不规则外立面超高层建筑的附着式脚手架施工技术研究

马世轩，刘伟民，齐玉锋

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 工程概况

以北京市某超高层商业综合体建筑工程为例，对附着式脚手架施工技术的应用进行研究。该工程主要建筑高度为240 m，共60层，单层高度在3.3~4.2 m。建筑外立面为不规则的弧形设计形式，最大立面表面差距为17 m。施工中，使用附着式脚手架进行逐层高空作业，脚手架施工的起始层为第10层。

2 不规则外立面超高层建筑附着式脚手架施工技术的应用与把控

2.1 附着式脚手架施工技术的应用方法

应用附着式脚手架进行超高层建筑施工时，主要基于脚手架主体及升降装置实现逐层高空作业。作业过程中，升降装置需要按照建筑外立面的不规则结构形态进行设计和布置，并由电动提升装置为脚手架提供动力支持。由此，脚手架与升降装置便可在建筑外立面形成相互支撑、交替附着的作用关系，进而满足施工人员在不同高度、不同方位的箍筋、支模、浇筑、检验等作业需求。整体作业完成后，拆除脚手架及提升装置，并对超高层建筑结构中的预埋孔洞实施修补处理。在案例工程中，附着式脚手架施工技术的应用方法主要涉及以下3个工艺环节。

2.1.1 脚手架安装环节

为满足脚手架及提升装置的固定安装需求，首先，需要在建筑主体结构上预留多处孔洞并预埋多个螺栓件。开展这部分施工时，应先根据建筑主体结构、脚手架设计尺寸进行孔洞、螺栓件预埋点的规划设计与放样标记，并严格保证同一外立面上各层预埋点处于同一水平线。在此基础上，按图纸、标记进行预埋设置，施工后各点偏差应小于±25 mm。其后，对各杆体、连接件、机电设备、安全护具等进行验收检查与现场试验，保证所有材料、设施达标，不存在尺寸、数量、性能等方面的缺陷问题[1]。各项施工准备结束后，按流程实施附着式脚手架的安装搭建，具体如图1所示。

本项目附着式脚手架的安装施工以第10层标高为起始。附着式脚手架高度处在3~4.5层楼高的标准范围内，整体使用规格为48 mm×3.5 mm的钢制管材进行搭建，最底端设置1步水平桁架，提升连接部位设置竖向主框架，其他部位采用常规的脚手架搭设结构，并用扣件进行紧固连接，基本结构如图2所示。在该架体结构中，竖向主框架主要由外立杆、横杆、廊道斜杆及导轨内杆构成，单节高度为1.8 m，并采用钢管焊接与法兰连接相结合的形式进行固定。结合施工效果来看，竖向主框架能在竖向荷载、水平应力等作用力的影响下保持结构稳定，满足附着式脚手架受力均衡的搭设需求。水平桁架与竖向主框架的节点板横向连接，上部结构与操作架相连，由此形成组装稳定、强度达标的承力框架结构，满足附着式脚手架在高空平台作业及竖向移动提升的受力支撑需求。在此基础上，脚手架支承系统、防倾系统、防坠系统、电动提升系统均安装到位并通过现场验收。其中，支承系统采用悬挑式结构，安装设置挑梁、悬挑架、斜拉杆等构件，能够有效改善架体的受力分布状态，对各横纵节点的应力影响起到消除作用。防倾系统（见图3）采用导轨式结构，共沿建筑外立面纵向安装3套防倾装置，并在竖向主框架内设置强化钢板，为脚手架主体在提升过程中的正确导向、预防外倾夯实了保障基础。防坠系统采用夹嵌制动式结构，主要安装构件包括防坠提环、防坠箱、防坠挂座及防坠圆钢。脚手架在升降过程中，一旦发生动力异常，防坠装置可随即触发制动动作，通过防坠箱内制动轴与圆钢之间的约束作用，实现脚手架下滑的阻滞。电动提升系统以电动葫芦装置为主，可满足脚手架主体逐层提升到位的施工需求。

2.1.2 脚手架提升环节

在附着式脚手架施工技术的应用过程中，脚手架提升是极为关键的作业环节。若脚手架提升落实不到位，不仅难以满足建筑外立面高空作业平台的精准到位需求，还可能引发严重的施工安全事故。所以，必须严格保证这一环节技术应用的流程规范性与工艺合理性。开展脚手架提升施工时，首先，需要对脚手架主体上用于位置固定的所有硬拉结进行拆除，并撤掉上部隔离设施。同时，对提升机位实施预紧处理。预紧完毕后，拆除脚手架主体下拉条、挂脚连接件及下隔离设施。拆除完成后，将翻板翻起并做好固定，并对升降方向的障碍物进行检查清理。其后，将脚手架主体提升至工作面，并对施工平台的空间方位实施精准调节。提升到位后，安装下拉条、固定挂脚、防护网、硬拉结，并对翻板进行翻转固定。最后，安装固定上下方隔离设施，放松电葫芦的提升链条，并保证防倾、防坠装置安装到位。整体提升施工结束后，对各安装构件、限位装置进行检查。若确认无误，即可开展建筑外立面施工作业。由此便可实现脚手架在纵向相邻工作面上的升降移动，从而为施工人员的作业活动提供平台支持[2]。

2.1.3 脚手架拆除环节

在完成不规则外立面超高层建筑附着式脚手架技术的整体施工任务后，需要对脚手架及配套装置进行拆除处理。拆除脚手架时，应将脚手架提升至高空特定位置或下放到最底层，案例工程中为了充分保障施工安全，选择沿建筑外立面降至最底层后再开展脚手架的拆除作业。拆除前，先由地面人员对脚手架拆除区域进行警戒维护，在确认现场条件满足拆除需求后，再对脚手架各结构进行拆卸。拆除过程中，按照自上而下的顺序进行施工。首先，拆卸脚手架主体上方的悬臂结构，并撤除电动提升装置。其后，拆除水平杆体及连接件，实现脚手架框架结构的逐层削减。水平构件拆除完毕后，对架体底部的密封层进行拆卸。最后，操作塔吊设备，将脚手架竖向主框架、导轨导向座匀速、稳定下放至地面处，并完成后续的拆除工作。附着式脚手架拆除结束后，对各类材料构件、设备装置、安全设施等进行清点。清点无误后，即可开展竣工验收。

2.2 附着式脚手架施工技术的把控要点

在附着式脚手架施工中，应坚持全面化、精细化的技术把控原则，以确保施工作业的质量、效率及安全性整体达标。在案例工程中，主要落实如下把控要点：

首先，在脚手架的安装过程中，严格做好主框架、操作架、水平桁架、配套装置等部分的连接检查工作，确保各节点连接紧固，无松动、移位等情况。安装水平桁架时，需要对其上下弦的中部做起拱处理，起拱高度固定为30 mm。安装竖向主框架时，实测垂直度与设计垂直度的允差范围为±3%，提升机位的纵向偏差应控制在20 mm以内。脚手架结构整体垂直度的允差范围为±4%，且最底部各点高差应控制在50 mm以内。安装立杆时，其垂直度的允差标准以立杆高度最大值为基础，不应大于后者的1/600。为了保证脚手架主体的受力分布质量，需要设置剪力撑结构，该结构中斜杆、横杆之间的夹角应控制在45°~60°。脚手架安装、施工的全过程中，需要做好荷载监控工作，并应着重对风荷载进行计算，公式为：

式中，wk为脚手架施工作业中的风荷载实际值，kPa；k为风压系数；β为风振系数；μs为风荷载的体型系数；μz为风压的高度变化系数；w0为基本风压，kPa。案例工程中，代入相关数据得出环境风荷载的常态值为1.36 kPa，六级风力时风荷载的值为0.352 kPa。在此基础上，结合有限元分析得知附着式脚手架在风荷载影响下的位移量处在可接受范围内，即施工条件稳定、施工风险较小。

其次，在脚手架的提升施工前，应预先做好提升准备工作，主要内容如图4所示。启动电动葫芦进行脚手架的提升作业时，一方面要对脚手架主体、导轨设施、提升装置等进行密切关注，确保整体过程无异响、无碰撞、无构件变形[3]。若存在异常情况，应及时停止提升操作，并对故障问题进行排查处理。另一方面，要及时做好硬拉结、安全网、下拉条、翻板、隔离设施等的撤除或安装工作，以保证施工人员及施工用物在提升前后保有充分保障。

最后，在脚手架的拆除施工中，应严格按照自上而下的拆除顺序，并严格防控连接件、杆体等构件坠落的情况发生。同时，应采取分层、分段的拆除方式，并在每层、每段拆除施工结束后，及时将脚手架构件运至特定区域存放。在工程中若遭遇暴雨、大雾、大风等恶劣天气，严禁开展脚手架拆除施工，以免发生安全事故。

3 结语

综上所述，将附着式脚手架施工技术应用到不规则外立面超高成建筑的工程建设中，具有高度的重要性与必要性。但是，脚手架施工具有技术体系复杂、施工流程烦琐的特点，故而存在诸多质量风险与安全隐患。对此，为了最大化地保证工程质量、发挥技术作用，需要全面做好脚手架安装、提升以及拆除3个阶段的施工管理，并对施工期间的结构搭设、提升控制、拆除顺序等技术要点进行严格把控。只有这样才能确保脚手架整体结构的受力稳定，为建筑外立面高空施工人员的作业活动提供优质的施工平台，进而达到保证工程质量、保障施工安全的理想效果。