附著式升降腳手架在復(fù)雜形狀建筑物施工中的應(yīng)用研究

裴弼剛，徐宏宇

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

附著式升降腳手架在我國(guó)開(kāi)始應(yīng)用的時(shí)間較晚，但在建筑施工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，具有經(jīng)濟(jì)性及便捷性等特征。附著式升降腳手架通常情況下附在建筑結(jié)構(gòu)之上，通過(guò)自身的升降設(shè)施能夠沿著工程結(jié)構(gòu)自動(dòng)升降，避免傾覆以及墜落問(wèn)題等。它是由架體結(jié)構(gòu)、防傾設(shè)施及升降機(jī)等組成的。本文主要介紹附著式升降腳手架在復(fù)雜形狀建筑物施工中的應(yīng)用。

2 附著式升降腳手架簡(jiǎn)介

2.1 組成

附著式升降腳手架由多個(gè)部分組成，如附著設(shè)備、架體等。附著設(shè)備包括底盤(pán)以及拉桿。如圖1所示，腳手架的架體基于底盤(pán)以及螺栓等穩(wěn)固于建筑上，在升降期間，基于懸挑梁與底盤(pán)等固定在建筑上。電動(dòng)葫蘆主要作為升降系統(tǒng)發(fā)揮作用，基于電氣控制能夠?qū)崿F(xiàn)腳手架的升降。安全設(shè)備包括安全鎖與保護(hù)平臺(tái)等，通過(guò)安全保護(hù)系統(tǒng)能判斷腳手架整體是否出現(xiàn)故障，若發(fā)生故障，可在第一時(shí)間進(jìn)行斷電。防傾覆設(shè)備能夠預(yù)防架體傾覆，通過(guò)導(dǎo)軌使腳手架上升，還能進(jìn)行橫向移位。安全鎖能夠避免架體墜落，確保該腳手架能夠得到正常使用。

圖1 架體構(gòu)造圖

2.2 特點(diǎn)

1）經(jīng)濟(jì)性。高度大于45 m的建筑，均可運(yùn)用附著式升降腳手架。樓層越高，其經(jīng)濟(jì)性就越高。

2）實(shí)用性。能夠運(yùn)用在多種的建筑主體施工中。

3）安全性。借助全智能同步管理以及遙控平臺(tái)，能有效預(yù)防安全事故，同時(shí)借助星輪防墜落設(shè)施，可以有效避免復(fù)位設(shè)施失效，并且對(duì)防護(hù)架體實(shí)施保護(hù)，使其始終在安全狀態(tài)，從而避免出現(xiàn)墜落情況[1]。

2.3 安全要點(diǎn)

針對(duì)附著支承位置，要求建筑混凝土的強(qiáng)度要符合腳手架的設(shè)置規(guī)范；在全部的螺紋連接位置，應(yīng)保證螺母全都擰緊；保證動(dòng)力系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作；針對(duì)全部的碗扣式腳手架，在其連接位置的碗扣應(yīng)保證都已擰緊；全部的預(yù)留螺栓及預(yù)埋件都應(yīng)滿足有關(guān)安全施工標(biāo)準(zhǔn)；保證全部防墜設(shè)施功能都能順利使用[2]。

3 項(xiàng)目概況

某建筑項(xiàng)目，由6幢27層住宅樓構(gòu)成，占地面積約2.13×104m2，建筑面積約為6.82×104m2，陽(yáng)臺(tái)面積9 700 m2，地下室面積約1.12×104m2，該項(xiàng)目屬于復(fù)雜形狀建筑項(xiàng)目，層高是2.9 m。結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為2級(jí)，耐火等級(jí)為2級(jí)，抗震級(jí)別為三級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，使用壽命為50年，防水級(jí)別是2級(jí)。

在本建筑項(xiàng)目中，有以下結(jié)構(gòu)不利于附著式升降腳手架的使用：

1）外圍有陽(yáng)臺(tái)、空調(diào)板與飄窗，住宅樓的這類(lèi)結(jié)構(gòu)都是室內(nèi)空間的延伸。但是，因?yàn)樵谶@些結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)所能承受的荷載有限，導(dǎo)致腳手架不能在這些結(jié)構(gòu)處設(shè)置承力點(diǎn)，給腳手架的布置加大了難度，并且也導(dǎo)致其離墻距離變大。

2）立面方向有伸縮改變。本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)的特征為：各層外廓在立面上常有伸縮變化，同時(shí)改變尺寸較大，一般伸縮尺寸超過(guò)1 cm以上。樓層外廓尺寸存在伸縮改變，導(dǎo)致該腳手架難以附著。

3）建筑立面造型是一種圓弧形，不易進(jìn)行附著支撐設(shè)計(jì)。

4）采光井因?yàn)闆](méi)有板面支撐，所能承受的剪力較為有限，不利于腳手架附著。

4 附著式升降腳手架在復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)中的解決方案

4.1 腳手架設(shè)置問(wèn)題

根據(jù)以上對(duì)建筑項(xiàng)目概況的分析可知，本項(xiàng)目該腳手架有著施工存在以下難題：

1）怎樣讓該腳手架實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙升降；

2）怎樣在建筑曲面設(shè)置腳手架附著點(diǎn)，為腳手架提供可靠支撐；

3）怎樣彌補(bǔ)離墻間距；

4）怎樣保證支撐點(diǎn)受力符合要求。接下來(lái)，針對(duì)以上問(wèn)題，給出相關(guān)的處理方案。

4.2 解決方案

建筑曲面上安裝附著設(shè)備時(shí)，因?yàn)樾螤畹莫?dú)特性，使建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備之間呈現(xiàn)直線接觸狀態(tài)，難以保證橫向穩(wěn)定。所以，在曲面部位設(shè)計(jì)附著點(diǎn)時(shí)，采取以下措施：

1）針對(duì)附著點(diǎn)部位，要保證該位置建筑結(jié)構(gòu)朝外“凸形”；

2）選擇半徑較大的曲面段，在此處設(shè)置腳手架支撐點(diǎn)；

3）針對(duì)提升梁軸線，要讓其和支撐點(diǎn)部位曲面法線重合；

4）對(duì)提升梁進(jìn)行安裝時(shí)，需要在其端部和建筑之間放置合適的墊物，使其盡可能接觸建筑，受力時(shí)更加穩(wěn)定；

5）針對(duì)曲率半徑不大，并且需設(shè)支撐點(diǎn)的曲面段，可考慮定制懸梁提升梁，詳情見(jiàn)圖2。在梁板面上對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常情況下在梁的兩邊設(shè)置提升梁，避免設(shè)置在曲面上，導(dǎo)致提升梁失穩(wěn)。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)懸挑梁以及專(zhuān)用懸挑梁

由于建筑有挑出結(jié)構(gòu)，及沿立面有伸縮改變，會(huì)導(dǎo)致腳手架在局部發(fā)生離墻距離偏大的情況，甚至超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)間距500mm。對(duì)于此問(wèn)題可采取以下處理辦法：

1）針對(duì)超出要求間距小于400 mm的部分，在提升完畢以及使用過(guò)程中，建議在此處添設(shè)懸挑鋼管架。

2）針對(duì)超出要求間距400 mm的部分，建議在此位置布置鋼管架，一旦腳手架上升，可將其朝上翻起，同時(shí)和主桁架固定好，使其與架體一起上升，提升完畢后，將其向下翻轉(zhuǎn)，搭于建筑物上，由此實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)目標(biāo)。

支撐系統(tǒng)設(shè)于陽(yáng)臺(tái)等部位時(shí)，為保證受力符合要求，需要實(shí)施以下措施：

1）針對(duì)支撐點(diǎn)位置，對(duì)螺栓孔進(jìn)行預(yù)埋時(shí)，建議添加鋼筋，促使混凝土標(biāo)號(hào)得到提升等方式，繼而提高支撐點(diǎn)部位強(qiáng)度；

2）支撐點(diǎn)下布置頂撐，為桿件提供支撐力，使腳手架整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；

3）對(duì)提升梁進(jìn)行上拉卸荷，以降低其對(duì)結(jié)構(gòu)梁的橫向壓力。

4.3 架體擴(kuò)張與收縮

按照本項(xiàng)目的特征，結(jié)合建筑立面外圈周長(zhǎng)的改變以及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)比較多種方案，針對(duì)主體結(jié)構(gòu)外圍，在其平面上布置38個(gè)提升機(jī)位。在提升期間，機(jī)位點(diǎn)朝著外圍縱向提升，并朝著各邊進(jìn)行擴(kuò)張或者收縮。在提升期間較為固定，同時(shí)保存一定數(shù)量的活動(dòng)搭接斷口，其存在2 m的橫向收縮量，斷口間通過(guò)腳手架進(jìn)行連接。架體伴隨著提升，持續(xù)朝外圍擴(kuò)張；主體結(jié)構(gòu)建設(shè)到一定樓層后，架體向內(nèi)收縮。在作業(yè)到適當(dāng)樓層時(shí)，可把機(jī)位和架體進(jìn)行拆除處理，同時(shí)基于原位置再次設(shè)計(jì)防護(hù)架體，添加兩個(gè)提升點(diǎn)，同其他架體進(jìn)行連接，伴隨主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。

5 腳手架各核心環(huán)節(jié)的控制

5.1 施工設(shè)計(jì)方案環(huán)節(jié)的控制

按照本項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)特征，腳手架的專(zhuān)項(xiàng)建設(shè)方案應(yīng)具備針對(duì)性，同時(shí)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，制訂方案時(shí)，應(yīng)使腳手架達(dá)到性能指標(biāo)的同時(shí)，開(kāi)展全面論證，吸納專(zhuān)家意見(jiàn)且逐一進(jìn)行落實(shí)，繼而確保滿足專(zhuān)項(xiàng)建設(shè)方案[3]。

5.2 架體安裝搭設(shè)環(huán)節(jié)的把控

腳手架架體在提升期間，顯著的特征便是需同步進(jìn)行三維空間活動(dòng)，即架體縱向運(yùn)動(dòng)、橫向移動(dòng)以及架體朝著外圍擴(kuò)張或者收縮。所以，安裝搭設(shè)腳手架架體期間，需要組織專(zhuān)人全面根據(jù)方案作業(yè)，同時(shí)開(kāi)展全過(guò)程監(jiān)督檢查，在前一道工序滿足要求之后，才能開(kāi)展后一道工序建設(shè)。

5.3 架體利用環(huán)節(jié)管控

該腳手架利用環(huán)節(jié)涉及兩個(gè)階段：靜止和提升。在提升過(guò)程中，腳手架架體需完成多個(gè)操作，如擴(kuò)張以及收縮等，同時(shí)在架體提升期間，搭接鋼管將出現(xiàn)交叉平移運(yùn)動(dòng)，增加了腳手架架體的運(yùn)行監(jiān)控難度，所以，在施工期間需要仔細(xì)排查危險(xiǎn)源，第一時(shí)間消除隱患，保證每一次提升都能順利完成。

6 結(jié)語(yǔ)

伴隨建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣化，腳手架結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)相應(yīng)的改變，比如，與墻體間的距離變大，會(huì)導(dǎo)致支撐梁變長(zhǎng)，提升梁相比于標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度有所縮短，其長(zhǎng)需小于標(biāo)準(zhǔn)1.5 m；架體形狀復(fù)雜部位，不能選擇定型桁架，需布置鋼管腳手架，取代桁架式腳手架，從而使腳手架的搭建能夠符合建筑的施工需求，保證施工作業(yè)順利開(kāi)展，確保施工人員的人身安全。