整体升降脚手架在上海外滩中信城超高层结构施工中的应用

上海建工四建集团有限公司 上海 201103

1 工程概述

上海外滩中信城项目位于上海市虹口区104号B1地块（四川北路以西、塘沽路以北、江西路以东、海宁路以南），建成后为虹口区地标性建筑（图1）。整个工程由1 幢主楼及9 幢裙房组成。外滩中信城主楼47 层，高242.7 m，混凝土结构高度201.6 m，裙房5 层，高18.1 m。

主楼为框架－剪力墙结构体系，5 层以上标准层层高有4.2 m及4.5 m两种。主楼核心筒剪力墙为钢筋混凝土结构，外围18 根组合劲性框架柱，柱直径从下到上渐渐缩小，从边长1 200 mm逐渐缩小至边长900 mm。外框的劲性混凝土柱之间由钢结构梁连接，核心筒与外框的劲性混凝土柱之间用钢结构梁连接，楼层的楼板由压型钢板浇筑混凝土形成，楼层外边有外挑楼板。主楼标准层结构外边周长约195 m，结构板边线比柱边挑出0～600 mm不等。对该特殊锯齿形结构施工，尤其是外框的劲性混凝土柱的施工操作需要的脚手架操作平台及围护的设置提出极高的要求。

根据主楼施工的总体部署，核心筒与外框混凝土结构达到每5 d/层的施工进度，因此外框结构操作平台及外围护的脚手体系必须满足施工进度，能够按时提升作业，满足结构施工进度。同时，附着式整体电动升降脚手架能够提供结构施工的操作平台，又能起到外立面的安全围护的作用。

图1 外滩中信城效果图及实景

2 施工攻关难点

（a）附着式整体电动升降脚手一般均用于混凝土结构施工，其附着节点是根据混凝土结构梁或者剪力墙的特点进行设计制作的，对于钢结构梁不适用，主要是由于钢结构梁上不得焊接、穿孔，使得原有的附着点无法安装。

（b）另外本工程外框结构楼板形状为锯齿型，对于外框脚手底部密封性提出较高的要求。混凝土柱直径从下到上渐渐缩小，从边0 mm渐变至边长900 mm，使得混凝土柱上的附着节点要随高度的增加不断变化，对于提升作业要求比较高。

（c）针对钢结构的结构特点，必须重点研究整体电动升降脚手架在钢结构梁上的附着节点形式设计、高空风荷载作用下的抗倾覆计算。

3 架体的设计和机位布置

本工程整体电动提升脚手架（图2）搭设10 步11 排，每步脚手架步高1.85 m，覆盖4 层结构，脚手架搭设总高18.5 m，脚手架宽度为0.8 m。脚手架内侧立杆中心离建筑板边线距离均为0.45 m。

图2 整体电动升降脚手构造

主楼标准层结构外边周长约200 m，结构板边线比柱边挑出80～425 mm不等，部分层次局部结构边线内收，外框结构楼板形状为锯齿形。根据主楼外框架的结构特点及柱距，按照规范要求的机位间距，布置42 个提升机位。

4 钢结构梁上的附着点[1-8]

4.1 承重附着节点

之前一般用于混凝土结构的整体电动升降脚手架附着点采用梁内预埋塑料管，利用M36穿墙螺杆连接。而在钢结构梁上不允许开孔、焊接等作业，无法采用传统的连接方式，只能依靠支座采用螺栓连接形式抱箍在钢结构梁上。又由于钢结构施工特点，只要钢梁安装完毕就能承受荷载，所以依靠支座采用螺栓连接形式的钢梁附着节点受力不受混凝土强度限制。

附着点的支座，利用M36螺杆抱箍在结构钢梁上，将承重斜拉杆受到的荷载传递至结构钢梁下部，将吊臂及抗倾覆装置受到的竖向及水平荷载传递至结构钢梁上部。整套支座形式的钢结构抱箍装置的功能包含了吊臂、抗倾覆装置、硬拉结位置以及斜拉杆等的连接。

（a）支座抱箍的设计组成：支座与结构钢梁之间采用M36螺杆抱箍的形式，由上、下2 个支座与4 根M36螺栓组成，在楼层混凝土浇筑之前预埋钢管或者塑料管用于安装螺杆，上支座安装前利用加垫块的形式将支座垫高，与结构楼层面平，最后浇筑混凝土后，该支座能拆卸后重复使用。

图3 钢结构梁处附着节点

（b）附着点的设计组成：吊臂、抗倾覆装置、硬拉结均安装在上支座。上支座钢板设有螺栓孔，用于固定吊臂钢梁，左右两侧直接焊接槽钢及脚手管，用于连接抗倾覆装置及硬拉结。为了确保支座的强度，在支座后部设置加劲板。

（c）斜拉杆附着的设计组成：对于在劲性柱部位的机位附着点及脚手拉节点，采用在柱内预埋螺母预埋件或钢板埋件的形式。要求埋件具有较高的抗拉拔能力和抗剪切能力。对于钢结构梁部位的斜拉杆设置在下支座，具体为下支座焊接M36螺栓，然后直接将斜拉杆安装在螺栓上。下支座与上支座采用螺杆抱在结构钢梁上。

4.2 劲性混凝土柱附着节点

4.2.1 劲性柱处承重附着点

劲性混凝土柱上的附着节点设置与传统的附着点设置相当，但由于混凝土柱内有钢结构柱，因此无法穿墙，所以在传统的附着点设置上做了改进。附着节点主要有2 种：一个是吊臂钢梁（防坠和承重钢梁）的附着，另一个是斜拉杆的附着。对于混凝土已经浇筑完成的劲性混凝土柱，节点直接设置在混凝土结构上，本工艺是采用在劲性混凝土柱内预埋螺母（飞毛腿）的方式。

吊臂在承重体系中为受压构件，对附墙件的抗拉强度要求不高，只需要将其固定即可，因此，对于吊臂钢梁，每根钢梁用1 个预埋螺母固定。而斜拉杆为主要受拉构件，预埋后，将预埋件焊接在钢柱上，达到强度要求。

4.2.2 劲性混凝土柱处抗倾覆附着节点

劲性混凝土柱已经浇筑完成，抗倾覆装置的附着节点也是利用附墙件直接附着在混凝土柱上的（图4）。由于架体在提升时所受风力有风压力和风吸力，所以抗倾覆附着节点要同时具备抗拉和抗压能力，也应预埋后焊接在钢柱上，达到强度要求。

4.2.3 劲性混凝土柱钢柱处抗倾覆附着节点

劲性混凝土柱钢柱处的抗倾覆装置通过型钢及M27螺杆抱箍固定在钢柱上（图5）。外侧的型钢上安装抗倾覆导轮。

4.3 抗倾覆节点

图4 劲性混凝土柱处抗倾覆附着节点

图5 纯钢柱处抗倾覆装置

高空的风荷载是影响脚手架安全的重要因素，所以，为了保证整体升降脚手架在高空风荷载的作用下安全使用，必须设置安全可靠的抗倾覆装置。

根据本工程的特点，设置劲性及钢结构外框整体升降脚手架的抗倾覆导向装置在钢梁及劲性柱上。与混凝土结构的整体提升脚手不同的是，钢结构外框的施工层也可设置防倾覆装置，因此，在脚手覆盖楼层范围内共设置了3 组抗倾覆装置，架体的悬臂高度大大缩小，提高了架体的抗倾覆能力。

根据防倾装置设置位置的不同，架体的抗倾覆节点有3 种形式：

（a）结构钢梁处抗倾覆节点；

（b）纯钢柱处抗倾覆节点；

（c）劲性柱处抗倾覆节点。

4.4 防坠系统

防坠系统由防坠钢梁、防坠吊环、防坠杆、防坠器组成，主要控制整体脚手架在升降过程中因突发断链的意外而导致的架体向下滑移不超过技术范围。

5 交叉防护体系

5.1 架体本身的安全防护

架体本身的防护主要包括架体底部与结构空当处的防护，架体内部各层施工时的防护和架体外围围护网的防护。

（a）底部翻板。架体底部与结构空当处，采用九夹板翻板，设置皮带软铰链，当整体脚手架停层施工时将九夹板翻下作为1 道底部硬隔离；提升时将翻板翻起，保持整体脚手架与结构外边缘距离150～200 mm。

（b）中间隔离。在整体脚手架立面中间设置1 道用钢管和九夹板组成的硬隔离，硬隔离的钢管与整体脚手架的大横杆采用铰接。

（c）钢丝网片。整体脚手架外围护采用钢丝网片代替密目网，减小了挡风面积，比起密目网更加牢固可靠。

5.2 人货电梯位置的防护

本工程在整体升降脚手架的底部为人货电梯预留了通道，断口处用钢丝网作了全封闭处理，整体脚手架断口处每层增设1 道硬拉结，整体脚手架架体立面与人货电梯结构内围护用安全网作了全封闭处理。

5.3 钢平台留洞位置的防护

为了便于比较重的材料运输到外框结构施工层，本工程的整体升降脚手架还为材料周转平台预留了通道。钢平台设置在混凝土施工层的下一层，即要求开通整体脚手架的最上2 层。

在整体脚手架搭设阶段，在钢平台位置的最上4 排，用短钢管临时连接，并在两端进行双斜腹杆加固。当需要用钢平台时，拆除临时连接的短钢管，断口处用钢丝网片封闭，立面上用安全网封闭，并在两端机位每层增设1 道硬拉结。

5.4 塔吊附墙位置的防护

本工程塔吊附墙位置的整体脚手架断开，形成2 个断口，增加了临边，整体脚手架断口处用钢丝网片封闭，每层增加1 道硬拉结。

6 结语

针对外滩中信城钢结构的施工及结构特点，重点研究了附着式整体电动提升脚手架在钢结构中的附着点设计应用及超高层施工时附着式整体电动升降脚手架的防护措施。通过研究，解决了在钢结构中使用附着式整体电动升降脚手架的施工难题。该施工技术在外滩中信城中实际应用，体现了其安全性能高、施工速度快、脚手架成本低等特点，对钢结构有很好的适应能力，具有很好的推广及应用价值。