双向曲扭错层立面的外脚手架施工技术

郝 瑾，陈守辉，谢佐邦，龙思丰，张丽珊

（广东省第一建筑工程有限公司 广州510010）

0 引言

目前，国内建筑科技发展迅速，人们对建筑物的要求越来越高，除了满足基本的使用功能外，还要具备美观性、实用性，以及新颖的设计理念。因此，建筑设计师们穷尽想象，在建筑物外观造型上进行大胆尝试，异形建筑因其独特的造型，大受欢迎，但是非常规的造型也给实际建造带来了困难，不仅在结构设计上要多次验算以确保安全性，在实际施工过程中也遇到如下问题：①施工场地狭窄，操作面不够，影响进度；②造型复杂，各种工序交叉作业，质量难以保证，容易造成返工；③结构造型凹凸不规则，楼板伸缩不一，常规外架搭设无法满足施工要求，工序繁琐。

某商业、办公施工总承包工程位于广州市白云新城飞翔公园以北，万达广场以南，其总建筑面积约18 万m2，地上8 层，地下2 层，建筑高度35 m。本项目的外立面造型以项目名称中的“无限”二字展开设计，将主体结构设计成2座塔楼，中间设斜交连廊，俯视就如同“无限”（无穷大）的数学符号“∞”。由于该造型的结构为双向曲扭结构，内缩和外放同时存在，外立面造型复杂，凹凸不平，无法采用传统的双排脚手架施工。经过研究，决定在施工过程中采用“双向曲扭错层立面的外脚手架施工技术”。

1 关键难点及解决思路

⑴ 本技术采用BIM 软件建立项目三维结构模型，在模型中根据项目各层外边线的投影线预排外架系统［1］，精确定位立杆、横杆位置，分析、处理好其与各层飘板支撑的关系［2］（见图1），并利用广联达模板脚手架三维施工设计软件进行外架支撑系统验算［3］，确保设计参数满足施工规范要求，最后生成外架搭设动画以及详图来指导工人施工［4］，从而降低搭设难度和减少返工，确保外架搭设的质量、安全和进度。

图1 BIM三维外架搭设效果图Fig.1 Effect Drawing of BIM 3D Outside Scaffold Erection

⑵本项目的建筑4个角呈圆弧状，弧形楼层对外架密封程度要求较高，在搭设前通过钢管预弯，使纵向水平杆和剪刀撑与结构弧度贴合，保证外架外立面接近主体结构，剪刀撑与架体结合紧密。不仅可以杜绝临边洞口、防止高空坠物，而且外架搭设的整体性和美观性良好。

⑶本项目结构为双向曲扭错层混凝土结构，建筑物各层楼板有伸有缩，存在大量飘板支撑［5］，在脚手架搭设前必须精确划分、定位外脚手架与飘板支撑架的关系，外架与结构之间的飘板支撑架兼作内排防护架，随外架一起搭设，整个外架体系更加安全。

2 设计方案的选择

⑴本项目脚手架分地下室和地上结构分段搭设。地上主体结构分A、B 两座塔楼，中间采用钢结构交叉连廊连接，考虑到本工程的外形特点及搭设高度不超35 m，不采取悬挑式外脚手架，两座塔楼各自独立搭设落地脚手架。

⑵因本项目各层外围曲线形状及造型各不相同，外围脚手架根据各层最外围边线投影重叠后的最外围投影线布置［6］。

⑶按外围曲线形状，A区大部分脚手架搭设高度从地下室顶板（-1.5 m）搭设至6层结构面（22.00 m），搭设高度25 m，在6层缩进搭设至屋面层（34.9 m）约15 m。其余部分脚手架从地下室顶板直接搭设到8 层，最大搭设高度35 m。

⑷ B 区大部分脚手架搭设高度从地下室顶板（-1.5 m）搭设至7层结构面（26.2 m），搭设高度29 m，在6 层缩进搭设至屋面层（34.9 m）约11 m。其余部分脚手架从地下室顶板直接搭设到8层，最大搭设高度35 m。

⑸外脚手架为结构、装修施工两用脚手架，施工荷载为2+2 kN/m2，限两步架同时作业［7］。

⑹脚手架立杆纵距1 500 mm，横距800 mm，步距1 800 mm，离建筑物300 mm，脚手架搭设高度35 m。

⑺采光井的脚手架搭设由地下室顶板起搭设，立杆支承在地下室顶板楼板［8］，脚手架立杆纵距1 500 mm、横距800 mm、步距1 800 mm，离建筑物300 mm。

3 施工操作要点

3.1 外架搭设立杆的测量定位

因本项目各层外围曲线形状及造型各不相同，外脚手架是根据各层最外围边线投影重叠后的最外围投影线布置，外脚手架平桥内立柱离飘板线外侧或外墙边不大于300 mm，标准平桥净宽800 mm，如遇结构变形，平桥向内加宽。

3.2 建筑转角弧位外架搭设

本建筑弧形范围比较大，弧形楼层对外架密封程度要求较高，该部位在搭设前通过钢管预弯，使纵向水平杆和剪刀撑与结构弧度贴合，并随搭随调整［9］，确保外架外立面接近主体结构，剪刀撑与架体结合紧密，如图2、图3 所示。不仅可以杜绝临边洞口、防止高空坠物，而且外架搭设的整体性和美观性良好。

图2 转角弧位钢管平面布置Fig.2 Plane Layout of Corner Arc Steel Pipe

图3 转角弧位外架搭设及弧形位置钢管预弯Fig.3 Erection of Outer Frame of Corner Arc Position and Steel Pipe Pre Bending at Arc Position

3.3 结构飘板支撑与外架搭设关系处理

由于结构为双向曲扭错层混凝土结构，几乎每层都有飘板，各层飘板宽度不一，不能满足外脚手架内立柱离建筑物边不大于300 mm 要求，但必须满足外架与满堂高支模（超高支模）支撑架体之间牢固连接。在脚手架搭设前必须根据各层最外围平面投影线在首层结构面测量定位，划分外脚手架与满堂超高支模支架的位置关系。外架与结构之间的满堂超高支模支架的搭设与外架进度一致（随建筑高度），如图4、图5 所示。并利用满堂超高支模顶架作为内排防护架，最内侧满堂支撑架的立杆与结构外侧（或外墙边）不大于300 mm［10］，最内侧两排立杆之间铺设平桥，并挂安全网防护。在楼层结构浇筑混凝土后，四周临边设置防护栏杆并满挂密目安全网保证安全。满堂超高支模顶架与楼层支撑架连接为整体，并采用连墙件连接的形式与建筑物结构连接牢固。

图4 BIM三维系统外架剖面Fig.4 BIM 3D System Outside Scaffold Section

图5 外架与结构飘板支撑关系Fig.5 Support Relationship Between Outside Scaffold and Cantilever Plate Formwork Support of Structure

4 结语

⑴本项目外架搭设面积约2 000 m2，采用BIM 软件建立项目三维结构模型，在模型中根据项目各层最外围边线投影重叠后最外围的投影线预排外架系统，精确定位立杆、横杆位置，并分析、处理好其与各层飘板支撑的关系；利用广联达模板脚手架三维施工设计软件进行外架支撑系统验算［1］，设计参数满足施工规范要求，架体搭设顺利、整体稳定，保证了结构施工进度及施工安全。

⑵材料浪费率、施工返工率大大降低，直接经济效益节省136 000 元。不仅取得了一定的经济效益，而且工地通过广东省双优工地和广州市双优工地初评，为广州市的市容市貌增添光彩。

⑶本技术的成功应用，让某商业、办公施工总承包工程顺利通过广东省新技术应用示范工地立项，为今后申报中国建设工程鲁班奖打下了基础。