可斜爬和伸缩升降平台施工技术研究与应用

李志强，王 磊，黄京新，廖万林，王 强

(中铁建工集团有限公司，广东 广州 511400)

0 引言

近年来，超高层建筑结构设计取得了巨大发展与进步，超高层建筑物数量也在不断增加，并且建筑结构体系和外形也越来越多样化。建筑结构和外形由平面规则向空间曲线发展，给施工建设中的安全防护和作业平台系统带来了很大难题。

传统升降平台在平面规则的超高层建筑施工中应用广泛，经过多年发展，已发展成为成熟的工艺和技术，适用于平面规则的建筑中，可随着楼层建设升高而垂直向上爬升或垂直向下降落。然而，近年来超高层建筑丰富的建筑形式和多变的外立面形态使传统升降平台难以适用，在外立面形状改变的条件下，传统升降平台在爬升过程中难以顺利垂直爬升或降落。为此，有必要针对外形变化的超高层建筑研发新型升降平台，系统性地解决超高层外立面与传统升降平台的适用性问题。

1 工程概况

1.1 结构概况

长富金茂大厦总建筑面积20.66万m2。主楼外立面呈纺锤形，地上68层，建筑高度303.8m。建筑设置3个避难层，并且避难层处外立面形状逐渐呈曲线变化。

1.2 技术特点与难度

在结构形态上，工程主楼主体结构3～17层楼板边缘无变化，平面尺寸为43.2m×43.2m；随着楼层增高，18～34层外框架柱向外倾斜，倾斜角度约为1°，楼板边缘逐渐往外偏移，平面尺寸为46.8m×46.8m，达到最大；35～47层外框架柱逐渐向外收缩倾斜，倾斜角度约为0.3°；48～52层楼板边缘无变化；53～68层外框架柱向内倾斜，倾斜角度约为1°，楼板边缘逐渐往内偏移，平面尺寸逐步缩小至43.2m×43.2m。结构平面4个角部为内径2.4～4.2m圆弧形。

工程立面外形上下“扩缩收放”舒缓，立体曲线包含“波峰”，呈流态型。结构外形呈曲线变化，施工中给传统升降平台的爬升带来难题。

2 方案研究

工程施工关键难点在于升降平台需跟随楼层外立面角度变化而调整爬升。①结构外边缘存在向外突出及向内缩回的变化过程，最大处结构外边缘较最小处突出约1.7m。故升降平台爬升需经历垂直爬升、向外倾斜爬升及向内倾斜爬升工况。②主楼平面尺寸亦逐层发生变化，相差14.4m，传统升降平台在组装完成后围绕建筑外墙脚手架尺寸基本固定，不具备大幅调整的空间。

若使用传统升降平台，则在高度方向上需分段投入多种不同规格平台，即在允许偏差角度范围内需组装传统升降平台运行，待超出允许偏差和角度后，拆除原有升降平台，再重新组装新的不同规格升降平台投入运行，并依次循环。

工程主楼立面采用独特的两端小、中间大的纺锤形造型，在同时期同类型超高层建筑工况条件下，行业内还未有300m高且外立面为纺锤形造型的类似施工经验可借鉴，传统升降平台垂直升降技术已难以满足此工程施工需求。为此，针对此问题，需重新研制和设计新的升降平台，并需具备斜向爬升和伸缩功能。

3 关键技术

可斜爬的升降平台关键技术在于如何将升降平台垂直爬升自由调整为外倾斜爬升、将外倾斜爬升自由转换为内爬升。主楼主体结构3～17，48～52层楼板边缘无变化，工程施工时升降平台采用垂直爬升的方式即可；18～47，53～68层随着楼层增高，楼板边缘逐渐往外偏移或向内收缩，则需研制可调整施工升降平台导轨爬升角度装置，使升降平台可向外倾斜和向内收缩爬升。

18～47层楼板边缘逐渐向外偏移，4个转角逐渐变大；53～68层楼板又逐渐往内收缩，4个转角逐渐变小。现有技术中，升降平台组装完成后，由于围绕建筑外墙的整体平台尺寸是确定的，不能轻易随外墙的变化而改变，若高空中调节改变升降平台尺寸，不仅过程复杂而且难度较大，安全风险极高。针对此难点，在创新升降平台中则需解决平台伸缩问题，同样需研制伸缩装置，实施升降平台自我伸缩。

4 关键技术应用

4.1 升降平台爬升

1)垂直爬升 3～17层建筑外立面无变化，采用18.0m高5步架(带2层顶框)附着式升降平台。进行垂直爬升。

2)垂直爬升调整为外倾斜爬升 18～34层施工时，升降平台由垂直爬升转换为外倾斜爬升。待17层施工完毕，结构强度满足要求后，在17层安装定制导座(见图1)，提升升降平台，提升到位后葫芦不松链。调整第17层导座的三角铁件固定螺栓不拧紧，第16层导座固定牢靠，调松第15层导座的三角铁件固定螺栓，使用顶撑将第17层导座及三角铁件向外顶出75mm，使用手拉葫芦将15层导座及三角铁件向内拉75mm。然后固定好15，17层导座。调整角度为1.05°。此时斜爬角度为1.05°，以此角度继续提升，直至完成34层施工防护。

图1 导座结构示意

3)外倾斜爬升角度调整 35～52层向外倾斜角度逐渐变小，施工时需调整架体外倾斜角度。使用升降平台施工防护第34层，待34层施工完毕，结构强度满足要求后，安装34层导座，提升升降平台，提升到位后葫芦不松链。调整34层导座的三角铁件前后调节螺栓，并使用手拉葫芦将第34层导座及三角铁件向内拉50mm；33层导座及三角铁件固定牢靠；调整32层导座三角铁件前后调节螺栓，使用顶撑将32层导座及三角铁件向外顶50mm。然后固定好32，34层导座。调整后架体倾斜角度为0.35°，调整后可继续提升施工防护至52层。

4)向内爬升 53～68层随着楼层增高，楼板边缘逐渐往内偏移，施工时，升降平台需沿着楼板边缘向内倾斜爬升。待52层施工完毕，结构强度满足要求后，安装52层导座，提升升降平台，提升到位后葫芦不松链。调整52层导座的三角铁件前后的调节螺栓，使用手拉葫芦将52层导座及三角铁件向内拉100mm；51层导座及三角铁件固定牢靠；调整50层导座的三角铁件前后调节螺栓，使用顶撑将50层导座及三角铁件往外顶100mm。然后固定好50，52层导座。调整后爬升角度向内倾斜1.4°。调整后可一直提升，直至封顶。

4.2 升降平台伸缩

针对平面结构尺寸变化，在保持传统升降平台设计基础上，在升降平台4个转角处的脚手板下部各布置2个2.0m长单向伸缩架、1个2.0m长双向伸缩架，采用销轴、销钉等连接。脚手板通过下部伸缩架内滑槽可相向或反向移动，并设置限位装置，当转角变大时通过拔除销轴和销钉，升降平台外框架组件、脚手板逐渐相对脱离拉伸；当转角变小时亦然，升降平台逐步内缩，如图2所示。

图2 伸缩架立体示意

升降平台脚手板(见图3中100)，至少一侧内设置可自由伸缩无阻碍的伸缩架，伸缩架内含滑槽，平行于脚手板长边设置，并内嵌安装适合尺寸的新伸缩脚手板(见图3中101，102)，则内嵌的新脚手板可在滑槽内自由滑动。可伸缩的新的2块脚手板之间通过可活动的连接片连接。

同理，升降平台防护网板(见图3中300)，其一侧防护立柱上亦设置可供伸缩防护网框(见图3中201，202)相向或反向移动的滑槽。伸缩防护网框在滑槽内自由滑动。伸缩防护网框在升降平台防护网板内侧。

伸缩脚手板和伸缩防护网框可通过销轴、销钉等固定在两者相交位置。即销轴或销钉为二者伸缩的“一键开关”。

实际实施过程中，当平面结构尺寸变大时，于变化的起始楼层，启用伸缩架和滑槽装置，拔除连接伸缩脚手板和伸缩防护网框的“开关”，即销轴或销钉。升降平台爬升时，因滑槽的存在，伸缩脚手板和伸缩防护网框自动随结构尺寸的增大、转角角度的变大而开始向一侧自由伸出，当爬升至既定楼层时，恢复销轴或销钉连接，给伸缩脚手板和伸缩防护网框“上锁”，防止静止状态意外伸缩。

当平面结构尺寸变小、转角变小时，伸缩脚手板和伸缩防护网框反向收缩即可。

5 实施效果

可斜爬和伸缩的升降平台采用片式定型钢框架而组装的竖向主框架和水平承重桁架结构，研制的斜爬导座装置和伸缩架装置嵌入其中，不改变升降平台整体稳定性；主框架和承重桁架采用螺栓连接，斜爬导座装置和伸缩架装置装配其中，便于组装和拆除，可很大程度节省工人劳动强度，提升劳动工效；同时可斜爬和伸缩的升降平台能够标准化、规范化、甚至产业化生产。

以应用的长富金茂大厦工程为例，建筑物周长为168～180m，总高度303.8m，主体结构施工工期按16个月计算，采用可斜爬和伸缩的升降平台比传统升降平台费用综合节约780万元，经济节约率达20%。

6 结语

针对超高层不规则外立面形状，如纺锤形外立面，创造性地研发出带斜爬和伸缩功能的施工升降平台，可随结构边缘不断变化而能够斜爬、伸缩的附着式施工升降平台，以适应呈渐变状结构外形的外立面建筑的施工。可解决传统附着式施工升降平台(只能垂直爬升，无法斜爬及随结构平面伸缩)的技术难题。兼顾超高层建筑外立面的艺术美感与建筑工程施工的便捷性。