超高层建筑不规则外立面脚手架施工技术研究

闫超

随着我国城市高速发展与信息技术不断革新，我国超高层建筑的数量和质量一度蓬勃发展。据不完全统计，截至2021年底中国超过200米以上的高层建筑有895座（含在建）。随着超高层结构理论技术的不断完善及发展，超高层建筑在不断向新高度发起挑战的同时，建筑师对于超高层的外形也在不断求新求变，超高层建筑造型异形化发展趋势明显。

目前，我国超高层外脚手架施工技术在规则的建筑形体结构中已经相当成熟，而对于超高层异形或不规则的结构体系的外脚手架施工技术还在摸索当中。同时，因每个建筑形体的特殊性和复杂性，这又对脚手架施工技术提出了很多新的要求。本文结合不规则外立面建筑实例张江中区57-01地块项目超高层办公楼的外脚手架施工工艺进行研究。通过对比分析下挂钢平台、附着式升降作业平台、整体提升脚手架三种外脚手架形式，在兼顾安全性、适用性、经济性等要求的前提下，确定了本实例不规则外立面脚手架的方案，实施效果表明，该脚手架方案经济合理，有些施工工艺可为类似工程借鉴。

一、工程概况

张江中区单元57-01地块项目为集办公、配套商业功能为一体的核心商务区城市综合体项目，业态包括village商业、甲级办公楼、交易中心等。总建筑面积264030平方米，其中地上建筑面积189772平方米，地下建筑面积74258平方米。办公楼塔楼地上60层，建筑高度320m。

二、外框架施工脚手架选型比选

本工程办公楼塔楼外框架柱采用型钢混凝土柱，楼板采用钢筋桁架楼板，楼板外侧呈不规则的波浪形，自三层起至顶层，楼板外侧有不同程度的向内收敛及向外凸出，向内收敛最大值达2.006m，最大外凸值达1.724m。

由于办公楼塔楼结构外边呈不规则的波浪形，为满足外框架型钢混凝土柱的施工以及楼板施工的安全防护等要求，在外框架结构施工脚手架的选择是个关键问题，如果脚手架选择不合理，不但无法满足外框架结构施工需要，施工期间还存在一定的安全隐患。为了满足安全性、适应性兼顾经济性，我们选择了下挂钢平台、附着式升降作业平台、整体提升脚手架三种形式进行比选。

1.下挂钢平台

下挂钢平台主要用于外框架型钢混凝土柱施工，在每根型钢混凝土柱外侧设置1个独立的下挂钢平台，每个钢平台覆盖3层半操作面，在钢平台顶部采用4根钢梁与结构钢框架梁采用锁定螺栓连接，待3个楼层型钢混凝土柱施工完毕后利用塔吊吊装翻转。

每个下挂钢平台宽度为5m，高度为17m，设置4层操作平台，防护三层半标准层高度。由主架体、挂臂梁、上部操作平台、抱箍、下部支撑梁底座和辅助构件组成。架体外框架采用6#槽钢[63×40×4.8×7.5，连梁等采用L 40×5 角钢，挂臂梁采用20#工字钢I200×100×7×11.4。

2.附着式升降作业平台

附着式升降作业平台主要用于外框架型钢混凝土柱施工及钢筋桁架楼板施工时的临边防护。架体设计高度20m，可覆盖4个楼层，每层施工完毕后采用电动葫芦提升。

附着式升降作业平台宽度为0.7m，最大支承跨度为4.8m，架体单元主要由定型的立杆、型钢脚手板、三角支撑架、立杆连接杆、水平桁架、扶手杆以及内挑密封翻板、防护网等组成。附墙支座上还设有导向、防倾、防坠装置，与设在主框架上的导轨配合，可起导向、防倾、防坠作用。提升系统采用7.5t电动葫芦，总计设置196个机位，其中，3—23层设置96个机位，24—屋面层随着结构形体的改变逐段增加机位。

3.整体提升脚手架

整体提升脚手架主要用于外框架型钢混凝土柱施工及钢筋桁架楼板施工时的临边防护。架体设计高度21.2m，在非标准层加节增高至23.1m，可覆盖4个楼层，每层施工完毕后采用电动葫芦提升。

整体提升脚手架宽度为0.835m，步距1.9m/2.2m，主要由主框架、水平桁架、附着防倾导轨、防倾导轮、斜拉杆、全封闭翻板及钢脚手板等组成，主框架立杆采用Φ50×3.5钢管，斜拉杆采用Φ27圆钢。提升系统采用10t电动葫芦，总计设置88个机位。整体提升脚手架剖面图如图1所示。

图1 整体提升脚手架剖面图

4.三种脚手架方案比选

表1 三种脚手架方案比选

综合考虑安全性、适用性、经济性等上述因素，在尽可能满足施工需要及保证使用过程安全的同时，兼顾经济性，最终采用整体提升脚手架的施工方案。

三、关键施工技术措施

1.整体提升脚手架提升施工流程

向上翻吊拉钢梁、防坠装置、导向装置→拆除脚手架与结构硬拉结→拆除下部斜拉杆→预紧机位→提升脚手架到指定标高→调节脚手架垂直度→安装下部斜拉杆→安装脚手架与结构硬拉结。

2.整体提升脚手架斜向提升施工工艺

由于本工程自32层起结构向内侧收缩，故整体提升脚手架需在高空进行斜向提升来满足主体结构施工的需要，斜向提升时以两台机位为一组形成单元组进行提升，共分成36组单元组，斜向提升前根据主体结构外立面变化，各单元组机位进行相应倾斜调整以贴近结构外立面，然后整体进行斜向提升。

架体斜向提升前，在静止工况时，先将架体转为向内倾斜。爬升时上部需安装2套抗倾装置。斜斜向提升机位用手拉葫芦将脚手架与结构拉紧并安装千斤顶和调解装置后，拆除脚手架最上部抗倾装置，将脚手架上部根据结构内收尺寸，固定好上部抗倾装置（底部不动），再调节中部抗倾装置，继续按上述步骤再次调节，然后依次将剩余的脚手架单元组按步骤内收完成后，进行整体斜向爬升。

3.整体提升脚手架扭转提升施工工艺

由于办公楼塔楼结构外边呈不规则的波浪形，且自32层起结构向内侧收缩，为使整体提升脚手架尽量靠近结构外边，在进行斜向提升的同时，整体提升脚手架还需要扭转提升。

架体提升过程中若发生扭转，则各抗倾装置间会由于相对位移而卡死，架体也会因较大的变形而承受巨大的内应力，所以提升过程中采取“以折代扭”的方法，将扭转提升过程转化为平面提升和机位内缩两个过程。

四、实施效果

本工程自4层结构施工起安装整体提升脚手架，针对办公楼塔楼结构外边呈不规则的波浪形，且外框架结构随着建筑高度逐渐收缩的特点，分析对比了下挂钢平台、附着式升降作业平台、整体提升脚手架三种外脚手架形式，在综合考虑安全性、适用性、经济性等因素后，采用了整体提升脚手架的防护形式，整体提升脚手架采用斜向提升与扭转提升相结合的施工工艺，成功将整体提升脚手架运用到不规则立面的超高层外框架结构施工中，在满足结构施工要求的同时有效降低了脚手架的费用投入，取得了良好的经济效益。