異形曲面建筑的外腳手架選型與施工

蔣風紅 黃沛林 藍杭焜 田惠文 周 陽 張漢杰

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

1 工程概況

某項目位于上海市，總建筑面積216 211.58 m2。4棟單體均為框架剪力墻結構（圖1）。其中2棟單體樓為類球形建筑，總計8層，1層層高為6.95 m，2～8層層高為4.20 m，屋面層層高為4.35 m。其中4～5層面積最大，往上和往下結構往里收，面積減小。2C樓2層樓層板厚180 mm，3～7層樓層板厚130 mm，8層樓層板厚120 mm，屋面板厚150 mm。大梁主要為2層和3層核心筒區域的連梁。

圖1 異形曲面外形建筑效果圖

項目另外2棟單體樓為弧形曲面建筑，總計9層，1層層高為5.75 m，2～8層層高為3.30 m，9層層高為3.35 m，屋面層層高為4.50 m。圓弧建筑1層從下往上，結構邊緣往里遞收。2G樓樓層板厚120 mm，局部屋面部分板厚150 mm。樓板使用荷載不大，樓層梁截面尺寸較小。

為保證工期、施工質量與施工安全，根據工程特點，結合現場施工條件，經過比較、篩選，將布置2種不同的腳手架，分別應對4棟單體的2種不同異形曲面。

2 外腳手架布置方案

2.1 類球形建筑外腳手架布置方案

工程中2棟單體樓為類球形建筑，剖面呈橢圓形（圖2），傳統外腳手架垂直搭設方法會造成樓層面拉結距離過遠，造成施工不便的同時也使得成本費用增加，因此需要對搭設方式進行優化（圖3、圖4）。

圖2 類球形單體外觀

圖3 外腳手架平面布置示意

腳手架布置選擇雙排落地腳手架，一般項目結構澆筑完成以后，相應區域模架將會拆除，結構臨邊就沒有保護了。對于本工程，1～5層兼作外架的支撐架不拆除，略微調整之后當作外架使用，圖4中紅色區域就是支撐架，只是兼作了下面幾層施工期間的外架、結構澆筑以后的外防護及外架到主體結構之間的通道。該支撐架不具備通常要求的外腳手架所需要的功能。5層以上則緊貼上層結構邊緣，將腳手架搭設在樓層面上，建筑面平坦一側可依照傳統腳手架搭設方法直接將腳手架搭設在地面上[1-2]。

圖4 外腳手架剖面示意

腳手架搭設采用φ48 mm×3.0 mm鋼管，搭設高度約35.35 m，雙立桿通長設置；立桿縱距1.50 m，橫距1.05 m；大橫桿步距1.80 m，大橫桿設置在立桿內側；縱向掃地桿距立桿底端200 mm，橫向掃地桿緊靠縱向掃地桿下方布置；內排立桿距墻面300 mm；剪刀撐連續設置；每步扶手欄桿設置2道，高度分別為1.20 m、0.60 m；鄰近作業層以下3步均設踢腳板，其高度為200 mm；每根橫向水平桿上設2道縱向水平桿；連墻件三步三跨設置，預埋鋼管雙扣件固定。

由于結構樓層4～5層面積最大，向外凸起距離最遠，因此考慮依憑4～5層結構邊緣搭設外腳手架為最理想的布置方案，而1～4層使用模板支撐架代替腳手架，既節省了人工成本與材料成本，同時又避免了重新搭設腳手架造成的時間浪費。

2.2 弧形曲面建筑外腳手架布置方案

弧形曲面建筑整體外觀在平面上呈現出弧形效果，立面上由低到高一側弧長依次縮短（圖5），腳手架根據建筑外形進行設置（圖6、圖7）。

由于工程特殊性，建筑結構邊緣緊靠地下室外墻，如果采用雙排落地腳手架，則會影響地下室外墻土方回填，所以采用型鋼懸挑腳手架。不靠近地下室外墻處可直接使用帶有一定弧度的橫桿的雙排落地腳手架搭設。使用型鋼懸挑腳手架處1～5層頂為1挑，5～9層頂為1挑，即5層以上為2挑，5層以下為1挑。

雙排落地腳手架采用φ48 mm×3.0 mm鋼管，搭設高度約34 m，雙立桿通長設置，搭設參數同類球形建筑的外腳手架，連墻件兩步三跨設置，預埋鋼管雙扣件固定。

型鋼懸挑腳手架采用18#工字鋼，建筑物外懸挑長度1.45 m，建筑物內錨固段長度2.05 m，搭設參數同類球形建筑的外腳手架，連墻件兩步三跨設置，預埋鋼管雙扣件固定；型鋼總長度3.50 m，型鋼梁間距按懸挑架架體立桿縱距設置，每一縱距設置一根。

建筑外表面為弧形曲面，因此采用帶弧度的水平橫桿，按要求搭設（圖8）。

圖5 弧形曲面單體外觀

圖6 外腳手架平面布置

3 外腳手架布置的構造與搭設拆除要求

3.1 立桿基礎

本工程2G、2H樓單體一部分采用落地式雙排腳手架，基礎為相應已完成結構樓板（厚500 mm），地基承載力標準值4 000 kN/m2，基礎底面擴展面積0.250 m2，地基承載力調整系數1.00，承載力滿足外腳手架搭設要求；另一部分采用型鋼懸挑腳手架，基礎為型鋼梁，搭設在結構樓板上。

本工程2C、2F樓落地式雙排腳手架的基礎為相應已完成結構樓板；地基承載力滿足外腳手架的搭設要求；其中2F樓南側落地式雙排腳手架立桿基礎為：在基坑外回填土頂面澆筑厚100 mm的C30素混凝土，且立桿底部設置10#槽鋼。

圖7 外腳手架剖面

圖8 外腳手架局部布置

3.2 立桿

腳手架的底部立桿采用不同長度的鋼管參差布置，使鋼管立桿的對接接頭交錯布置，高度方向相互錯開500 mm以上，且要求相鄰接頭不應在同步同跨內，以保證腳手架的整體性。立桿應設置縱橫方向掃地桿，連接于立腳點桿上，離底座20 cm左右。立桿的垂直偏差應控制在不大于架高的1/400。

3.3 大、小橫桿

大橫桿在腳手架高度方向的間距為1.8 m，以方便立網掛設，大橫桿置于立桿里面，每側外伸長度為150 mm。

外架按立桿與大橫桿交點處設置小橫桿，設置在大橫桿下方，兩端固定在立桿上，以形成空間結構整體受力。

3.4 剪刀撐

外腳手架外側立面連續設置剪刀撐，并應由底至頂連續設置。剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接，搭接長度不小于1 m，應采用不少于2個旋轉扣件固定。剪刀撐斜桿應用旋轉扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉扣件中心線離主節點的距離不宜大于150 mm。

3.5 連墻件

2C、2F樓連墻件采用三步三跨，豎向間距5.4 m，水平間距4.5 m；2G、2H樓連墻件采用兩步三跨，豎向間距3.6 m，水平間距4.5 m。拉結點在轉角范圍內和頂部處加密，即在轉角l m范圍以內按垂直方向每3.6 m設一拉結點。拉結點應保證牢固，防止其移動變形，且盡量設置在外架大小橫桿接點處。

3.6 防護設施

腳手架外側使用建設主管部門認證的合格綠色密目式18#鉛絲張掛安全網封閉，且將安全網固定在腳手架外立桿里側。腳手架外側必須設高1.2 m、0.6 m的防護欄桿和高20 cm擋腳桿，頂步防護欄桿不少于2道，高度分別為0.9 m和1.3 m。鄰近作業層以下3步及懸挑腳手架最底步均設踢腳板，其高度為200 mm。其斜道每步均設踢腳板。腳手架內側形成臨邊的（如遇大開間門窗洞等），在腳手架內側設高1.2 m的防護欄桿和高20 cm擋腳桿[3-5]。

3.7 腳手架的搭設

1）落地腳手架搭設的工藝流程為：材料配備→定位放線→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿（擱柵）→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護欄桿、踢腳板→扎安全網。

2）型鋼懸挑雙排腳手架搭設的工藝流程：材料配備→懸挑型鋼→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿（擱柵）→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護欄桿、踢腳板→扎安全網。

3）定距定位：根據構造要求在建筑物四角用尺量出內、外立桿離墻距離，并做好標記；用鋼卷尺拉直，分出立桿位置，并作好立桿標記；墊板、底座應準確地放在定位線上，墊板必須鋪放平整，不得懸空。

4）在搭設首層腳手架過程中，沿外腳手架通長每框架格內設1道斜支撐，待該部位腳手架與主體結構的連墻件可靠拉接后方可拆除。當腳手架操作層高出連墻件2步時，宜先立外排，后立內排。

3.8 腳手架的拆除

腳手架拆除應該密切配合幕墻安裝進度，若遇無法操作需要局部調整時，應遵循先加固后調整原則。此外，拆除應嚴格遵守由上而下、先搭后拆的原則，即先拆拉桿、腳手板、剪刀撐、斜撐，后拆小橫桿、縱向水平桿、立桿。

4 結語

本工程腳手架結合了工程特點，將4棟單體樓分成2種腳手架搭設方式，即為對類球形建筑與弧形曲面建筑的腳手架搭設方法，充分利用已完成的結構樓板作為落地雙排腳手架、型鋼腳手架的搭設基礎，經實踐應用檢驗，已經證明本工程的腳手架搭設方法簡化了施工復雜程度，降低了施工難度，達到縮短工期、節約成本的目的，同時也保證了施工質量、施工安全。