框剪结构高层建筑新型悬挑提升架设计与应用技术

李建国 闻兵 苑宗双 刘建桥

摘要：脚手架作为建筑施工必不可少的辅助工具，其型式构造也应突破传统的方式，不断求新，才能适应不断变化的建筑造型。文中对比了常用的几种悬挑架形式，通过某框剪结构高层建筑中设计并应用的一种结构外脚手架，介绍了一种新型悬挑提升架的设计及应用方法。

关键词：高层框剪结构；悬挑架；钢管；拉杆；单排脚手架

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）04-0063-03

一、工程概况

某框剪结构高层建筑工程，地上22层，地下2层，高81.63m。包括主楼和裙楼。主楼平面呈正三角形，外缘边长39.9m，在三角形的角部各设梯高为6.8m的直角梯形筒体呈鼎足式，南角为4#筒，北侧西角与东角分别为2#、3#筒。2#、3#筒和2#、4#筒间均为框架结构，柱距7.0m，柱跨6.8m，框架外挑出长2.0m贯通的阳台，而3#、4#筒间为凹进8.4m的外敞式空旷天井。在正三角形的形心部位设计有一底边10.45m的正梯形芯筒（1#筒），筒内设观光电梯及候梯厅等，使建筑成为筒中筒结构。芯筒的外侧即空旷天井。

二、脚手架方案选择

如此复杂的结构形式，对脚手架的搭设要求较高。常规脚手架搭设方式有电动提升架、支撑杆式悬挑脚手架和型钢挑梁式悬挑脚手架三种。如果采用电动提升架，虽然有升降自如、安全可靠、不占工序时间和塔吊吊次的优点，但其费用较高，不经济；如果采用常用的支撑杆式挑脚手架，其支撑杆受压，极易失稳，安全性不好；而如果采用目前常用的型钢挑梁式挑脚手架，挑梁为型钢，重量大，提升时挑梁随同架子吊离楼层再伸入下一楼层，由于架体较重，吊装提升费时多，施工难度较大，安全性也不理想。综合以上几種脚手架的优缺点，针对建筑物的结构特点，我们在筒体和框架部位，改进了国内常用的悬挑脚手架，设计了新型挂架和新型悬挑提升架。本文仅就新型悬挑提升架的设计应用作以介绍（以后简称新型

挑架）。

三、新型挑架的构造和特点

（一）新型挑架的构造

新型挑架的构造极其简易，主要由地锚、挑杆、压覆杆、拉杆、受力连杆、单排架组成。所有部件均由Ф48×3.5钢管用十字扣件连接而成（见图1）。其置于挑杆上的架子高9.9m，囊括了施工层、养护层和拆模层三个楼层（标准层层高3.3m）。架外侧沿架体全高用密孔安全网封闭并严密兜底，以保证各层作业安全和拆模层不发生落物伤人和坠落事故。

（二）新型挑架的特点

1．受力合理，安全可靠。由图1中可清楚看出其上挑杆为零杆，下挑杆虽为压杆，但其内力甚小且杆件较短，不存在失稳问题。主要受力杆件为拉杆，因而受力合理。保证新型挑架安全可靠的关键是防止扣件滑移。施工规范规定一个十字扣件允许荷载为6kN，作为结构架荷载限值为3kN/m2，装修架为2kN/m2。新型挑架拉杆杆距1.8m，倾角约70º（按层高3.3m考虑），如按两层同时满载荷，超载系数取1.2，自重忽略不计，可计算出用单扣件紧固的拉杆内力达6kN时的挑架最大外伸长度lmax：

结构架：lmax=6×sin70°/（3×1.8×1.2）=0.9m

装修架：lmax=6×sin70°/（2×1.8×1.2）=1.3m

本工程根据需要仅挑出0.8m，小于上述最大外伸长度，故扣件受力符合规范要求，因此新型挑架无论用做哪种架体均安全可靠。

2．外伸可调，搭高不限。由前面分析可见，挑架外伸长度可根据工程需要在允许范围内自由调动。由于拉杆的潜力很大（允许受拉值为90kN），当需要同时施工的层数增多，施工荷载增大时，可以使用双扣件拉杆或单扣件逐层设拉杆卸荷，如此可以做到单排架子的搭设高度不受限制。

根据工程实际需要，我们在标高63.51m以上没有再进行提升，而是在原挑架的基础上逐层接高，直至结构封顶，单排架子总高度达到19m。

3．提升灵活，不占工期。由于单排架子高度同时考虑了三个楼层，使挑架提升时间有了较大的灵活性：每个楼层的施工周期为5～6天，而每提升一片架子所需时间约15min，可以在施工周期内的任意时刻进行。这样，就可以见缝插针，充分利用塔吊空闲时间，或午休、班前逐片完成而不是集中提升。我们坚持了这一原则，使得挑架提升工序完全不占用塔吊吊次，不占工期，施工组织得到了最大的优化。

4．整体吊升，快速节约。由于提升的仅是单排脚手架，重量轻，无任何附带构件，吊起后呈自然垂直状态，故而可以进行大片整体吊升，如此不仅安装速度快，还大大地减少了吊车吊次，本工程原方案将预组宽度定为14m，但因场地不够而改为6～9m。

5．节省材料，经济实用。新型挑架的用料仅为电动提升架的1/5，为挑梁式和支撑杆式挑架的1/2，能大幅度节省材料，提高经济效果。

四、工艺流程

在计划搭设挑架的楼层上逐层预埋Ф12地锚，当预埋完两层后依次进行覆压杆、挑杆、受力连杆和拉杆的安装，所有杆件一律使用十字扣件进行连接。同时在地面进行单排架子的预组装，并将组装好的架子及时用塔吊吊升，安装在两层楼板的挑杆上，用直角扣件把紧，使架子有一个楼层的锚固高度（流程见图2）。当拆模层拆模完毕，即可将单排架子提升一个楼层（原养护层成为拆模层），开始下一个循环。

五、经济效益比较

经过实践证明，采用新型挑架不仅省去了租赁电动提升架的36万元费用，而且节省脚手管44t（电动提升架约需脚手管50t，新型挑架约用脚手管6t）。按照每吨3.65元/天的租金计算，结构施工8个月，8×30=240天，砌筑围护结构工期为10个月，10×30=300天。故使用新型挑架的时间共计540天。使用新型挑架可比电动提升架节约36+3.65×44×540/10000=44.67万元。

挑架总数为10片，而吊升10片挑架完全利用塔吊空闲、午休或班前等时间完成，具备了电动提升架不占用工序时间，不占用塔吊吊次的优越性，而且使塔吊的利用率提高，从而在无形中节约了资金，降低了成本。

六、结语

随着我国城市建设步伐的加快，以及人们对传统火柴盒式建筑的审美疲劳，超高层、曲线形、异型等更美观新奇的建筑造型逐步从设计师的头脑进入普通大众的视野，而脚手架作为建筑施工必不可少的辅助工具，其型式构造也应突破传统的方式，不断求新，才能适应不断变化的建筑造型。新型悬挑提升架是课题组根据新华大厦工程特点量身设计的一种新型悬挑提升架。它充分利用了常见的脚手钢管耐压性能欠缺而抗拉性能优越的特点，在悬挑架形式设计上使得主要受力杆件为受拉杆，设计结构合理，同时，单排脚手架与挑杆简便的扣件连接方式以及单元三层式的设计，使得应用时能够随着结构随时提升，方便灵活，相比常规的电动提升架来说，在大大降低了施工成本的同时，又具有其所有的优点；相比常规的型钢挑梁式悬挑架来说，结构更合理，施工更简便。新型悬挑提升架在新华大厦中的成功应用，充分证明了它是一种既轻便灵活又安全经济的新型脚手架，能够适用于高层混凝土框架结构、框剪结构主体及砌筑工程施工。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）［S］．北京：中国标准出版社，2002．

[2]混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204－2002）［S］．北京：中国标准出版社，2002．

[3]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）［S］．北京：中国标准出版社，2010．

[4]建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）［S］．北京：中国标准出版社，2010．

作者简介：李建国（1976-），甘肃天水人，中国二十二冶集团有限公司高级工程师，研究方向：建筑施工；闻兵（1977-），辽宁沈阳人，沈阳农垦建设集团公司高级工程师，研究方向：建筑施工；苑宗双（1978-），河北沧州人，中国二十二冶集团有限公司高级工程师，研究方向：建筑技术开发；刘建桥（1977-），辽宁沈阳人，沈阳农垦建设集团公司高级工程师，研究方向：建筑设计。

（责任编辑：赵秀娟）