超高层建筑斜立面伸缩式全钢爬架施工技术

孙旭军

中铁二局集团建筑有限公司 四川 成都 610031

全钢附着式升降脚手架是用于建筑结构、安装、装修施工的外立面防护，以一定高度的脚手架通过与建筑结构外围的梁、剪力墙、板进行附着，依靠自身的升降设备，随着工程结构施工逐层爬升至结构封顶后，再利用塔吊拆除或下降进行外墙装饰作业的一种辅助施工外脚手架。

通过查阅文献[1-2]，全钢升降平台在建筑结构垂直立面施工方面的研究及应用较广泛。有文献[3-4]研究了建筑平面结构呈波浪线形的升降平台应用技术，但在建筑立面沿高度方向变化呈斜线形的爬架应用方面尚无实例。本文通过对全钢附着式升降脚手架在斜立面竖向结构安装过程中的研究，重点对异形结构外立面爬架的安装设计、安装方法、提升、伸缩和拆除工艺进行阐述，并在某超高层写字楼项目中进行了实践，取得了较好的应用效果。

1 工程概况

四川出版传媒工程位于成都市，由主楼和裙楼组成。主楼地下4层，地上39层，1层层高6.0 m，2～3层层高5.1 m，4～39层层高4.0 m，其中，15、28层层高5.1 m，39层层高4.05 m，建筑总高度169.15 m，采用钢筋混凝土框架＋核心筒结构；主楼与裙楼共用地下室，地面以上部分相连接。

高层施工升降平台连接件附着处混凝土强度等级最低为C30。9层开始部分区域出现悬挑结构，且结构边线局部逐层变化（图1、图2）。

图1 斜立面悬挑端剖面示意

图2 斜立面悬挑端平面示意

2 伸缩式全钢爬架的应用条件分析

1）项目总高度169.15 m，位于成都市中心盐道街，与小学、饭店相邻，属于市中心繁华区域，周边人流、车流密集，安全防护要求高，采用普通悬挑式钢管脚手架零散部件多，易发生高空物体打击等安全事故。

2）采用型钢悬挑脚手架需悬挑9道，用钢量大，耗时长，在型钢悬挑层有降效现象；且综合成本高，不经济。

3）本项目为超高层办公楼，外立面无不规则凸出结构，立面装饰为玻璃幕墙，适用爬架体系作为防护架。

4）采用全钢爬架有利于超高层防火安全，大大降低高空火灾风险。

5）采用全钢爬架有利于提升企业的社会形象，也是建筑业十项新技术推广应用的要求。

3 伸缩式全钢爬架的应用重难点

本工程主楼西南角、东北角外立面竖向造型不规则，该部位各层自外框柱向外的悬挑长度不一，逐层递减或递增，故爬架在此部位为斜向爬升。其中7～10号机位27层以下向外斜向爬升，27层以上向内斜向爬升，30～34号机位28层以下垂直向上爬升，28层开始向内斜向爬升。附墙导向支座与导轨形成－7°～＋7°角度。

4 伸缩式全钢爬架的应用对策

4.1 爬架平面布置

爬架平面布置满足JGJ 202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》的相关要求，结合工程实际情况，具体布置情况如下：架体宽度0.8 m，直线部分最大支撑跨度4.4 m，转角部位架体外侧距离5.4 m，架体水平悬挑部分最大2.0 m，架体全高与支撑跨度的乘积最大为79.2 m2。经安全验算，以上的爬架平面布置设计均满足规范要求。

4.2 爬架立面设计

高层施工升降平台的外防护网最外面是角钢和方钢做成的“米”字形骨架，里面设置1层有较高强度的、孔洞较小的冲孔板固定在边框上。高层施工升降平台共5层脚手板，脚手板步高分别为4.0、3.1 m，架体高18 m（图3）。

架体设计3个具有承载、升降导向、防坠、防倾功能的附墙固定支座，升降系统为独立附墙设置，与导向装置和防坠装置分离。每个附墙固定支座内都安装有转轮式防坠器，实现全过程防坠。同时，每个附墙固定支座均安装有与导轨滑套连接的防倾装置。钢爬架采用电脑智能化控制，通过对提升重力的信息采集，经计算机进行综合分析，自动均衡调整升降速度，当超载、欠载15%时报警，超载、欠载30%时停机，实现了全智能化自动控制。

图3 斜立面升降平台立面设计

4.3 机位布置

1）高层施工升降平台布置情况：首次安装时共布置48个高层施工升降平台机位，随着悬挑长度增加，逐渐增设机位，最终机位个数为51个。

2）使用范围：5～39层。

3）高层施工升降平台基本概况：架体高度18.0 m，提升动力为7.5 t电动葫芦，最大跨度4.4 m，操作层架体净空宽度800 mm，覆盖层数4层加半层单排防护。

4）架体结构主要由附墙导座、导轨主框架、架体折叠单元、提升、防坠、防倾、控制等系统组成。附墙支座支撑处混凝土强度等级C30。

5）本工程主体结构施工时使用高层施工升降平台为施工提供安全防护体系。主体结构施工时布置高层施工升降平台提升机位51个，架体单元79个。

6）首次安装预埋在6层（＋24.10 m），34～48号机位使用三角铁件悬挑附着，此时平台使用加宽翻板。9层开始有悬挑结构后，再附着在梁上，恢复标准翻板。

4.4 安装工艺

4.4.1 架体单元的组装及吊装

架体按爬架机位平面布置图和架体单元编码图进行组装：从架体转角部位开始，先在地面将架体单元组装好后逐一吊装到图示位置就位，再拧紧各组件连接处的螺栓，确保架体单元整体安全，吊装过程中应理顺钢丝绳并确保架体单元基本保持垂直，最后将连接板及转角处周边用钢板网封堵。架体组装完成后，项目部应组织验收并进行安全测试。重点对倒链电动葫芦提升体系中安全保护装置及自动控制系统等的安全可靠性能进行检查测试。

4.4.2 爬架体系的提升

当检查确定各项技术参数正常时可进行提升操作。先对结构外立面垂直区域的架体进行同步提升，再对结构西南角和东北角结构外斜立面部位的架体进行提升，提升过程中利用可伸缩三角形桁架支撑体系调节架体角度达到预设位置后停止提升，并与垂直立面架体连接成整体。

操作卸荷指令后，提升链条将全部放松，如定位装置连接可靠，则卸荷几秒内即可完成。卸荷完成后应断开传力钢丝绳与升降架的连接；所有机位卸荷后，反转操作使倒链恢复到升降前的状态。

4.4.3 拆除工艺

先拆除升降平台内的所有提升装置并吊至地面分类堆放整齐。拆除顺序与其组装顺序相反，具体如下：先将钢丝绳挂在架体单元的吊钩上并张紧，拆除连接螺栓；将拆除的架体单元逐一吊运至地面并拆除斜撑杆，并将拆下的单元架体分组捆绑，将导轨、螺栓等所有配件清点打包装车运出现场。

4.4.4 成品保护

架体拆除时必须注意成品保护，严禁破坏、污染墙面、楼地面及门窗；拆除后的所有构件利用塔吊及时吊到地面指定处，并分类堆码放整齐；架体折叠单元、导轨等较大构件拆除吊离时应有保护措施，避免发生碰撞破坏。

5 伸缩式全钢爬架的关键技术控制

5.1 伸缩式预埋件

本工程第6层结构（＋24.10 m）开始预留预埋工作，结构标高＋24.10、＋28.10 m的每机位处只预留附墙固定导向座安装孔，从结构标高32.10 m开始每机位每层均预留预埋2个孔，2个孔的水平距离在400 mm左右。

1）应严格按照机位预留孔施工图控制孔位，每层混凝土浇筑前，采用DN40 mm的PVC塑料管预埋并将两端封口，防止混凝土进入管内而堵塞。

2）当主体施工至第9层时，开始预埋上吊挂件穿墙螺杆孔洞塑料管。

3）固定导向座穿墙螺杆孔洞的预留位置，应该根据机位平面布置图上的平面位置及竖直位置（一般在该层结构板底标高下100 mm）预留。安装穿墙螺栓时，需配备100 mm 100 mm钢垫板，防止混凝土局部应力过大。

5.2 爬升角度调节

本工程7～10号机位27层以下向外斜爬，27层以上向内斜爬；30～34号机位28层以下直爬，28层开始向内爬升。因此，此2处应随着结构变化逐次拆除或加装一个机位和2.4 m架体单元。具体斜爬办法如图4所示。

6 监测监控

6.1 使用阶段监测监控内容

1）除对垂直面架体的垂直度和操作平台的水平度进行监测外，还应重点对斜立面部位的架体倾斜角度加强监控，确保架体始终与结构外立面的斜度保持平行，角度在设计允许偏差之内。

图4 斜立面悬挑段爬架提升轨迹示意

2）对斜立面角度变化楼层的连接件进行变形监测。

3）监测钢丝绳有无磨损及架体各操作层的施工荷载。

4）监测架体提升和下降时的机位同步性，控制意外施加的荷载。

6.2 提升阶段及提升后阶段的监测监控内容

架体提升过程中采用了先进的荷载同步自动控制系统进行荷载同步控制，使用荷载自动控制器实现架体提升过程中荷载变化全过程的实时监控。采集重力传感器的数据对各提升点进行实时监测、实时报警（荷载超出初始荷载15%）、实时停机（荷载超出初始荷载30%），有效地保证了高层施工升降平台提升的同步性，确保了架体升降过程的受力均衡和安全性能。

架体提升后，还应监测以下内容：监测架体是否提升到指定高度；提升后各层翻板是否重新封闭；做好每层提升的监测监控记录。

7 结语

本工程通过设计一种可伸缩式三角形桁架支撑结构及对不同楼层机位布置进行调整，成功解决了全钢爬架在斜立面的爬升难题，安全高效地解决了超高层斜立面建筑施工的安全防护问题，为同类工程项目施工提供了参考。