异形建筑结构爬架施工技术的研究应用

高 永 杰

(山西宏厦建筑工程第三有限公司，山西 阳泉　045008)

1　概述

当前，随着建筑技术的发展，高空施工作业的爬架外防护安全技术也取得了长足的进步。但是，对于异形建筑结构，由于建筑爬架技术的局限，其应用仍然受到了限制。为了解决这一问题，我们探索了异形建筑结构中爬架施工技术的应用。

太化蓝月湾项目6号楼工程，总建筑面积28 723.86 m2，为一栋25层的一类高层办公楼，地上25层，地下2层，其外形近似为椭圆形形状，该建筑东西向长34 m，南北向宽46.2 m，建筑物檐口高度99.75 m，建筑楼层标准层层高为3.9 m，该建筑使用爬架技术主要难点如下：

1)椭圆形形状建筑如何保证全封闭安全防护；

2)建筑楼层在第24层和25层在四个大角部位全部内收(2 500×4 100)，支撑体系在四个大角难以设置；

3)在其东北角第21层～25层为天井(5 680×8 300)，无楼板可作为爬架支撑体系；

4)局部存在大跨度悬挑结构，支撑点设置需要加强。

由于建筑平面和建筑形状的较大变化，使得爬架设计及施工操作难度挑战较大。我们通过研究攻关，解决了6号楼异形建筑结构爬架的施工难题。

2　异形建筑爬架施工难题解决方法及适用范围

1)异形建筑爬架施工难题解决方法：

a.椭圆形建筑结构爬架支撑体系采用渐变式内收结构，分段渐变内收，但爬架与建筑主体最大防护距离均控制在400 mm～800 mm之间。

b.天井部位(东北角21层～25层)无楼板支撑处，更换短肢板梁作为支撑，预埋件布置于框架梁上。

c.四个大角局部内收处，增加2道钢丝绳卸载装置及2道内支撑，以增强其抵抗水平荷载能力及安全系数。

d.局部大跨度悬挑结构底部增设钢管顶撑，确保施工安全。

e.利用数控式电动葫芦及其支座使钢板网式外防护架随楼层上升或下降。

f.增设防坠装置使爬架安全性得到提高。

2)适用范围：

适用于高层建筑或超限超高层建筑的椭圆形异形结构。

3　工艺原理

利用建筑物的钢筋混凝土剪力墙或楼板作为脚手架支撑点，采用电动葫芦作为动力系统进行爬架系统提升。主要分为桁架系统及附墙、提升系统、智能同步控制系统。

4　施工要点

4.1　工艺要求

底部桁架地面组装→底部桁架分段吊装→架体搭设及预埋→防护设施安装及架体校正→附墙支座的安装→提升机构安装及调试→控制系统安装调试→架体提升→架体拆除。

4.2　操作要点

4.2.1底部操作平台搭设

操作平台搭设立杆间距为1.8 m，大横杆步距为1.8 m，宽度为1.2 m～1.5 m,平台承载能力为荷载4.5 kN/m2。

4.2.2爬架组装

所有构件按图纸要求连接到位。

4.2.3埋设预埋件

防坠装置固定在楼板或剪力墙上，每次浇筑混凝土前先预埋φ34 mm PVC管两端两根，位置相对应在爬架锚固楼板中部和尾部，拆模后安装螺栓，提升后可拆卸循环利用。

4.2.4结构安装

1)主框架下节与中节连接、立框下节和中节统一使用法兰板通过M16×50螺栓连接。

2)提升机构的安装。

a.安装上吊块至附墙支座头部。

b.悬挂提升用电动葫芦。

4.2.5安装附着支座

附墙支座由标准三角支座和板式钢梁组成，可起导向、防倾、防坠作用。

4.2.6安装防倾装置

在每个附墙支座上设置一组防倾装置，从上至下共三组。防倾装置可以防止附着升降整体装配架内外倾翻。

4.2.7安装防坠装置

4.2.8控制系统

1)功能说明：同步荷载监控系统包括智能主控制柜和智能分控制箱，主要通过每个机位下部的力学传感器完成架体受力信号采集(若架体受力不均匀时，电控系统停止工作)，并对数据信号进行处理和控制。

2)电动葫芦提升系统。电动葫芦主要参数：额定起重量为7.5 t，链条长8 m，单台净重约72 kg，电机功率500 W，提升速度为13 cm/min。

4.2.9安装电动葫芦

提升时，安装上挂钩，悬挂电葫芦，同时检查控制系统是否正常。

4.2.10提升爬架

1)准备。

在爬架提升前，要对架体做全面细致的检查，正式投入使用前要进行调试与验收并试运行，自查、试运行合格并经监理工程师验收合格后方能使用。

2)提升步骤。

拆除最下道支座→安装提升设备→检查控制系统→预紧电动葫芦→检查并拆除影响提升障碍物→报验、检查验收签提升令→打开翻板做最后检查→提升架体到位后打好顶撑→恢复翻板、松开电葫芦。

4.2.11异形建筑结构爬架施工难点部位处理。

1)设计方案的改进：

a.由于建筑结构为椭圆形形状，采用标准矩形结构的方法无法保证建筑安全防护全封闭施工，在爬架方案设计中，我们考虑到了这一问题，并采用了渐变式内收结构，分段渐变内收，但爬架与建筑主体最大防护距离均控制在400 mm～800 mm之间，并采用钢质翻板全封闭防护。

b.天井部位(东北角21层～25层)无楼板支撑处，采用普通的长钢梁及三角支架无足够空间安装，更换为短肢板梁作为支撑，预埋件布置于框架梁上。

c.四个大角局部内收处，增加2道钢丝绳卸载装置及2道钢管内支撑，以增强其抵抗水平荷载能力及安全系数。

d.局部大跨度悬挑结构底部每个部位均增设2根钢管顶撑，确保施工安全。

2)施工操作：

根据设计方案，我们结合施工现场实际对异形结构爬架施工难点部位进行了重点管控，并细化了设计方案,见图1，图2。

3)施工效果：

通过设计方案和施工措施的多管齐下，异形结构爬架从2016年6月～2017年4月接近11个月的时间里，经受了季风、暴雨、雷电、雨雪等多种施工作业环境的考验，安全顺利完成了外防护施工任务，达到了施工目标。

5　安全措施

1)从事爬架安装、拆除以及进行升降操作的人员要持有建设行政主管部门颁发的建筑施工特种作业操作资格证书。

2)公司项目管理人员要严格按照施工组织设计，现场督促指导操作人员按操作工艺流程进行爬架的组装、搭设。做好分阶段检查验收，保证质量合格、性能安全的架体投入到使用中。

3)爬架搭设完成应经特检所检定合格后方能投入使用。

6　环保措施

1)爬架为全封闭钢板网，可有效降低夜间施工对外界的光污染；

2)爬架一般按照3.5层高度设计，每施工一层爬升一层，可重复周转使用，楼层越高其利用率越高，可显著降低建筑工程用钢率和建筑工人劳动强度；

3)具有一定的噪声隔绝效果。

7　效益分析

1)经济效益。

根据施工现场估算，爬架费用分为高层和超高层两种。普通小高层爬架费用高于悬挑脚手架，但高层和超高层建筑爬架费用比悬挑脚手架具有更大的优势，而且，建筑高度越高，这种优势越发明显。

2)社会效益。

a.爬架施工方便快捷，可操作性强，施工效率高，可有效缩短施工周期。

b.提高了建筑施工安全系数，便于高层建筑大面积推广。

c.爬架为全封闭施工，不光可以有效隔绝光污染、部分降低建筑施工噪声，而且由于其降低了建筑工人劳动强度，以及可以多次重复利用的特性，非常符合绿色施工的环保理念。

d.实现了建筑施工外防护的机械化和半信息化施工，是建筑业发展的基本趋势。

参考文献:

[1]JGJ 130—2011,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]JGJ 128—2010,建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3]DG/T J08—2002—2006,悬挑式脚手架安全技术规程[S].