框剪結(jié)構(gòu)高層建筑新型懸挑提升架設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)

李建國 聞兵 苑宗雙 劉建橋

摘要：腳手架作為建筑施工必不可少的輔助工具，其型式構(gòu)造也應(yīng)突破傳統(tǒng)的方式，不斷求新，才能適應(yīng)不斷變化的建筑造型。文中對比了常用的幾種懸挑架形式，通過某框剪結(jié)構(gòu)高層建筑中設(shè)計并應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)外腳手架，介紹了一種新型懸挑提升架的設(shè)計及應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：高層框剪結(jié)構(gòu)；懸挑架；鋼管；拉桿；單排腳手架

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0063-03

一、工程概況

某框剪結(jié)構(gòu)高層建筑工程，地上22層，地下2層，高81.63m。包括主樓和裙樓。主樓平面呈正三角形，外緣邊長39.9m，在三角形的角部各設(shè)梯高為6.8m的直角梯形筒體呈鼎足式，南角為4#筒，北側(cè)西角與東角分別為2#、3#筒。2#、3#筒和2#、4#筒間均為框架結(jié)構(gòu)，柱距7.0m，柱跨6.8m，框架外挑出長2.0m貫通的陽臺，而3#、4#筒間為凹進(jìn)8.4m的外敞式空曠天井。在正三角形的形心部位設(shè)計有一底邊10.45m的正梯形芯筒（1#筒），筒內(nèi)設(shè)觀光電梯及候梯廳等，使建筑成為筒中筒結(jié)構(gòu)。芯筒的外側(cè)即空曠天井。

二、腳手架方案選擇

如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，對腳手架的搭設(shè)要求較高。常規(guī)腳手架搭設(shè)方式有電動提升架、支撐桿式懸挑腳手架和型鋼挑梁式懸挑腳手架三種。如果采用電動提升架，雖然有升降自如、安全可靠、不占工序時間和塔吊吊次的優(yōu)點，但其費用較高，不經(jīng)濟；如果采用常用的支撐桿式挑腳手架，其支撐桿受壓，極易失穩(wěn)，安全性不好；而如果采用目前常用的型鋼挑梁式挑腳手架，挑梁為型鋼，重量大，提升時挑梁隨同架子吊離樓層再伸入下一樓層，由于架體較重，吊裝提升費時多，施工難度較大，安全性也不理想。綜合以上幾種腳手架的優(yōu)缺點，針對建筑物的結(jié)構(gòu)特點，我們在筒體和框架部位，改進(jìn)了國內(nèi)常用的懸挑腳手架，設(shè)計了新型掛架和新型懸挑提升架。本文僅就新型懸挑提升架的設(shè)計應(yīng)用作以介紹（以后簡稱新型

挑架）。

三、新型挑架的構(gòu)造和特點

（一）新型挑架的構(gòu)造

新型挑架的構(gòu)造極其簡易，主要由地錨、挑桿、壓覆桿、拉桿、受力連桿、單排架組成。所有部件均由Ф48×3.5鋼管用十字扣件連接而成（見圖1）。其置于挑桿上的架子高9.9m，囊括了施工層、養(yǎng)護(hù)層和拆模層三個樓層（標(biāo)準(zhǔn)層層高3.3m）。架外側(cè)沿架體全高用密孔安全網(wǎng)封閉并嚴(yán)密兜底，以保證各層作業(yè)安全和拆模層不發(fā)生落物傷人和墜落事故。

（二）新型挑架的特點

1．受力合理，安全可靠。由圖1中可清楚看出其上挑桿為零桿，下挑桿雖為壓桿，但其內(nèi)力甚小且桿件較短，不存在失穩(wěn)問題。主要受力桿件為拉桿，因而受力合理。保證新型挑架安全可靠的關(guān)鍵是防止扣件滑移。施工規(guī)范規(guī)定一個十字扣件允許荷載為6kN，作為結(jié)構(gòu)架荷載限值為3kN/m2，裝修架為2kN/m2。新型挑架拉桿桿距1.8m，傾角約70o（按層高3.3m考慮），如按兩層同時滿載荷，超載系數(shù)取1.2，自重忽略不計，可計算出用單扣件緊固的拉桿內(nèi)力達(dá)6kN時的挑架最大外伸長度lmax：

結(jié)構(gòu)架：lmax=6×sin70°/（3×1.8×1.2）=0.9m

裝修架：lmax=6×sin70°/（2×1.8×1.2）=1.3m

本工程根據(jù)需要僅挑出0.8m，小于上述最大外伸長度，故扣件受力符合規(guī)范要求，因此新型挑架無論用做哪種架體均安全可靠。

2．外伸可調(diào)，搭高不限。由前面分析可見，挑架外伸長度可根據(jù)工程需要在允許范圍內(nèi)自由調(diào)動。由于拉桿的潛力很大（允許受拉值為90kN），當(dāng)需要同時施工的層數(shù)增多，施工荷載增大時，可以使用雙扣件拉桿或單扣件逐層設(shè)拉桿卸荷，如此可以做到單排架子的搭設(shè)高度不受限制。

根據(jù)工程實際需要，我們在標(biāo)高63.51m以上沒有再進(jìn)行提升，而是在原挑架的基礎(chǔ)上逐層接高，直至結(jié)構(gòu)封頂，單排架子總高度達(dá)到19m。

3．提升靈活，不占工期。由于單排架子高度同時考慮了三個樓層，使挑架提升時間有了較大的靈活性：每個樓層的施工周期為5～6天，而每提升一片架子所需時間約15min，可以在施工周期內(nèi)的任意時刻進(jìn)行。這樣，就可以見縫插針，充分利用塔吊空閑時間，或午休、班前逐片完成而不是集中提升。我們堅持了這一原則，使得挑架提升工序完全不占用塔吊吊次，不占工期，施工組織得到了最大的優(yōu)化。

4．整體吊升，快速節(jié)約。由于提升的僅是單排腳手架，重量輕，無任何附帶構(gòu)件，吊起后呈自然垂直狀態(tài)，故而可以進(jìn)行大片整體吊升，如此不僅安裝速度快，還大大地減少了吊車吊次，本工程原方案將預(yù)組寬度定為14m，但因場地不夠而改為6～9m。

5．節(jié)省材料，經(jīng)濟實用。新型挑架的用料僅為電動提升架的1/5，為挑梁式和支撐桿式挑架的1/2，能大幅度節(jié)省材料，提高經(jīng)濟效果。

四、工藝流程

在計劃搭設(shè)挑架的樓層上逐層預(yù)埋Ф12地錨，當(dāng)預(yù)埋完兩層后依次進(jìn)行覆壓桿、挑桿、受力連桿和拉桿的安裝，所有桿件一律使用十字扣件進(jìn)行連接。同時在地面進(jìn)行單排架子的預(yù)組裝，并將組裝好的架子及時用塔吊吊升，安裝在兩層樓板的挑桿上，用直角扣件把緊，使架子有一個樓層的錨固高度（流程見圖2）。當(dāng)拆模層拆模完畢，即可將單排架子提升一個樓層（原養(yǎng)護(hù)層成為拆模層），開始下一個循環(huán)。

五、經(jīng)濟效益比較

經(jīng)過實踐證明，采用新型挑架不僅省去了租賃電動提升架的36萬元費用，而且節(jié)省腳手管44t（電動提升架約需腳手管50t，新型挑架約用腳手管6t）。按照每噸3.65元/天的租金計算，結(jié)構(gòu)施工8個月，8×30=240天，砌筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工期為10個月，10×30=300天。故使用新型挑架的時間共計540天。使用新型挑架可比電動提升架節(jié)約36+3.65×44×540/10000=44.67萬元。

挑架總數(shù)為10片，而吊升10片挑架完全利用塔吊空閑、午休或班前等時間完成，具備了電動提升架不占用工序時間，不占用塔吊吊次的優(yōu)越性，而且使塔吊的利用率提高，從而在無形中節(jié)約了資金，降低了成本。

六、結(jié)語

隨著我國城市建設(shè)步伐的加快，以及人們對傳統(tǒng)火柴盒式建筑的審美疲勞，超高層、曲線形、異型等更美觀新奇的建筑造型逐步從設(shè)計師的頭腦進(jìn)入普通大眾的視野，而腳手架作為建筑施工必不可少的輔助工具，其型式構(gòu)造也應(yīng)突破傳統(tǒng)的方式，不斷求新，才能適應(yīng)不斷變化的建筑造型。新型懸挑提升架是課題組根據(jù)新華大廈工程特點量身設(shè)計的一種新型懸挑提升架。它充分利用了常見的腳手鋼管耐壓性能欠缺而抗拉性能優(yōu)越的特點，在懸挑架形式設(shè)計上使得主要受力桿件為受拉桿，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，同時，單排腳手架與挑桿簡便的扣件連接方式以及單元三層式的設(shè)計，使得應(yīng)用時能夠隨著結(jié)構(gòu)隨時提升，方便靈活，相比常規(guī)的電動提升架來說，在大大降低了施工成本的同時，又具有其所有的優(yōu)點；相比常規(guī)的型鋼挑梁式懸挑架來說，結(jié)構(gòu)更合理，施工更簡便。新型懸挑提升架在新華大廈中的成功應(yīng)用，充分證明了它是一種既輕便靈活又安全經(jīng)濟的新型腳手架，能夠適用于高層混凝土框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)主體及砌筑工程施工。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李建國（1976-），甘肅天水人，中國二十二冶集團(tuán)有限公司高級工程師，研究方向：建筑施工；聞兵（1977-），遼寧沈陽人，沈陽農(nóng)墾建設(shè)集團(tuán)公司高級工程師，研究方向：建筑施工；苑宗雙（1978-），河北滄州人，中國二十二冶集團(tuán)有限公司高級工程師，研究方向：建筑技術(shù)開發(fā)；劉建橋（1977-），遼寧沈陽人，沈陽農(nóng)墾建設(shè)集團(tuán)公司高級工程師，研究方向：建筑設(shè)計。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）