)格按照技術(shù)交底中的相關(guān)要求進(jìn)行腳手架的提升。首次提升要進(jìn)行100 mm 的“試提”，目的是檢查附著式腳手架各部位是否穩(wěn)定，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；在確認(rèn)安全后再繼續(xù)提升。整個(gè)提升過(guò)程中做好密切監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)異常后立即報(bào)告?？偪匕粹o操作員在接收到報(bào)告后，第一時(shí)間切斷電源，中止提升作業(yè)，并由現(xiàn)場(chǎng)的班組長(zhǎng)指派專(zhuān)業(yè)人員檢查問(wèn)題、排除故障，然后再由班組長(zhǎng)重新發(fā)布提升指令[5]。附著式腳手架每次提升高度為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層高，在達(dá)到指定位置后停止提升，平臺(tái)施工人員首先將翻板放下，擰緊螺栓進(jìn)行固定；然后安裝支頂器，在松開(kāi)電動(dòng)葫蘆兩條，將提升掛座安裝到相應(yīng)位置。在本層施工完畢后，重復(fù)上述步驟繼續(xù)提升附著式腳手架。

3.4 附著式腳手架平臺(tái)的拆除

在高層建筑施工完畢后，拆除附著式腳手架。拆除流程及技術(shù)要點(diǎn)如下：拆除斷口處第一片架上方的防護(hù)網(wǎng)，按照從上到下的順序?qū)⑦B接鋼板、斜撐桿、附墻螺栓等依次拆除，最后將架體分離后轉(zhuǎn)移到地面。拆除第二斷口處的第一片架，操作方式同前一步驟，直到完成所有架體的拆除。注意在拆除最后一道龍骨板時(shí)，要檢查網(wǎng)片的連接情況，防止拆除龍骨板時(shí)發(fā)生網(wǎng)片掉落的情況。所有拆除下來(lái)的材料均有塔吊轉(zhuǎn)移到地面。

結(jié)束語(yǔ)

為了滿(mǎn)足高層建筑施工需要，搭設(shè)有龍骨板、安全網(wǎng)和提升裝置組成的附著式腳手架系統(tǒng)，可在垂直方向上沿著導(dǎo)軌自由升降，為施工人員的高空作業(yè)提供了安全的平臺(tái)。通過(guò)受力分析與參數(shù)驗(yàn)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案保證架體穩(wěn)定，同時(shí)嚴(yán)格加強(qiáng)安裝管理和操作控制，切實(shí)保證附著式腳手架的安全使用，為高層施工提供有益幫助。