高層鋼框架中心提升式附著升降腳手架應用技術

厲天數

1. 同濟大學土木工程學院 上海 200092；2. 浙江城建建設集團有限公司 杭州 310007

1 工程概況

山西某世紀廣場工程由A、B、C三幢樓組成，其中A樓為1幢30層五星級酒店、B樓為30層生態商務辦公樓，C樓為30層高級公寓式辦公樓，總建筑面積182 373 m2。其中A樓建筑高度為109.55 m，鋼框架-剪力墻核心筒結構，柱子基礎頂至6層采用鋼骨柱，6層以上采用方鋼管混凝土柱，框架梁采用工字鋼梁，樓板采用非壓型鋼板混凝土現澆樓蓋。主體外框架鋼結構采用整體電動式升降腳手架（型號HFA-2001）作為施工防護，整體電動升降腳手架掛結于主體結構型鋼梁上，工程已竣工驗收，整體電動升降腳手架已安全拆除。

2 工藝特點

1）本工程設計了一種用于鋼框架結構非壓型鋼板組合樓蓋結構的中心提升式附著升降腳手架附著裝置，通過該附著裝置將中心提升式附著升降腳手架附著在結構鋼梁上，經設計復核，此附著方式滿足結構鋼梁承載力和架體整體穩定要求。該附著裝置不需采用穿過結構樓板的抱箍式，不影響現澆樓板混凝土支模、鋼筋綁扎等下道工序，具有制作簡單、安拆方便、安全可靠、可周轉使用等特點。

2）針對鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結構設計了一種防傾導向件固定裝置，該固定裝置將防傾覆導軌的支座固定在鋼梁上，不需在結構上安裝預埋件和穿過樓板，不影響現澆樓板混凝土支模、鋼筋綁扎等下道工序，同樣具有制作簡單，安拆方便、安全可靠、可周轉使用等特點。

3）針對鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結構無處埋設連墻件預埋件的難題，設計了一種專用的連墻件，通過該連墻件將架體連接固定在鋼梁上，保證了架體整體穩定性。

4）將斜拉桿與附著裝置連接，架體底部設置承重托架，通過斜拉桿將承重托架與鋼掛板相連接，保證了整體電動升降腳手架的穩定性。

3 工藝原理

3.1 構造組成

中心提升式附著升降腳手架由附著支承機構，架體系統，提升控制系統，防墜、導向防傾安全控制裝置，同步控制系統，電動葫蘆組成。架體系統由豎向框架及水平桁架組成。提升控制系統主要由吊拉桿、升降鋼梁、荷載傳感器組成，電動葫蘆為低速環鏈，額定起重質量不少于7.5 t，升降速度不大于0.20 m/min，電控柜具有點控、群控、急停功能，配置過載、過流的安全保護裝置，具有短路及缺相漏電保護功能。防墜安全控制裝置由防墜拉桿、防墜桿、防墜落安全鎖組成，采用與同步控制系統監控反饋聯動[1,2]。導向防傾安全控制裝置由專用導軌和滑輪組成，導向防傾安全控制裝置與結構固定支座由槽鋼及鋼板夾片組成，中心提升式附著升降腳手架構造如圖1所示。

3.2 技術原理

圖1 中心提升式附著升降腳手架構造示意

1）根據結構外形，在鋼框架外落地腳手架上安裝承重托架、主框架、副框架、提升梁、上拉桿、電動葫蘆、防墜裝置、防傾覆裝置、同步裝置等，并搭設上部架體，將特殊附著裝置——鋼掛板——安裝在鋼框架梁的下翼緣板上，通過斜拉桿將承重托架與鋼掛板相連接，并緊固上下端螺栓，以滿足架體的承載力要求，通過特殊導向防傾固定裝置固定在鋼框架梁的下翼緣板上，從而實現架體的整體提升。

2）根據高層、超高層建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結構特點，常規附著裝置無法固定在結構鋼梁上，并且鋼梁不允許焊接、打孔等方式，本工程的附著裝置通過彎鉤單頭螺桿的彎鉤一端固定在結構型鋼梁下翼緣上，另一端通過吊掛在結構型鋼梁下翼緣上并且兩端已焊接U形掛板的連接板槽鋼預先設置的圓孔，用雙螺母與斜拉桿、耳板牢固地固定在結構型鋼梁上，懸臂鋼梁與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母連接固定在連接板槽鋼上，使懸臂鋼梁牢固地固定在結構型鋼梁上，然后通過斜拉桿、升降梁把架體固定在附著裝置上，懸臂深支座安裝附著裝置方法如圖2所示，斜拉桿支座安裝附著裝置如圖3所示。

圖2 懸臂梁支座安裝附著裝置

3）中心提升式附著升降腳手架導向防傾安全控制裝置通過防傾導向件固定裝置將其固定在結構鋼梁上，在槽鋼一端用2根短槽鋼焊接成水平放置的U字形卡件卡在結構型鋼梁下翼緣上，槽鋼接近中間部位采用螺栓加墊片固定在結構型鋼梁下翼緣上，使防傾導向件牢固地固定在結構型鋼梁上（圖4）。

圖3 斜拉桿支座安裝附著裝置

圖4 防傾導向件固定裝置構造

4 工藝操作要點

4.1 附著支承機構及防傾覆導向件支座制作

4.1.1 附著支承機構設計、制作

附著支承機構由彎鉤單頭螺桿、連接板槽鋼、U形掛板、結構型鋼梁、雙螺母、加強側板、懸臂梁、斜拉桿、斜拉桿耳板組成。利用連接板槽鋼兩端與U形掛板焊接連接，U形掛板U形開口處掛在結構型鋼梁下翼緣上，彎鉤單頭螺桿彎鉤端吊掛在結構型鋼梁，另一端穿過連接板槽鋼預先設置的連接圓孔，連接板槽鋼開口方向腹板處襯加強側板，斜拉桿與耳板通過雙螺母與彎鉤單頭螺桿固定在連接板槽鋼上，懸臂鋼梁一端焊接鋼板并預先留設連接圓孔與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母固定在連接板槽鋼上（圖5），加強側板與連接板槽鋼采用焊接連接[3]。

圖5 附著支承機構制作大樣

4.1.2 防傾覆導向件固定支座設計、制作

防傾覆導向件由第一槽鋼1（6#槽鋼）、第二槽鋼2（6#槽鋼）、第三槽鋼3（6#槽鋼）、第一墊片5（100 mm×100 mm×10 mm）、第二墊片6（70 mm×100 mm×20 mm）、M27螺栓及配套螺母組成，主要利用第一槽鋼的尾部與第一槽鋼、第二槽鋼焊接成水平向U字形卡件。

4.2 架體附著支承機構的安裝

1）附著支承機構通過彎鉤單頭螺桿的彎鉤一端固定在結構型鋼梁下翼緣上，另一端通過吊掛在結構型鋼梁下翼緣上并且兩端已焊接U形掛板的連接板槽鋼預先設置的連接圓孔，用雙螺母與斜拉桿與耳板牢固地固定在結構型鋼梁上，同樣，懸臂鋼梁與彎鉤單頭螺桿通過雙螺母連接固定在連接板槽鋼上，使懸臂鋼梁牢固地固定在結構型鋼梁上，使附著升降腳手架拉結件固定在主體鋼梁下翼緣板上，依靠鋼梁來承受架體提升的豎向荷載和水平荷載（圖6）。

圖6 附著支承機構

2）提升機構由提升梁（8＃槽鋼對焊而成）、拉桿（M27長螺栓，另一端焊接吊耳）、穿墻螺栓（M27）、承重葫蘆等組成，根據結構情況，各提升設備附著點均固定在主體鋼梁下翼緣板上，螺桿安裝垂直度偏差控制在2%以內，螺帽不少于2個。

4.3 電動升降腳手架提升

電動升降腳手架提升作業的升降動態見圖7。

圖7 升降動態

1）提升號令必須明確統一，聽到口令后，立即按動“上升”按鈕。

2）各單元操作架負責人密切注意電動葫蘆運轉、提升速度及承重托架與鏈條拉接情況。

3）升降過程中，若出現異常情況，必須立即停止升降進行檢查，徹底查明原因、消除故障后方能繼續升降。每一次異常情況均應作詳細的書面記錄。

4）升降作業時間需選在下班時間進行作業。

4.4 電動升降腳手架提升后加固工作

將承重托架的2根下拉桿與建筑物連接，安裝好臨時拉結，并將架體底部防護到位。松開電動葫蘆鏈條，松動并脫開上部承重支架的斜拉桿及上部承重支架上的螺栓，用手拉葫蘆將整套提升設備升至下次提升所需位置[4]。整體腳手架交付施工使用時，必須安裝臨時連墻件，連墻件由彎鉤單頭螺桿、拉結掛板、U形掛板、結構型鋼梁、雙螺母、墊片、鋼管連墻件、鋼管扣件、外腳手架內立桿組成，主要利用拉結掛板設置拉結孔，拉結掛板一端與U形掛板焊接連接，U形掛板在U形開口處掛在結構型鋼梁下翼緣上，彎鉤單頭螺桿彎鉤端吊掛在結構型鋼梁，另一端穿過拉結掛板預先設置的拉結孔，彎鉤單頭螺桿穿過拉結孔后再伸入作為連墻桿φ48.3 mm×3.6 mm鋼管，鋼管與拉結掛板頂緊，并與外腳手架內立桿通過鋼管扣件連接，鋼管外側端部用鋼板墊片與彎鉤單頭螺桿采用雙螺母進行緊固（圖8）。

圖8 臨時拉結

5 實施效果

中心提升式附著升降腳手架通過特殊附著裝置附著于結構鋼梁上，滿足了附著架自身質量、架體承載力及穩定性要求，有效地解決了高層建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結構施工的安全圍護問題，具有節約鋼材、節約工期、節約成本等優點[5]。

該腳手架被廣泛應用于高層及超高層建筑建筑鋼框架非壓型鋼板組合樓蓋結構施工中，社會效益顯著；與懸挑腳手架成本相比節省費用27.9萬元，經濟效益明顯。特殊附著裝置由工廠加工制作，并可以多次周轉使用，符合綠色節能、環保要求。