爬架在高层建筑施工中的应用研究

李宝源

（广东恒州路桥建设有限公司，广东 韶关 512023）

在城市化的进程中，为满足土地与人口的适配性，各种高层、超高层建筑物拔地而起，但与此同时这也为建筑施工提出了更高的挑战。脚手架施工是建筑施工中的较为关键的技术，也需要对其进行更新。对于超高层的建筑，常规的满高外脚手架已经无法满足其施工要求，为了研发便于搭设、确保安全、节约耗资的新型脚手架技术，大量的专家学者、工程技术人员对此进行了研究，并且研发出了多项成果。近些年来，由于安全性或经济性的原因，吊篮、外挂式、落地式等传统的脚手架技术逐步在高层和超高层建筑施工中淘汰，而附着升降脚手架和悬挑脚手架应用比较广泛，两者相比，附着升降脚手架不需要进行反复拆卸，在建筑工程施工中更为实用。

1 爬架的基本概述

1.1 爬架的形式及工作原理

附着式脚手架可以简称为爬架，爬架的使用成本较低，且适用于各类建筑工程，尤其在高层建筑中的经济效益十分明显，因此爬架被广泛应用于高层建筑施工当中。按照实际施工的需要，根据架体结构、附着支撑形式、提升方式选择适用于本工程需求的爬架形式，如图1所示。且强度达到要求后，将下层建筑结构上的升降机构拆除安装于上层爬升位置，再重复上述步骤进行脚手架装置的提升。下降作业的工作原理和爬升基本相同，总的来说爬架是依靠脚手架与升降机构进行交替的支撑实现升降作业的。

图1 爬架的形式

1.2 爬架的组成部分

爬架的主要组成部分为架体结构、附着支撑结构、提升设备。

1）架体结构。竖向主框架和水平梁架是爬架架体结构的基础，其中竖向主框架是承受竖向和水平荷载的主要框架结构，通常与建筑物的外立面垂直，而水平梁架是传递竖向荷载的水平结构；架体构架负责将脚手架与框架相连接。

2）附着支承结构。升降机构、承力结构、防倾覆和防坠落装置是附着支撑结构的主要组成部分，附着支撑结构直接连接在工程结构上，负责承受脚手架的荷载。其中，升降结构指的是控制架体升降的设施设备，防坠落装置指的是意外坠落时的紧急制动装置。

3）升降动力控制设备。通常由控制系统和动力设备构成，控制系统分为升降控制系统、荷载控制系统、电力控制系统等。

2 高层建筑中爬架的技术要求

如图2所示，以下几项关键技术决定了高层建筑中爬架的安全性、经济性以及技术可靠性是否满足要求。

图2 爬架的技术要求

爬架是悬空脚手架的一种，其通过附着支承与建筑物结构连接，依靠升降设备沿着一定轨道进行升降。爬架的搭设高度通常为四个标准层高与护栏高之和。若在水平方向上架体沿建筑结构四周组合成整体则为整体升降式，若是按照一定距离划分为一片片的架体则为分片升降。对于高度为80m以上的建筑结构来说，爬架的经济效益更为显著，因此爬架尤其适用于超高层建筑物，其作业原理如下；

首先，在建筑结构上固定脚手架和升降机构，待浇筑混凝土达到一定承载力要求时沿建筑结构进行爬升，爬升前先解除脚手架和建筑结构之间的连接，使脚手架呈悬挂状态，通过升降设备进行提升，之后再将脚手架固定于建筑结构上；待上层混凝土浇筑完成

2.1 附着支承构造技术

附着支撑结构的设计构造和性能全面影响着爬架的使用，是脚手架悬空升降的关键支承结构，负责架体荷载的传递与支撑。提升设备、升降机构、防倾覆和防坠落装置等都依靠附着支承结构以达到使用要求，所以附着支撑的设计构造尤为重要。

2.2 升降机构设计技术

在进行高层建筑物爬架升降机构设计时要考虑到升降设备的影响，脚手架的升降便利性和安全性与升降机构息息相关。

2.3 同步性及荷载控制技术

爬架的同步性及荷载控制技术是自动化水平的集中体现，指的是应确保相邻升降机位保持同步升降，同时产生的升降荷载符合规范要求之内，此项技术是保证爬架安全使用的关键技术。近些年，专家学者及工程技术人员对爬架的同步性及荷载控制技术进行了深入研究，实现了自动调平和升降，相邻机位的升降误差能够低于10mm；并且在荷载控制技术上，采用了可视化的荷载传感器进行控制，显示的荷载精度在100kg以下，以确保荷载大小不超过设计范围，超载后自动停机。

2.4 防倾覆控制技术

高层建筑进行高空作业时，爬架会受到较大风荷载的影响，同时施工荷载的不断变化会导致提升吊点难以维持在架体重心处，种种原因导致架体会产生一定的倾覆力，倾覆力可能使爬架架体产生向外倾覆或向内倾覆的趋势，防倾覆装置就是为了避免爬架发生倾覆现象的关键技术。常用的放倾覆装置是导轨导轮式，一般设置在每一个提升点位上，导向间隙控制在5mm之下，架体结构在上升或下降的时候可以确保自身的稳定性，避免发生安全问题。

2.5 防坠落控制技术

高层建筑爬架在使用工程中必须满足防止坠落的安全需求，防坠落装置是架体发生意外坠落时的一种保险措施，能够把架体紧急制动在可靠的结构上。防坠落装置可以分为电动式和机械式两类，而机械式防坠落装置信号控制的方式有速度控制和提升动力承力控制两种。值得注意的是，整体升降式爬架的坠落一般是缓慢撕裂的过程，各个提升点不会同时发生坠落，所以通过速度控制信号是否可靠是值得商榷的。根据要求整体升降爬架的制动距离应不超过8cm，单片式的制动距离应不超过15cm。

2.6 防护构造技术

高空坠物伤人是高层建筑施工过程中发生率最高的安全事故，为避免此类事故发生，爬架上会设置防止物料和人员坠落的防护构造。爬架和建筑结构之间会布设可折起的翻板，以保障在爬架覆盖范围之内的物料或人员不会掉落到架体之外。

2.7 平面布置设计技术

高层建筑施工中爬架架体的整体性受各个提升点平面布置的影响，合理的平面布置可以保障各提升点均匀受力，避免因受力不均匀影响爬架的安全性能，其关键技术在于提升点和架体重心的匹配程度。

2.8 操作与管理控制技术

操作的规范性和管理的有效性是确保爬架安全的重要因素，应确保操作人员具备相关的技术资格证明，管理人员按规定进行安全交底和施工方案的确认。

3 爬架安装的施工控制技术

3.1 预埋设计

预埋设计是爬架安装施工中的关键技术，预埋件的位置主要参考爬架的平面布置图，应确保符合规范的要求；预埋件通常采用PVC管，并且要确报预留管的尺寸长度等指标能够满足爬架安装的需求，预埋的全过程都应该由工程技术人员进行监督。

3.2 爬架安装平台的搭设

高层建筑爬架安装平台依据其层数、位置等因素确定，一般来说应把控平台和墙体之间不大于0.2m，安装平台的外侧需要安装防护设施，确保施工过程中的安全。

3.3 滑轮组件的摆放

滑轮组件的提升位置应该与预埋设计的孔位相对应，平行于建筑结构，以确保提升误差控制在要求的范围内。若提升位置误差较大，则应该限期整改。

3.4 架体结构的安装

竖向主框架依据爬架的立面设计高度进行安装，所采用的材料及尺寸等都应符合设计规定，各个单元节点之间通过插套进行连接；水平梁架安装的构架种类较多，其构件的结构参数应符合高层建筑安装施工的需要。

3.5 附着支承结构的安装

附着支承结构应该在预埋孔检测合格后再进行后续安装，高层建筑的内外两侧都应布设垫板和连墙挂板，作业人员应特别注意螺栓的安装，确保其拧紧不脱落，保证附着支承结构的安全使用。

3.6 电气控制系统的安装

爬架进行电气控制系统安装时，电缆线应该固定在外侧的横杆上，电缆接头处使用绝缘防水胶布进行绑扎处理；电控柜需加装漏电保护系统和避雷系统等预防措施，确保电气控制系统安全运行，减少故障或事故的发生。

4 结语

1）爬架是一种附着于建筑物结构的悬空脚手架，依靠提升设备沿着一定轨道进行升降，主要由架体结构、附着支撑结构、提升设备和防护装置构成；2）爬架的架构设计、荷载控制、防护构造、平面布置等关键技术决定了其安全性、经济性以及技术可靠性是否满足要求；3）高层建筑爬架安装施工中应严格注意预埋件及滑轮的放置以及安装平台、架体结构、附着支撑结构、电气控制系统的安装。