房屋建筑装配式集成爬架施工技术研究

随着我国城镇化步伐的加快、高层建筑日益增多，各类坠落现象时有发生，施工安全形势依然比较严峻。这就要求建筑市场在提高工作效率的同时，对传统脚手架等临边防护装置进行技术革新，切实保障施工人员的生命安全。作为新一代脚手架体系，爬架的诞生符合时代发展需求，从过去传统的钢管脚手架到现在的装配化集成建筑爬架，将成为工程建设领域防护措施发展的必然趋势。

近年来，国家有关部门先后出台多项政策法规，规范和推动爬架行业的发展。爬架技术符合国家低碳、环保、节能等发展要求，具有经济、实用、装拆便捷、安全可靠等方面的优势，具备装配模块化发展的潜力，不仅能够满足建筑施工的高标准、严要求，而且能够保证施工工作人员的安全，有利于促进工程建设行业高质量发展。

本文以绍兴市越城区（镜湖）曲屯1号地块3标段项目为例，对装配式集成爬架系统施工参数、施工方法、施工过程中的危险源等进行分析与阐述，以期为行业从业人员提供借鉴和参考。

1.工程概况

该工程位于绍兴市越城中心城区北侧，解放大道西端，西侧为曲屯路，北侧为溢香路，东侧为解放大道。该工程项目建筑面积126649.8m2，其中地下建筑面积22773m2、地上建筑面积103876.8m2（1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、13#），拟建建筑物为8幢26F 高层建筑物，共分5个楼型，设计使用年限70年。全场设一层地下室/局部二层，结构类型为框架-剪力墙结构，外墙局部、楼梯、阳台、主卧采用装配式施工。为确保施工安全，预防高空坠落事故，二层顶板以上采用爬架体系防护施工。

2.装配式集成爬架系统

爬架又被称作附着式升降脚手架，特别适用于高层建筑。通过多方面考察，决定采用住建部推广应用的装配式集成爬架施工，不仅能提高安全稳定性，而且操作简单、作业效率高，符合国家提倡的环保节能低碳发展理念，尤其在施工生产综合效益上具有显著优点。

该项目爬架搭设高度为三层，按照施工进度进行下一层的上升或下降，对比传统的落地脚手架，可大量节约钢管、扣件、脚手板、密目网等周转材料及更换次数，经济效益显著。爬架装拆及升降过程中，只需少量专业人员操作，就能满足爬升施工需求，大大减少了人员人力消耗，节省了人工。施工期间，爬升周期短，能够有效缓解塔吊机械使用压力，提高生产效率；操作简便，便于整体性管理，符合以人为本、科学发展和低碳节能环保、绿色施工的发展理念。

爬架由特定厂家生产，标准化定型装置，操作简便迅速，基本达到装配化要求，通用性强。爬架主框架等只需在地面进行搭设，组装完毕后，再进行有效吊装连接，采用防坠装置能够有效确保防护架始终处于安全状态，有效防坠。整个架体升降过程为遥控控制，架体底部与结构楼层完全封闭，且架体内部每一层标准层设置一层软防护，极大地消除了安全隐患。

采用装配式集成式爬架结构设计，安拆时不需要占用太多施工空间，管理维护更轻松，使整个施工现场干净整洁，文明施工作业效果更显突出。爬架安装完成后，具有高度的整体性，大气整洁，施工企业宣传标语博人眼球，公司品牌得到有效宣传。

3.爬架施工参数

3.1 各楼架体布置参数

该工程共有建筑8栋，布设有16组201个机位，周长980.2m，机位直线最大跨度6.8m，机位转角最大跨度5.4m，平均间距跨度4.9m。

绍兴市越城区（镜湖）曲屯1#楼，周长123m，对23个机位进行布置；2#楼，周长91.6m，共布置19个机位；3#楼，周长93.8m，共布置20个机位；4#楼，周长93.8m，共布置20个机位；5#楼，周长151.8m，共布置30个机位；7#楼，周长166.2m，共布置34个机位；8#楼，周长93.8m，共布置20个机位；13#楼，周长166.2m，共布置34个机位。

绍兴市越城区（镜湖）曲屯项目对爬架高度的搭设，采用3.5倍层高设计（架体高度10m）的标准，顶部防护高度超出结构面1.2m。升降单元根据流水段划分，封闭防护采用冲孔钢网防护，底部采用花纹板防护，每标准层采用大眼网软防护（图1）。

3.2 附着架构造设置

主框架总高为100cm，架体宽度为90cm，架体搭设5步架。两相邻剪刀撑间的距离是45cm，水平杆和剪刀撑间的夹角范围为45°至60°，如图2所示。

3.3 各级荷载参数

恒载（包含爬架各构件总体荷载）：45.7kN；

活载（结构施工时的升降过程）：0.5×7×0.9×2=6.3kN；

活载（装修施工时的升降过程）：0.5×7×0.9×3=9.45kN。

风荷载标准值(kN/m2)按下式计算：

ωK=μZμSω0；

其中，脚手架风荷载体型系数：μS=1.0φ；

挡风系数：取密目式安全立网全封闭式，φ=0.8；

风压高度变化系数：取离地面或海平面高度200米，地面粗糙度类别B；μZ=2.61；

基本风压值：工作状态：ω0=0.5kN/m2；

升降及坠落工况：ω0=0.25kN/m2。

组合一：现场活荷载+固定荷载；

组合二：0.9×（风荷载+施工活荷载）+固定荷载。

其中：固定荷载分项系数γG=1.2；

现场活荷载分项系数γQ=1.4；

风荷载分项系数为γQW=1.4。

脚手架核算

依据《安全技术规范（扣件式钢管脚手架）》JGJ130－2011，核算受弯构件的强度。

(2)建设用地范围内未进行地质勘查的矿产地或无探矿权、采矿权设置的一般性矿产资源，如砂岩、泥岩、石灰岩可不视为压覆矿产资源。但一些国家急需的、稀少的矿种、矿产地的矿床规模在中型以上，除了国家产业政策批准的重大建设项目外，原则上不予压覆。

扣件抗滑力的计算

核算钢管脚手架横纵向水平杆交接点扣件。钢管脚手架立杆与横或纵向水平杆相连时，对扣件的抗滑承载力依据规范（同上） 验算：

R ≤Rc

Rc 是扣件抗滑承载力的设计值，通常取8.0kN；横向水平杆的自重标准值为：0.0397×900×2/2=35.73N，纵向水平杆自重标准值为：0.0397×1500=59.55N，脚手板自重标准值为：0.35×0.9×1.5/2=0.23625KN=236.25N，施工荷载标准值为：3×0.9×1.5/2=2.025KN=2025N；荷载的设计值为：R=1.2×(35.73+59.55+236.25)+1.4×2025=3232.836N=3.233kN，由此，扣件抗滑验算的最大抗滑力R=3.233KN＜Rc=8.0kN，符合规范要求。

图1 附着式升降脚手架结构图

图2 附着式升降脚手架立面图及剖面图

图3 水平支撑桁架计算简图

立杆的稳定性验算

如果存在风荷载组合，脚手架立杆必须满足以下公式条件：

水平支撑桁架

根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》JGJ202-2010，对支撑桁架荷载（水平方向）进行计算。如图3所示，立杆将荷载传递给水平支撑桁架，当立杆所受压力为最大时，对水平支撑桁架进行验算，此时全部荷载作用于桁架上弦。

附墙支座验算

计算时，以荷载最大的支座作为演算对象，冲击系数为2×计荷载，通过有限元计算得到作用在支座上的力。

图4 爬架安装施工工艺流程图

升降动力设备验算

荷载效应组合：组合1（恒载+活载）。

恒载（包含爬架各构件总体荷载）：45.7kN；

活载（主题结构施工时的升降过程）：0.5×7×0.9×2=6.3kN；

活载（装修施工时的升降过程）：0.5×7×0.9×3 =9.45kN；

组合1：P1=1.2×45.7+1.4×9.45=68.07kN。

提升设备

该工程采用的提升电动葫芦额定起重量：P0=7.5×9.8=73.5kN；

一个跨度爬架共设置2台提升葫芦，P=2×P0=147kN；

设计值P2=γ2×P1=2×68.07=137.0688kN；

故：P＞P2满足要求。

4.施工方法

4.1 主要组成部分

附着式升降脚手架组成主要由以下七部分组成：主框架（龙骨架）、附着支撑装置（附着支座+导向防倾装置）、底部支撑桁架、底部密封钢板及外侧安全钢网、电动提升设备（环链电动提升机）、动力控制系统（多功能控制柜）、安全保护装置。

4.2 爬架系统施工工艺流程

根据相关楼座主体结构，优化集成爬架设计图纸及计算书，核对装配化集成爬架所需的标准材料规格、数量，符合要求后按图4流程进行安装。

4.3 爬架系统爬升及下降

爬架在发生动作之前，必须严格按照操作流程检查，清理爬架主体结构体系上的各种材料、杂物、建筑连墙件，检查每一个电动升降装置是否符合要求，准备相关操作工具等。

4.4 爬架系统拆除

爬架拆除应按自上而下的顺序分层进行，先搭后拆，即先拆电气设备，再拆悬臂结构，然后拆除脚手板、冲孔钢板网、剪刀撑，大小横杆和立杆，最后对导轨和水平支撑桁架进行拆除。

5.施工过程中的危险源辨识与分析

爬架的危险源应从防坠、防倾、同步升降、限载四个方面来辩识危险源，确定危险源后，应对隐患进行排除并制定相应的措施。应对可能发生事故的简单有效管理方法和防范措施主要包括以下几个方面：

一是外架坠落伤人毁物。防坠器与架体固定销轴、防坠销三道安全保险防坠控制；

二是架体倾覆。附着装置中的导向防倾架，每个附着上均设置有导向防倾架，并在每个防倾架上设置有对称4个导向滑轮；

三是架体变形。爬架预警器、分控荷载控制柜通过多功能集成电控柜实现同步控制，同时采用同一厂家同一型号批次提升设备将同步误差尽可能降至最低；

四是架体倾覆垮塌。爬架预警器与分控箱内设置有荷载限位，发生超载自动停机并警报；

五是火灾。严格执行防火规章制度；

六是触电。严格执行防触电规章制度。

爬架施工满足环保施工要求、封闭性强，能有效防止模板安拆层灰尘外露、减少扬尘，在国家防尘治理的大环境下，对生产将起到重要的作用。