超高层建筑施工装配式安全防护设施设计与应用*

广州建筑股份有限公司 广州 510060

1 工程概况

广州财富中心项目是一个大型超高层项目，它位于广州新城市中轴线——珠江新城CBD核心商务区之上，珠江东路与金穗路交界处，定位为区域级总部写字楼。该项目的总建筑面积约21 万m2，包括4 层地下室及地上一栋68 层塔楼，总建筑高度309.4 m，主体结构采用带加强层框架核心筒+巨型斜撑框架结构体系，钢结构总用量约2.5 万t。项目安全文明施工管理实施目标为确保广东省安全生产文明施工样板工程。

针对本工程施工的特点，安全防护设置是项目施工的安全保障，而常规的安全防护设施不能满足施工的实际需要。为配合项目施工，我们设计了新型的装配式安全防护设施。

2 楼梯扶手栏杆设计

楼梯在结构施工完成后未进行砌筑防护或装修栏杆安装前，存在临边安全问题[1]。常规防护方法采用组合钢管式防护装置，钢管与钢管之间采用扣件拧紧连接，扣件的拧紧力受人为因素影响而很难把握掌控，且钢管立杆在结构上固定困难，造成安全防护装置不牢固。为克服上述防护的弊端，设计了新型的防护栏杆，即采用12#槽钢与钢管组成立杆，立杆脚部设置垫板，采用M10膨胀螺丝固定，该定型产品在顶部、中部各焊接Φ70 mm的钢管，可以将普通的Φ48 mm钢管直穿固定，在转角、转向处设置转角连接件，组成满足各种形状要求的安全围护装置，这样既可以用于楼梯防护也可用于各种临边防护。

施工时，根据建筑物楼梯与楼梯平台、平常的临边、洞口的情况，设计了立柱（工字钢与钢管焊接而成）、垫板转角连接件、直连接件、立杆；垫板可通过膨胀螺栓与结构梁或楼板固定，更加可靠；该防护栏杆的立柱采用型材和钢管焊接而成，比现有技术中钢管与钢管的扣接更加牢固，不会松动；连接钢管直穿过横向钢管并固定，固定稳固牢靠；进一步采用转角连接件和直连接件，能构建成各种不同形状和大小的栏杆，满足设计要求。

3 工具式安全平挡设计

超高层建筑施工中，在首层设置施工和专业人员安全通道以防高空坠落打击伤害事故是必须且非常重要[2]。目前安全通道常用扣件式钢管脚手架搭设安全平挡，工序复杂，需采用多立杆，占地面积大，且不能满足通道宽度较大的需求。针对上述弊端，创新设计了新型的工具式安全平挡（图1）。

图1 工具式安全平挡

施工时，根据安全通道的设置要求，设计了立柱、万向转角连接件、主横梁、圆管龙骨、顶紧螺丝、脚手板；立柱为钢管构件，作为整个工具式安全平挡的支撑立杆；万向转角连接件包括内衬管、连接耳板和钢托板；内衬管的尺寸与所述立柱的尺寸适应，内衬管插入立柱内，顶紧螺丝穿过立柱的外壁并顶紧在内衬管的内壁上将其固定，以形成平挡抗浮装置；钢托板围绕所述内衬管外壁被焊接在所述内衬管外壁上，以便于主横梁安装时的临时固定支撑且将平挡荷载传递给立柱；连接耳板的内端焊接在内衬管外壁上，连接耳板与需要连接的主横梁一一对应。该工具式安全平挡既可用于安全通道，也可用钢筋加工制作和材料堆放场地防护平挡。

4 定型防护钢板网设计

超高层建筑工程中，从基坑土方开挖至上部结构施工、装饰装修，存在基坑、结构楼层临边、临时设施围护、电梯井门洞防护等的“四口、五临边”防护内容[3]。以往常采用钢管栏杆或采用简易构件防护，由于钢管栏杆防护受冲击力差，容易损坏等，而且每次周转时扣件容易丢失损耗。为此，财富中心项目从项目施工准备阶段就设计了一种定型式工具的防护钢板网，使现场的临边、洞口安全围护实现标准化、规范化、装配化。该钢板网以方管为骨架，设置固定好钢板网，比钢管栏杆更加坚固，防护高度达1.8 m，由于有密网封闭，更好预防高空坠落、物体打击事故发生。

5 抱箍式操作平台

现有操作平台技术中，常见的是在下层（或2 层以上）的钢梁上搭设悬挑钢管脚手架操作平台。但该技术方案仅能够满足钢柱截面较小而且柱子周边有十字梁或者T字梁的情形，对于角柱则无法解决问题，为此，在现有技术基础上进行改进，设计了适用于上述巨型钢柱的高空抱箍式操作平台（图2）。

操作平台槽钢选用18a#，根据钢柱截面类型将槽钢框架做成2 个不对称的半框，在对接点水平焊上100 mm×10 mm角钢、竖向焊上50 mm×5 mm角钢，然后通过螺栓将2 个半框连成一个整体，在槽钢框架外围用50 mm×5 mm、高1.2 m的角钢作为立柱焊在槽钢框架上，在高出平台750 mm处用50 mm×5 mm的角钢围成一个框，在顶上用钢管围成一个框。

图2 抱箍式操作平台设计

6 巨型钢柱抱箍式安全平挡设计

常规的防护挡板一般以竹或钢管作为悬挑梁，悬挑梁的一端固定在建筑结构楼层内，一端悬挑到建筑物外与已在上一楼层固定的钢丝绳或硬撑杆固定[4]。但当超高层建筑的外框边柱尺寸较大，且悬挑楼板较短时，悬挑梁无法固定，使得防护档板无法搭设。

因此，我们又创新设计了一种抱箍式高空防护平台（图3），应用于在财富中心项目的4 个巨型角柱，它包括平台骨架、立杆、围栏、斜撑杆、连梁、抱箍件、调节花篮螺栓、斜拉索钢丝绳、抗浮钢丝绳、平台面板。平台骨架包括主梁、次梁，主梁与次梁采用焊接的形式连接固定；主梁上带有连接耳板，立杆沿着建筑结构柱布置，立杆下端与平台骨架的主梁焊接，并用斜撑杆焊接加固成三角形，使结构稳固；抱箍件分为下抱箍件和上抱箍件，下抱箍件与平台主梁连接，上抱箍件与连梁连接。拉索钢丝绳通过调节花篮螺栓将平台主骨架和主杆连接，将平台主骨架的自重和承重传导到结构柱上，使平台稳定；抗浮钢丝绳将平台主骨架连接到平台下一层的建筑结构柱上，防止高空中风作用下平台向上浮动。这样，整个连接结构基本通过连接板连接固定，操作简单方便，吊装一次到位[5]，解决了高空结构外框柱的防护平台的施工麻烦，可以重复使用，损耗小。

7 结语

财富中心项目在施工阶段针对安全防护进行研究和设计，解决了许多超高层安全防护的技术问题。其主要共性特点为所有的材料以现场的型材为基础，根据施工实际实施特点进行深化设计出定型工具化产品，减少了大量的钢管和搭设费。安全防护设施具有连接固定牢固、操作简单方便、可以循环使用、损耗小的特点，实现了安全防护设施标准化、工具化、装配化和绿色节能、环保的效果。

图3 巨型钢柱抱箍式安全平挡设计