附着式脚手架体系的验算及其在高层建筑施工中的运用

刘学兵

（北京建工路桥集团有限公司，北京）

在现代高层建筑施工中需要搭设临时操作平台，在满足高空作业需要的同时也能起到安全防护作用。相比于悬挑式脚手架，附着式脚手架具有安全性能更高、总体成本偏低、易于安装和拆卸等多方面的优势。在应用附着式脚手架时，一方面要做好受力分析，包括稳定性验算、抗弯强度和抗弯挠度验算、抗倾覆验算等，根据计算结果优化设计方案，为附着式脚手架的搭设提供依据；另一方面，还要熟悉附着式脚手架的安装流程，以及龙骨板安装、安全网固定、架体提升与拆除等技术要点，满足高层建筑安全施工的需要。

1 工程概况

某办公楼占地总面积22 040.6 m2，建筑高度118.4 m，采用框架剪力墙结构。共32 层，其中地下2层，主要为地下车库和设备用房；地上30 层。建筑外形规整，考虑到传统脚手架无法满足稳定性和安全性需要，选用了附着式脚手架。

2 附着式脚手架体系的验算

2.1 附着式脚手架荷载标准值的计算

本项目中使用的附着式脚手架体系由导轨、龙骨、承重轮、翻板、防护网等组成，恒荷载合计29 602.3 N，见表1。

表1 附着式脚手架恒荷载统计

活荷载方面，只要考虑风荷载与施工荷载2 部分。结合现场施工条件，活荷载标准值取1.0 kN/m3，当脚手架处于升降状态时以0.5 kN/m3计。风荷载的计算公式为

式（1）中，W 表示风荷载；γ 表示活荷载标准值，为1.0 kN/m3；μ1表示安全网的挡风系数，以1×10×10钢网为例，取1.06；μ2表示高度修正系数，根据本项目建筑高度取2.64；w表示基本风压，取项目所在地的基本风压，为450 N/m2。将各项数据带入上式后，求得W 值为1 259.3 N/m2。再根据活荷载计算公式

式（2）中，β 表示活荷载系数，这里取1.4；q 表示脚手架的最大跨度，本项目中为6 m；L 表示前后2 根立杆的间距，这里取0.6 m；C 表示层数，为3 层；γ 同上。将各项数值带入上式后，求得P 值为30 240.0 N。

2.2 龙骨板矩形管抗弯强度验算

本项目中附着式脚手架体系相邻2 根竖龙骨之间的距离为2 m，龙骨板自身的宽度为0.6 m，自重为0.4 kN，活荷载标准值为3 kN/m2。根据下式求得龙骨板的设计荷载

式（3）中，S 表示龙骨板的设计荷载；β1表示恒荷载系数；β2表示活荷载系数；S1表示龙骨板的自重（恒荷载）；S2表示龙骨板的活荷载，可通过下式求得

式（4）中，L 和B 分别表示龙骨板的长与宽；γ 表示活荷载标准值，代入数据可以求得S2值为3.6 kN，进而求得S 值为5.71 kN，2 m 长龙骨板结构如图1 所示。

图1 龙骨板示意

结合图1，设计荷载是均匀分布在2 m 长的龙骨板上，因此龙骨板的线荷载为5.71 kN/2 m=2.76 kN/m，此时龙骨板的最大弯矩可根据下式求得

式（5）中，q 表示线荷载，即2.76 kN/m；L 表示龙骨板的长度，即2 m。将数据带入上式后可以求得Kmax的值为0.69 kN·m。该弯矩被2 根相同形状的方形管分担，此时弯曲应力σ 的计算公式为

式（6）中，Y 表示单根方形管的抗弯截面系数，这里取6.5 cm3，求得σ 值为0.053 kN/mm2，即53 N/mm2，小于设计方案中规定的200 N/mm2，故抗弯强度满足要求[1]。

3 附着式脚手架体系在高层建筑施工中的运用

3.1 附着式脚手架的参数

本项目中附着式脚手架的基本参数见表2。

表2 附着式脚手架的基本参数

为保证高空作业安全，对附着式脚手架采取了以下防护措施：

第一，走道板和防护翻板均选择防滑花纹钢板，这类材料具有强度高、耐冲击、摩擦阻力大等特点，在高层建筑外墙施工中起到了较好的安全保护作用。

第二，底部封闭选择内挑加宽走道板，具有安装方便、内侧间隙小、稳定性好等特点，保证高空作业人员的安全。

第三，立面封闭选择不锈钢冲孔网，采用焊接方式固定在钢结构上，具有耐腐蚀、抗冲击等特点，提高了安全保护效果[2]。

3.2 附着式脚手架的安装

进行场地平整后浇筑一层混凝土使地面硬化，在硬化地面上按照水平间距5.0 m、垂直间距3.5 m 搭设附着式脚手架系统平台，然后铺设第一道龙骨板。依次安装下节导轨、竖龙骨、辅助龙骨，安装完毕后对照施工图纸的要求检查偏差是否在允许范围内，如果偏差较大要立即调整。竖龙骨采用100 mm×50 mm×4 mm 的方形焊管，辅助（横）龙骨采用80 mm×30 mm×4 mm 的方形焊管，横竖龙骨之间设置40 mm×40 mm×3 mm 的斜拉杆，发挥支撑、加固作用。相邻两片龙骨板之间使用M16 螺栓进行固定，结构如图2 所示。

图2 龙骨板的组装示意

完成第一道龙骨板的安装后，按照相同的施工方法继续开展第二道龙骨板的安装，注意让两道龙骨板的垂直距离等于标准层高[3]。在第一道和第二道龙骨板之间加装安全网，同样使用M16 螺栓机构安全网与上下龙骨板连接、固定，至此完成第一层架体的安装，如图3 所示。

图3 安全网的组装示意

在完成第一道附墙件的安装后开始卸荷，然后依次安装中节导轨、竖龙骨、横龙骨，按照上述施工方法完成第2 层架体的安装。根据楼层的设计高低，每一个提升点位上安装4 根导轨，覆盖5 层楼板。在建筑结构上固定3 对抓钩状导轮组与导轨固定，形成由导轮组与附墙支座组成的导向件，导轨与架体平台会沿着导轮组上下移动。

完成附着式脚手架主体框架的搭设后开始铺设电源。电控柜采取接地保护措施，设置漏电保护装置，连接到控制台的交流主电源总线加设保险丝，提高供电的可靠性。使用PVC 管保护电缆线，并使用扎带将PVC 管固定在架体上，避免脚手架爬升过程中电缆受到破坏出现电力中断。最后检查电动葫芦是否正常，链条有无翻转、扭曲问题，完成各项检查并确认无误后开始附着式脚手架的提升[4]。

3.3 附着式脚手架平台的提升

附着式脚手架平台的提升流程如图4 所示。

图4 附着式脚手架平台的提升流程

在提升准备环节，首先要做好技术交底，通过组织开展交底会的方式让施工人员明确附着式脚手架提升的重难点，掌握架体提升技术要点和安全管理要点，防止事故的发生。其次要进行一次全面的检查，明确各负责人的检查项目、验收标准，特别是附墙支撑的安装情况、防倾覆防坠落装置的安装情况。确保临边防护到位，否则不予提升。

在附着式脚手架操作人员全部就位后，班组长发出提升指令。操作人员严格按照技术交底中的相关要求进行脚手架的提升。首次提升要进行100 mm 的“试提”，目的是检查附着式脚手架各部位是否稳定，如果发现问题及时处理；在确认安全后再继续提升。整个提升过程中做好密切监测工作，发现异常后立即报告。总控按钮操作员在接收到报告后，第一时间切断电源，中止提升作业，并由现场的班组长指派专业人员检查问题、排除故障，然后再由班组长重新发布提升指令[5]。附着式脚手架每次提升高度为一个标准层高，在达到指定位置后停止提升，平台施工人员首先将翻板放下，拧紧螺栓进行固定；然后安装支顶器，在松开电动葫芦两条，将提升挂座安装到相应位置。在本层施工完毕后，重复上述步骤继续提升附着式脚手架。

3.4 附着式脚手架平台的拆除

在高层建筑施工完毕后，拆除附着式脚手架。拆除流程及技术要点如下：拆除断口处第一片架上方的防护网，按照从上到下的顺序将连接钢板、斜撑杆、附墙螺栓等依次拆除，最后将架体分离后转移到地面。拆除第二断口处的第一片架，操作方式同前一步骤，直到完成所有架体的拆除。注意在拆除最后一道龙骨板时，要检查网片的连接情况，防止拆除龙骨板时发生网片掉落的情况。所有拆除下来的材料均有塔吊转移到地面。

结束语

为了满足高层建筑施工需要，搭设有龙骨板、安全网和提升装置组成的附着式脚手架系统，可在垂直方向上沿着导轨自由升降，为施工人员的高空作业提供了安全的平台。通过受力分析与参数验算，优化设计方案保证架体稳定，同时严格加强安装管理和操作控制，切实保证附着式脚手架的安全使用，为高层施工提供有益帮助。