高层建筑附着式升降脚手架施工技术分析

韦捷亮

中国新兴建设开发有限责任公司 北京 100039

随着现代化城市的不断发展，建筑技术进步与城市土地资源稀缺，建筑向着大跨度、高层不断迈进，促进了脚手架的发展。在施工过程中，脚手架能够为不同高度作业平台提供可操作性空间，可随着建筑高度逐层增加搭设。但是高度超过50m后，则必须编制专项施工方案，严重受到建筑高度制约，无法达到良好应用效果。

一、附着式升降脚手架概述

1.构造

附着式脚手架以架构而言，由附着支撑系统、架体结构、防倾防坠系统、动力升降系统、防护系统所构成，可将设计专门升降机构固定在建筑物上，且通过机构附着动力设备升降脚手架。此种脚手架具有悬空架体，根据建筑层高设置搭设高度，一般4层楼高[1]。脚手架升降中附着支撑系统属于重要受力部位，能够在建筑结构上固紧架体，传递荷载；装置上拥有防倾防坠系统，使得建筑物与脚手架之间保持距离，以水平约束方式提高脚手架稳定性；而动力装置则可保证施工中脚手架如若受到风荷载、荷载受力不均等影响，可利用该装置保护脚手架不坠落，为其提供升降动力；防护系统由安全网、扶手杆、铁丝网构成，可为施工人员提供安全防护。

2.性能

附着式升降脚手架具有安全性、高效性及经济性特点。安全性在于该脚手架主要通过自身升降系统实现升降，无需像传统脚手架重复高空搭拆，以免外架工人高空作业增加风险。并且，该脚手架应用多道支座，附着于建筑结构，且每道支座上有防坠防倾装置，即便动力失效也能够利用系统迅速锁定导轨与架体，提高了脚手架安全性；高效性在于提升该脚手架过程中，无需应用塔吊等设备，升降1层仅1.5h即可完成，不会影响建筑施工，与传统搭设脚手架相比，提高了工作效率；经济性在于搭设该脚手架后，仅需少量人员即可完成升降，节约了人工，且整体高度不超过5层，钢管扣件材料也有所减少[2]。

二、工程概况

某高层建筑工程由地下1层和地上27层构成，地下1层为地下车库，主楼部位包含设备夹层，地上1-27层为高层住宅，建筑总面积约12万m2。地上住宅面积约10万m2，地下面积约2万m2，建筑高度为84m。结构形式为剪力墙结构，设计使用年限为50年。该建筑属于一类高层住宅建筑，耐火等级均为一级[3]。

高层建筑施工中，拟从第3层预埋，第4层浇筑顶板后吊安装，应用5步架体13.5m高，覆盖4.5层建筑楼层，应用附着式升降脚手架，设置平台周长201.1m，覆盖总建筑外围面积513.42㎡。选择LZC10型附着式升降脚手架，由导轨、附墙导座、脚手架单元、控制、防倾防坠、提升、脚手架单元等系统组成，由工厂制定便于运输，在现场打开后即可吊装，结合施工单位安排与建筑结构特点，根据建筑物标准进行升降架布置。

三、高层建筑附着式升降脚手架施工技术应用

该工程建筑主体结构达到施工高度后，施工单位组织人员组装附着式升降脚手架框架。

1.做好搭设准备

安装层施工后，应用找平架为该脚手架提供支撑，且在最初施工期间将其临时放置在双排外部脚手架上，保证框架外排与内排间距分别为1500mm和200mm。在搭设找平架中，压实土壤且在其上制成C20混凝土10cm厚。为保证搭设作业顺利进行，找平架构造需满足一定要求，外立杆到建筑结构外侧超过1.5m，且安装保护栏、悬挂密目式安全网，而内立杆外侧至建筑结构在0.3m内；找平架内外高度在5mm内，周长闭合差小于10mm，禁止同一直线1m内高度差超过10mm[4]。

2.组装支撑桁架

完成找平架安装后，即可安装水平支撑桁架。通过对架体底部是否存在桁架进行分析（见表1），可知架体底部无桁架最大应力与位移分别为-187 Mpa和15.1 mm，架体底部有桁架，则最大应力与位移分别为-118 Mpa和8.7 mm，有桁架的压力与位移显著小于无桁架，表明桁架可减小架体应力与变形，提高脚手架稳定性。

表1 架体桁架应力位移

因此，根据分析设计和组装支撑桁架，采取标准接头连接，内外支撑桁架连接后，进行小横杆组装与内外支撑桁架连接，保证模数1500mm，杆长度1000mm，并设置50mm的杆，避免其他标准杆长度不足难以搭接。

3.安装固定附着支柱

工程建筑主体结构提升后，利用固定附墙支座连接建筑物与架体，且从下至上逐步搭设组装，施工中保证框架仅超过作业层一步，使用直径48mm的钢管，其壁厚3.6mm，立杆横距0.9m，纵距0.5m进行搭设，且依据楼层高度明确步高，组装架体时大横杆水平度在20mm以下。主体结构混凝土模板拆除后，将导轨临时固定部位附着制作拆下，安装在穿墙螺杆部位，且将其固定，使用螺母与垫圈拧紧穿墙螺杆，垫圈大小需超过50*50*10mm，拧紧所用螺母后，裸露丝扣扣环应超过3个。固定附着制作应填充混凝土表面，使用扣件固定，确保防坠系统工作正常，使用专业工具检测器可靠性与灵敏性[5]。

4.升降

在混凝土上应用螺栓将吊挂件紧固，从墙体外穿进，通过垫片与螺母紧固螺栓，螺母拧紧后，保证螺栓超过顶端3个螺母丝扣长度，完成固定后在吊挂件上进行电动葫芦安装，以保证其受力相同。

5.拆除

升降手脚架至指定高度，即可根据步骤拆除框架，遵循先打后拆原则，从上至下逐步拆除。在此过程中，所有部件应当及时分组，在建筑物中集中放置，运输至地面，且根据其规格与型号放置，及时维护翻新，在现场绘制安全区，设置安全标语与警告标志，安排人员监护现场，保证所有物料均清理透彻，禁止为方便拆除直接将物料倒向空中，拆除中需要人员更换，则在之前需对拆除情况进行交接，不可任意将脚手架附着支座拆除，在剪刀撑拆除时，需三个人同时作业，先将中间拆除，再拆除两边，运送至楼层中。

四、附着式升降脚手架安全验算

搭设中附着式升降脚手架在找平架上设置，升降中拆除了找平架与脚手架的连接，仅依靠建筑结构与附着支撑连接，其构件是否与设计要求相符对于架体安全性与稳定性具有决定性影响。因此，根据该工程情况对附着支撑结构构件进行验算。

1.荷载与荷载组合设计

附着式升降脚手架支撑结构验算应以架体最大承受荷载计算，活荷载У0、荷载冲击系数У3、荷载不均匀系数У2。

其中，УG为恒荷载分项系数（1.2）；SGK为恒荷载效应标准值；УQ为活荷载分项系数（1.4）；SQK恒荷载效应标准值。

根据上述施工中架体宽度、水平杆步距、立杆间距、架体高度等进行计算，可知施工活荷载为46.8KN，风荷载为0.52KN/㎡。

2.附墙支座验算

根据《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》，验算附墙支座需根据使用工况进行，设计荷载*冲击系数rЗ=2.0。工况正常下同一机位要有3个以上附墙支座，荷载效应组合设计值为施工活荷载+永久荷载。根据公式计算：

整体垂直荷载为N=218.6KN，每根螺栓承受剪力V=54.65KN，螺栓校核如下：

通过公式计算后，可知结果为0.58＜1，与要求相符，实际使用时每个主框架对应外墙均进行3个支座安装。

3.连墙件验算

计算连墙件轴力公式为N1=N1W+N0，覆盖区域内连墙件脚手架外侧迎风面积为Aw=10.8mm。

风荷载造成的连墙件轴力设计值为N1W=7.86KN，附加水平力N0=5.0KN，轴向力设计值N1=12.86KN。而连墙件承载力设计值Nf=92.7KN＞12.86KN，与要求相符。

4.支座转换件验算

脚手架离墙在400-700mm范围内，需进行转换件设置，根据700mm最不利情况进行计算。工况正常下，荷载=（施工活荷载+永久荷载）*1.3，每主框架有3个支座，计算支座荷载设计值为P1=56.12KN，P2=38.61KN。

支座转换件连接螺栓：

转换件与支座通过螺栓连接，与墙体和支座连接计算相似，该螺栓校验公式如下：

可知结果为0.92＜1，与要求相符。

通过对附着式升降脚手架安全验算可知，数据与规范要求相符，可为施工中脚手架安全应用提供保障。

总结：综上所述，本项目应用附着式升降脚手架，其具有安全性、高效性及经济性特点，可有效节约人工、材料及设备成本。因此，可将其应用到更多高层建筑施工中，此过程中需做好搭设准备、安装固定附着支座、升降、拆除及安全管理等工作，为高层建筑顺利施工提供保障。