高層建筑附著式升降腳手架施工技術分析

韋捷亮

中國新興建設開發有限責任公司 北京 100039

隨著現代化城市的不斷發展，建筑技術進步與城市土地資源稀缺，建筑向著大跨度、高層不斷邁進，促進了腳手架的發展。在施工過程中，腳手架能夠為不同高度作業平臺提供可操作性空間，可隨著建筑高度逐層增加搭設。但是高度超過50m后，則必須編制專項施工方案，嚴重受到建筑高度制約，無法達到良好應用效果。

一、附著式升降腳手架概述

1.構造

附著式腳手架以架構而言，由附著支撐系統、架體結構、防傾防墜系統、動力升降系統、防護系統所構成，可將設計專門升降機構固定在建筑物上，且通過機構附著動力設備升降腳手架。此種腳手架具有懸空架體，根據建筑層高設置搭設高度，一般4層樓高[1]。腳手架升降中附著支撐系統屬于重要受力部位，能夠在建筑結構上固緊架體，傳遞荷載；裝置上擁有防傾防墜系統，使得建筑物與腳手架之間保持距離，以水平約束方式提高腳手架穩定性；而動力裝置則可保證施工中腳手架如若受到風荷載、荷載受力不均等影響，可利用該裝置保護腳手架不墜落，為其提供升降動力；防護系統由安全網、扶手桿、鐵絲網構成，可為施工人員提供安全防護。

2.性能

附著式升降腳手架具有安全性、高效性及經濟性特點。安全性在于該腳手架主要通過自身升降系統實現升降，無需像傳統腳手架重復高空搭拆，以免外架工人高空作業增加風險。并且，該腳手架應用多道支座，附著于建筑結構，且每道支座上有防墜防傾裝置，即便動力失效也能夠利用系統迅速鎖定導軌與架體，提高了腳手架安全性；高效性在于提升該腳手架過程中，無需應用塔吊等設備，升降1層僅1.5h即可完成，不會影響建筑施工，與傳統搭設腳手架相比，提高了工作效率；經濟性在于搭設該腳手架后，僅需少量人員即可完成升降，節約了人工，且整體高度不超過5層，鋼管扣件材料也有所減少[2]。

二、工程概況

某高層建筑工程由地下1層和地上27層構成，地下1層為地下車庫，主樓部位包含設備夾層，地上1-27層為高層住宅，建筑總面積約12萬m2。地上住宅面積約10萬m2，地下面積約2萬m2，建筑高度為84m。結構形式為剪力墻結構，設計使用年限為50年。該建筑屬于一類高層住宅建筑，耐火等級均為一級[3]。

高層建筑施工中，擬從第3層預埋，第4層澆筑頂板后吊安裝，應用5步架體13.5m高，覆蓋4.5層建筑樓層，應用附著式升降腳手架，設置平臺周長201.1m，覆蓋總建筑外圍面積513.42㎡。選擇LZC10型附著式升降腳手架，由導軌、附墻導座、腳手架單元、控制、防傾防墜、提升、腳手架單元等系統組成，由工廠制定便于運輸，在現場打開后即可吊裝，結合施工單位安排與建筑結構特點，根據建筑物標準進行升降架布置。

三、高層建筑附著式升降腳手架施工技術應用

該工程建筑主體結構達到施工高度后，施工單位組織人員組裝附著式升降腳手架框架。

1.做好搭設準備

安裝層施工后，應用找平架為該腳手架提供支撐，且在最初施工期間將其臨時放置在雙排外部腳手架上，保證框架外排與內排間距分別為1500mm和200mm。在搭設找平架中，壓實土壤且在其上制成C20混凝土10cm厚。為保證搭設作業順利進行，找平架構造需滿足一定要求，外立桿到建筑結構外側超過1.5m，且安裝保護欄、懸掛密目式安全網，而內立桿外側至建筑結構在0.3m內；找平架內外高度在5mm內，周長閉合差小于10mm，禁止同一直線1m內高度差超過10mm[4]。

2.組裝支撐桁架

完成找平架安裝后，即可安裝水平支撐桁架。通過對架體底部是否存在桁架進行分析（見表1），可知架體底部無桁架最大應力與位移分別為-187 Mpa和15.1 mm，架體底部有桁架，則最大應力與位移分別為-118 Mpa和8.7 mm，有桁架的壓力與位移顯著小于無桁架，表明桁架可減小架體應力與變形，提高腳手架穩定性。

表1 架體桁架應力位移

因此，根據分析設計和組裝支撐桁架，采取標準接頭連接，內外支撐桁架連接后，進行小橫桿組裝與內外支撐桁架連接，保證模數1500mm，桿長度1000mm，并設置50mm的桿，避免其他標準桿長度不足難以搭接。

3.安裝固定附著支柱

工程建筑主體結構提升后，利用固定附墻支座連接建筑物與架體，且從下至上逐步搭設組裝，施工中保證框架僅超過作業層一步，使用直徑48mm的鋼管，其壁厚3.6mm，立桿橫距0.9m，縱距0.5m進行搭設，且依據樓層高度明確步高，組裝架體時大橫桿水平度在20mm以下。主體結構混凝土模板拆除后，將導軌臨時固定部位附著制作拆下，安裝在穿墻螺桿部位，且將其固定，使用螺母與墊圈擰緊穿墻螺桿，墊圈大小需超過50*50*10mm，擰緊所用螺母后，裸露絲扣扣環應超過3個。固定附著制作應填充混凝土表面，使用扣件固定，確保防墜系統工作正常，使用專業工具檢測器可靠性與靈敏性[5]。

4.升降

在混凝土上應用螺栓將吊掛件緊固，從墻體外穿進，通過墊片與螺母緊固螺栓，螺母擰緊后，保證螺栓超過頂端3個螺母絲扣長度，完成固定后在吊掛件上進行電動葫蘆安裝，以保證其受力相同。

5.拆除

升降手腳架至指定高度，即可根據步驟拆除框架，遵循先打后拆原則，從上至下逐步拆除。在此過程中，所有部件應當及時分組，在建筑物中集中放置，運輸至地面，且根據其規格與型號放置，及時維護翻新，在現場繪制安全區，設置安全標語與警告標志，安排人員監護現場，保證所有物料均清理透徹，禁止為方便拆除直接將物料倒向空中，拆除中需要人員更換，則在之前需對拆除情況進行交接，不可任意將腳手架附著支座拆除，在剪刀撐拆除時，需三個人同時作業，先將中間拆除，再拆除兩邊，運送至樓層中。

四、附著式升降腳手架安全驗算

搭設中附著式升降腳手架在找平架上設置，升降中拆除了找平架與腳手架的連接，僅依靠建筑結構與附著支撐連接，其構件是否與設計要求相符對于架體安全性與穩定性具有決定性影響。因此，根據該工程情況對附著支撐結構構件進行驗算。

1.荷載與荷載組合設計

附著式升降腳手架支撐結構驗算應以架體最大承受荷載計算，活荷載У0、荷載沖擊系數У3、荷載不均勻系數У2。

其中，УG為恒荷載分項系數（1.2）；SGK為恒荷載效應標準值；УQ為活荷載分項系數（1.4）；SQK恒荷載效應標準值。

根據上述施工中架體寬度、水平桿步距、立桿間距、架體高度等進行計算，可知施工活荷載為46.8KN，風荷載為0.52KN/㎡。

2.附墻支座驗算

根據《建筑施工工具式腳手架安全技術規范》，驗算附墻支座需根據使用工況進行，設計荷載*沖擊系數rЗ=2.0。工況正常下同一機位要有3個以上附墻支座，荷載效應組合設計值為施工活荷載+永久荷載。根據公式計算：

整體垂直荷載為N=218.6KN，每根螺栓承受剪力V=54.65KN，螺栓校核如下：

通過公式計算后，可知結果為0.58＜1，與要求相符，實際使用時每個主框架對應外墻均進行3個支座安裝。

3.連墻件驗算

計算連墻件軸力公式為N1=N1W+N0，覆蓋區域內連墻件腳手架外側迎風面積為Aw=10.8mm。

風荷載造成的連墻件軸力設計值為N1W=7.86KN，附加水平力N0=5.0KN，軸向力設計值N1=12.86KN。而連墻件承載力設計值Nf=92.7KN＞12.86KN，與要求相符。

4.支座轉換件驗算

腳手架離墻在400-700mm范圍內，需進行轉換件設置，根據700mm最不利情況進行計算。工況正常下，荷載=（施工活荷載+永久荷載）*1.3，每主框架有3個支座，計算支座荷載設計值為P1=56.12KN，P2=38.61KN。

支座轉換件連接螺栓：

轉換件與支座通過螺栓連接，與墻體和支座連接計算相似，該螺栓校驗公式如下：

可知結果為0.92＜1，與要求相符。

通過對附著式升降腳手架安全驗算可知，數據與規范要求相符，可為施工中腳手架安全應用提供保障。

總結：綜上所述，本項目應用附著式升降腳手架，其具有安全性、高效性及經濟性特點，可有效節約人工、材料及設備成本。因此，可將其應用到更多高層建筑施工中，此過程中需做好搭設準備、安裝固定附著支座、升降、拆除及安全管理等工作，為高層建筑順利施工提供保障。