异形曲面建筑的外脚手架选型与施工

蒋风红 黄沛林 蓝杭焜 田惠文 周 阳 张汉杰

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204

1 工程概况

某项目位于上海市，总建筑面积216 211.58 m2。4栋单体均为框架剪力墙结构（图1）。其中2栋单体楼为类球形建筑，总计8层，1层层高为6.95 m，2～8层层高为4.20 m，屋面层层高为4.35 m。其中4～5层面积最大，往上和往下结构往里收，面积减小。2C楼2层楼层板厚180 mm，3～7层楼层板厚130 mm，8层楼层板厚120 mm，屋面板厚150 mm。大梁主要为2层和3层核心筒区域的连梁。

图1 异形曲面外形建筑效果图

项目另外2栋单体楼为弧形曲面建筑，总计9层，1层层高为5.75 m，2～8层层高为3.30 m，9层层高为3.35 m，屋面层层高为4.50 m。圆弧建筑1层从下往上，结构边缘往里递收。2G楼楼层板厚120 mm，局部屋面部分板厚150 mm。楼板使用荷载不大，楼层梁截面尺寸较小。

为保证工期、施工质量与施工安全，根据工程特点，结合现场施工条件，经过比较、筛选，将布置2种不同的脚手架，分别应对4栋单体的2种不同异形曲面。

2 外脚手架布置方案

2.1 类球形建筑外脚手架布置方案

工程中2栋单体楼为类球形建筑，剖面呈椭圆形（图2），传统外脚手架垂直搭设方法会造成楼层面拉结距离过远，造成施工不便的同时也使得成本费用增加，因此需要对搭设方式进行优化（图3、图4）。

图2 类球形单体外观

图3 外脚手架平面布置示意

脚手架布置选择双排落地脚手架，一般项目结构浇筑完成以后，相应区域模架将会拆除，结构临边就没有保护了。对于本工程，1～5层兼作外架的支撑架不拆除，略微调整之后当作外架使用，图4中红色区域就是支撑架，只是兼作了下面几层施工期间的外架、结构浇筑以后的外防护及外架到主体结构之间的通道。该支撑架不具备通常要求的外脚手架所需要的功能。5层以上则紧贴上层结构边缘，将脚手架搭设在楼层面上，建筑面平坦一侧可依照传统脚手架搭设方法直接将脚手架搭设在地面上[1-2]。

图4 外脚手架剖面示意

脚手架搭设采用φ48 mm×3.0 mm钢管，搭设高度约35.35 m，双立杆通长设置；立杆纵距1.50 m，横距1.05 m；大横杆步距1.80 m，大横杆设置在立杆内侧；纵向扫地杆距立杆底端200 mm，横向扫地杆紧靠纵向扫地杆下方布置；内排立杆距墙面300 mm；剪刀撑连续设置；每步扶手栏杆设置2道，高度分别为1.20 m、0.60 m；邻近作业层以下3步均设踢脚板，其高度为200 mm；每根横向水平杆上设2道纵向水平杆；连墙件三步三跨设置，预埋钢管双扣件固定。

由于结构楼层4～5层面积最大，向外凸起距离最远，因此考虑依凭4～5层结构边缘搭设外脚手架为最理想的布置方案，而1～4层使用模板支撑架代替脚手架，既节省了人工成本与材料成本，同时又避免了重新搭设脚手架造成的时间浪费。

2.2 弧形曲面建筑外脚手架布置方案

弧形曲面建筑整体外观在平面上呈现出弧形效果，立面上由低到高一侧弧长依次缩短（图5），脚手架根据建筑外形进行设置（图6、图7）。

由于工程特殊性，建筑结构边缘紧靠地下室外墙，如果采用双排落地脚手架，则会影响地下室外墙土方回填，所以采用型钢悬挑脚手架。不靠近地下室外墙处可直接使用带有一定弧度的横杆的双排落地脚手架搭设。使用型钢悬挑脚手架处1～5层顶为1挑，5～9层顶为1挑，即5层以上为2挑，5层以下为1挑。

双排落地脚手架采用φ48 mm×3.0 mm钢管，搭设高度约34 m，双立杆通长设置，搭设参数同类球形建筑的外脚手架，连墙件两步三跨设置，预埋钢管双扣件固定。

型钢悬挑脚手架采用18#工字钢，建筑物外悬挑长度1.45 m，建筑物内锚固段长度2.05 m，搭设参数同类球形建筑的外脚手架，连墙件两步三跨设置，预埋钢管双扣件固定；型钢总长度3.50 m，型钢梁间距按悬挑架架体立杆纵距设置，每一纵距设置一根。

建筑外表面为弧形曲面，因此采用带弧度的水平横杆，按要求搭设（图8）。

图5 弧形曲面单体外观

图6 外脚手架平面布置

3 外脚手架布置的构造与搭设拆除要求

3.1 立杆基础

本工程2G、2H楼单体一部分采用落地式双排脚手架，基础为相应已完成结构楼板（厚500 mm），地基承载力标准值4 000 kN/m2，基础底面扩展面积0.250 m2，地基承载力调整系数1.00，承载力满足外脚手架搭设要求；另一部分采用型钢悬挑脚手架，基础为型钢梁，搭设在结构楼板上。

本工程2C、2F楼落地式双排脚手架的基础为相应已完成结构楼板；地基承载力满足外脚手架的搭设要求；其中2F楼南侧落地式双排脚手架立杆基础为：在基坑外回填土顶面浇筑厚100 mm的C30素混凝土，且立杆底部设置10#槽钢。

图7 外脚手架剖面

图8 外脚手架局部布置

3.2 立杆

脚手架的底部立杆采用不同长度的钢管参差布置，使钢管立杆的对接接头交错布置，高度方向相互错开500 mm以上，且要求相邻接头不应在同步同跨内，以保证脚手架的整体性。立杆应设置纵横方向扫地杆，连接于立脚点杆上，离底座20 cm左右。立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1/400。

3.3 大、小横杆

大横杆在脚手架高度方向的间距为1.8 m，以方便立网挂设，大横杆置于立杆里面，每侧外伸长度为150 mm。

外架按立杆与大横杆交点处设置小横杆，设置在大横杆下方，两端固定在立杆上，以形成空间结构整体受力。

3.4 剪刀撑

外脚手架外侧立面连续设置剪刀撑，并应由底至顶连续设置。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不小于1 m，应采用不少于2个旋转扣件固定。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线离主节点的距离不宜大于150 mm。

3.5 连墙件

2C、2F楼连墙件采用三步三跨，竖向间距5.4 m，水平间距4.5 m；2G、2H楼连墙件采用两步三跨，竖向间距3.6 m，水平间距4.5 m。拉结点在转角范围内和顶部处加密，即在转角l m范围以内按垂直方向每3.6 m设一拉结点。拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在外架大小横杆接点处。

3.6 防护设施

脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式18#铅丝张挂安全网封闭，且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。脚手架外侧必须设高1.2 m、0.6 m的防护栏杆和高20 cm挡脚杆，顶步防护栏杆不少于2道，高度分别为0.9 m和1.3 m。邻近作业层以下3步及悬挑脚手架最底步均设踢脚板，其高度为200 mm。其斜道每步均设踢脚板。脚手架内侧形成临边的（如遇大开间门窗洞等），在脚手架内侧设高1.2 m的防护栏杆和高20 cm挡脚杆[3-5]。

3.7 脚手架的搭设

1）落地脚手架搭设的工艺流程为：材料配备→定位放线→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆（搁栅）→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆、踢脚板→扎安全网。

2）型钢悬挑双排脚手架搭设的工艺流程：材料配备→悬挑型钢→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆（搁栅）→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆、踢脚板→扎安全网。

3）定距定位：根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、外立杆离墙距离，并做好标记；用钢卷尺拉直，分出立杆位置，并作好立杆标记；垫板、底座应准确地放在定位线上，垫板必须铺放平整，不得悬空。

4）在搭设首层脚手架过程中，沿外脚手架通长每框架格内设1道斜支撑，待该部位脚手架与主体结构的连墙件可靠拉接后方可拆除。当脚手架操作层高出连墙件2步时，宜先立外排，后立内排。

3.8 脚手架的拆除

脚手架拆除应该密切配合幕墙安装进度，若遇无法操作需要局部调整时，应遵循先加固后调整原则。此外，拆除应严格遵守由上而下、先搭后拆的原则，即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑，后拆小横杆、纵向水平杆、立杆。

4 结语

本工程脚手架结合了工程特点，将4栋单体楼分成2种脚手架搭设方式，即为对类球形建筑与弧形曲面建筑的脚手架搭设方法，充分利用已完成的结构楼板作为落地双排脚手架、型钢脚手架的搭设基础，经实践应用检验，已经证明本工程的脚手架搭设方法简化了施工复杂程度，降低了施工难度，达到缩短工期、节约成本的目的，同时也保证了施工质量、施工安全。