基于设计与安全分析的附着式升降脚手架布置研究

马宏斌

（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

脚手架的主要作用在于为不同高度的施工作业提供了安全可靠的操作平台。在低多层和高层建筑中，脚手架是随着建筑物高度的逐渐增加逐层搭设的；即使如此，当搭设高度超过50m时，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）的规定，须编制专项施工方案，且经专家论证通过后方可实施。可见，脚手架的使用范围在高度上受到了比较大的制约，附着升降式脚手架技术应运而生。因此，从发展历程上来看，附着式升降脚手架的前身便是扣件式钢管脚手架。

附着式升降脚手架 （Attached lifting scaffold），在国外的应用或研究可见于《Sway stiffness of Scaffold structures》 （Godley，1997）、《Analysis of large proprietary access scaffold structures》（Beale，2001）等文献[1，2]。在国内，从20世纪80年代就已有研究和应用，多见于稳定性等方面的理论计算和基于有限元方法的弹塑性分析研究[3-5]。

显而易见，其优势在于，它依附于建筑物结构本身，通过架体自身的升降装置与设备，实现了自由升、降的目的，并且具有较好的防治倾覆效果，安全性极大提高。

1 项目概况

建筑物概况：工程主体地上34层，地下4层；地下一层为非机动车库，地下二至四层为汽车库、设备用房，一至二十一层为住宅，总建筑面积19358.79m2，建筑基底面积541.35m2。住宅地上建筑面积17338.79m2，住宅地下建筑面积2020m2。建筑高度98.06m。建筑结构形式为框架-剪力墙结构，建筑抗震设防类别为丙类，合理使用年限为50年，抗震设防烈度为8度。本建筑为一类高层居住建筑，耐火等级为地上一级、地下一级。

附着式升降脚手架概况：拟从第二层开始预埋，第四层顶板浇筑后开始吊安装，采用13.5m高5步架体，架体高度覆盖建筑楼层4层半。共使用附着式升降脚手架平台周长约为212.1m，布置1组35个附着式升降脚手架平台机位，机位平均跨度3.75m，覆盖建筑外围总面积533.34m2。若有其他未考虑部分根据现场实际情况进行密封。附着式升降脚手架（LZC10型）结构主要由附墙导座、导轨主框架、脚手架单元、提升、防坠、防倾、控制等系统组成。脚手架单元由框加焊接组件、型钢脚手板、斜撑杆、剪刀撑杆、外侧钢丝防护网，内翻板等组成。由工厂制作为定型构件并折叠起来以方便运输，现场打开即可迅速吊装就位，根据建筑物结构特点和总包单位的施工安排情况，沿着建筑物标准层周边布置升降架。

2 附着支座处的预留预埋

架体安装及其精确性涉及到脚手架在负荷过程中的安全性，尤其是在承受风荷载等水平荷载时抵抗倾覆力矩的作用，是保证工程安全的重要步骤。本工程附着式升降脚手架拟从第3层开始使用。因此，从第3层开始预留预埋工作，此层每个机位处预留预埋两个附墙固定导向座安装孔，两个孔之间的横向水平距离为170mm，采用双螺杆附着。当建筑物结构主体施工至4层时，开始预埋上吊挂件穿墙螺杆孔洞塑料管，预埋方法如图1所示。需要注意的是，在埋设时预留孔必须垂直于结构外表面，吊挂件附墙螺栓孔与固定导向座附墙螺栓孔相距350～400mm，预留孔左右位移误差应小于20mm。

1）应根据以上所述，按现场实际情况确定穿墙螺杆孔洞预留位置尺寸，及时提供给操作班组，做好技术要求及交底，按要求预埋好塑料管。如图2所示。

图1 预埋示意图

图2 架体安全连接示意图

2）当施工至外墙楼板面准备浇筑底板梁混凝土时，需按机位布置图精确预留安装孔洞，预留孔使用内孔40mm、壁厚大于2mm的PVC塑料管即可，管两端用宽胶布封住，以防止混凝土浇灌时进入管内而堵塞预埋孔。

3 架体过塔吊附臂的安全技术措施

考虑架体自身结构稳定性的要求，附着式升降脚手架架体平面布置时，重点注意：

1）在拟定塔吊附臂位置布置塔吊附墙处专用吊桥式折叠架，且应保证吊桥式折叠架架体立杆与塔吊附臂最靠近处中心留有不少于250mm的距离。

2）吊桥式升降平台底层脚手板制作为可翻转型脚手板。当附着式升降脚手架升降时遇到上几层塔吊附臂影响平台升降时，先拆除塔吊附臂处的那层吊桥式折叠架脚手板的外侧防护钢丝网中间的连接螺栓，并向两端往内折叠该处防护网；再拆除该层脚手板的的中间连接螺栓组件，最后，用手动绞盘拉起脚手板到两端立杆处固定，以保证塔吊附臂顺利通过该层脚手板。

3）升降完成后，立即将所有拆除件和翻转件恢复到位即可。

4 附着式脚手架横杆计算方法

在考虑竖向荷载计算横杆受力时，近似其为二跨连续梁，计算其在承受均布荷载工况下的挠度和强度[6]。计算示意图如图3所示。

图3 横杆承受均布荷载计算示意图

本工程采用13.5m的架体，最大跨度4.8m，以最大跨度进行验算。其中，

跨中最大弯矩：

支座最大弯矩：

式（1）、式（2）中，M1max、M2max、q1、q2、l2分别为横杆跨中及支座最大弯矩、静荷载及活荷载计算值、横杆跨度。

二跨连续梁均布荷载工况下的最大挠度：

式（3）中，Vmax、q1、q2、EI、l分别为横杆最大挠度、静荷载及活荷载计算值、横杆截面惯性矩及跨度。

计算得出附着式升降脚手架吊装布置示意图，如图4所示。

图4 附着式升降脚手架吊装示意图

5 结论

近年来，有关脚手架安全事故频发，如何减少甚至杜绝此类事故的再次发生已成为工程师和研究人员重点关注的施工技术热点之一。附着式升降脚手架在高层建筑中的广泛应用，必须以精确的力学分析和可靠的现场布置为前提，只有保证该项技术的安全性才能保障工程项目整体的经济、安全、合用，也是提高工程质量水平的重要措施。

本文从国内外的研究和应用情况入手，以某高层建筑附着式升降脚手架的应用为依托，通过架体安装的预留预埋、安全技术措施和架体设计计算方法介绍和分析，给出了架体布置方式及示意图，以期为类似项目脚手架的设计和施工安装提供参考。