超高層建筑施工裝配式安全防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

廣州建筑股份有限公司 廣州 510060

1 工程概況

廣州財(cái)富中心項(xiàng)目是一個(gè)大型超高層項(xiàng)目，它位于廣州新城市中軸線——珠江新城CBD核心商務(wù)區(qū)之上，珠江東路與金穗路交界處，定位為區(qū)域級(jí)總部寫(xiě)字樓。該項(xiàng)目的總建筑面積約21 萬(wàn)m2，包括4 層地下室及地上一棟68 層塔樓，總建筑高度309.4 m，主體結(jié)構(gòu)采用帶加強(qiáng)層框架核心筒+巨型斜撐框架結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)總用量約2.5 萬(wàn)t。項(xiàng)目安全文明施工管理實(shí)施目標(biāo)為確保廣東省安全生產(chǎn)文明施工樣板工程。

針對(duì)本工程施工的特點(diǎn)，安全防護(hù)設(shè)置是項(xiàng)目施工的安全保障，而常規(guī)的安全防護(hù)設(shè)施不能滿足施工的實(shí)際需要。為配合項(xiàng)目施工，我們?cè)O(shè)計(jì)了新型的裝配式安全防護(hù)設(shè)施。

2 樓梯扶手欄桿設(shè)計(jì)

樓梯在結(jié)構(gòu)施工完成后未進(jìn)行砌筑防護(hù)或裝修欄桿安裝前，存在臨邊安全問(wèn)題[1]。常規(guī)防護(hù)方法采用組合鋼管式防護(hù)裝置，鋼管與鋼管之間采用扣件擰緊連接，扣件的擰緊力受人為因素影響而很難把握掌控，且鋼管立桿在結(jié)構(gòu)上固定困難，造成安全防護(hù)裝置不牢固。為克服上述防護(hù)的弊端，設(shè)計(jì)了新型的防護(hù)欄桿，即采用12#槽鋼與鋼管組成立桿，立桿腳部設(shè)置墊板，采用M10膨脹螺絲固定，該定型產(chǎn)品在頂部、中部各焊接Φ70 mm的鋼管，可以將普通的Φ48 mm鋼管直穿固定，在轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向處設(shè)置轉(zhuǎn)角連接件，組成滿足各種形狀要求的安全圍護(hù)裝置，這樣既可以用于樓梯防護(hù)也可用于各種臨邊防護(hù)。

施工時(shí)，根據(jù)建筑物樓梯與樓梯平臺(tái)、平常的臨邊、洞口的情況，設(shè)計(jì)了立柱（工字鋼與鋼管焊接而成）、墊板轉(zhuǎn)角連接件、直連接件、立桿；墊板可通過(guò)膨脹螺栓與結(jié)構(gòu)梁或樓板固定，更加可靠；該防護(hù)欄桿的立柱采用型材和鋼管焊接而成，比現(xiàn)有技術(shù)中鋼管與鋼管的扣接更加牢固，不會(huì)松動(dòng)；連接鋼管直穿過(guò)橫向鋼管并固定，固定穩(wěn)固牢靠；進(jìn)一步采用轉(zhuǎn)角連接件和直連接件，能構(gòu)建成各種不同形狀和大小的欄桿，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 工具式安全平擋設(shè)計(jì)

超高層建筑施工中，在首層設(shè)置施工和專業(yè)人員安全通道以防高空墜落打擊傷害事故是必須且非常重要[2]。目前安全通道常用扣件式鋼管腳手架搭設(shè)安全平擋，工序復(fù)雜，需采用多立桿，占地面積大，且不能滿足通道寬度較大的需求。針對(duì)上述弊端，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型的工具式安全平擋（圖1）。

圖1 工具式安全平擋

施工時(shí)，根據(jù)安全通道的設(shè)置要求，設(shè)計(jì)了立柱、萬(wàn)向轉(zhuǎn)角連接件、主橫梁、圓管龍骨、頂緊螺絲、腳手板；立柱為鋼管構(gòu)件，作為整個(gè)工具式安全平擋的支撐立桿；萬(wàn)向轉(zhuǎn)角連接件包括內(nèi)襯管、連接耳板和鋼托板；內(nèi)襯管的尺寸與所述立柱的尺寸適應(yīng)，內(nèi)襯管插入立柱內(nèi)，頂緊螺絲穿過(guò)立柱的外壁并頂緊在內(nèi)襯管的內(nèi)壁上將其固定，以形成平擋抗浮裝置；鋼托板圍繞所述內(nèi)襯管外壁被焊接在所述內(nèi)襯管外壁上，以便于主橫梁安裝時(shí)的臨時(shí)固定支撐且將平擋荷載傳遞給立柱；連接耳板的內(nèi)端焊接在內(nèi)襯管外壁上，連接耳板與需要連接的主橫梁一一對(duì)應(yīng)。該工具式安全平擋既可用于安全通道，也可用鋼筋加工制作和材料堆放場(chǎng)地防護(hù)平擋。

4 定型防護(hù)鋼板網(wǎng)設(shè)計(jì)

超高層建筑工程中，從基坑土方開(kāi)挖至上部結(jié)構(gòu)施工、裝飾裝修，存在基坑、結(jié)構(gòu)樓層臨邊、臨時(shí)設(shè)施圍護(hù)、電梯井門洞防護(hù)等的“四口、五臨邊”防護(hù)內(nèi)容[3]。以往常采用鋼管欄桿或采用簡(jiǎn)易構(gòu)件防護(hù)，由于鋼管欄桿防護(hù)受沖擊力差，容易損壞等，而且每次周轉(zhuǎn)時(shí)扣件容易丟失損耗。為此，財(cái)富中心項(xiàng)目從項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段就設(shè)計(jì)了一種定型式工具的防護(hù)鋼板網(wǎng)，使現(xiàn)場(chǎng)的臨邊、洞口安全圍護(hù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、裝配化。該鋼板網(wǎng)以方管為骨架，設(shè)置固定好鋼板網(wǎng)，比鋼管欄桿更加堅(jiān)固，防護(hù)高度達(dá)1.8 m，由于有密網(wǎng)封閉，更好預(yù)防高空墜落、物體打擊事故發(fā)生。

5 抱箍式操作平臺(tái)

現(xiàn)有操作平臺(tái)技術(shù)中，常見(jiàn)的是在下層（或2 層以上）的鋼梁上搭設(shè)懸挑鋼管腳手架操作平臺(tái)。但該技術(shù)方案僅能夠滿足鋼柱截面較小而且柱子周邊有十字梁或者T字梁的情形，對(duì)于角柱則無(wú)法解決問(wèn)題，為此，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了適用于上述巨型鋼柱的高空抱箍式操作平臺(tái)（圖2）。

操作平臺(tái)槽鋼選用18a#，根據(jù)鋼柱截面類型將槽鋼框架做成2 個(gè)不對(duì)稱的半框，在對(duì)接點(diǎn)水平焊上100 mm×10 mm角鋼、豎向焊上50 mm×5 mm角鋼，然后通過(guò)螺栓將2 個(gè)半框連成一個(gè)整體，在槽鋼框架外圍用50 mm×5 mm、高1.2 m的角鋼作為立柱焊在槽鋼框架上，在高出平臺(tái)750 mm處用50 mm×5 mm的角鋼圍成一個(gè)框，在頂上用鋼管圍成一個(gè)框。

圖2 抱箍式操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

6 巨型鋼柱抱箍式安全平擋設(shè)計(jì)

常規(guī)的防護(hù)擋板一般以竹或鋼管作為懸挑梁，懸挑梁的一端固定在建筑結(jié)構(gòu)樓層內(nèi)，一端懸挑到建筑物外與已在上一樓層固定的鋼絲繩或硬撐桿固定[4]。但當(dāng)超高層建筑的外框邊柱尺寸較大，且懸挑樓板較短時(shí)，懸挑梁無(wú)法固定，使得防護(hù)檔板無(wú)法搭設(shè)。

因此，我們又創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種抱箍式高空防護(hù)平臺(tái)（圖3），應(yīng)用于在財(cái)富中心項(xiàng)目的4 個(gè)巨型角柱，它包括平臺(tái)骨架、立桿、圍欄、斜撐桿、連梁、抱箍件、調(diào)節(jié)花籃螺栓、斜拉索鋼絲繩、抗浮鋼絲繩、平臺(tái)面板。平臺(tái)骨架包括主梁、次梁，主梁與次梁采用焊接的形式連接固定；主梁上帶有連接耳板，立桿沿著建筑結(jié)構(gòu)柱布置，立桿下端與平臺(tái)骨架的主梁焊接，并用斜撐桿焊接加固成三角形，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)固；抱箍件分為下抱箍件和上抱箍件，下抱箍件與平臺(tái)主梁連接，上抱箍件與連梁連接。拉索鋼絲繩通過(guò)調(diào)節(jié)花籃螺栓將平臺(tái)主骨架和主桿連接，將平臺(tái)主骨架的自重和承重傳導(dǎo)到結(jié)構(gòu)柱上，使平臺(tái)穩(wěn)定；抗浮鋼絲繩將平臺(tái)主骨架連接到平臺(tái)下一層的建筑結(jié)構(gòu)柱上，防止高空中風(fēng)作用下平臺(tái)向上浮動(dòng)。這樣，整個(gè)連接結(jié)構(gòu)基本通過(guò)連接板連接固定，操作簡(jiǎn)單方便，吊裝一次到位[5]，解決了高空結(jié)構(gòu)外框柱的防護(hù)平臺(tái)的施工麻煩，可以重復(fù)使用，損耗小。

7 結(jié)語(yǔ)

財(cái)富中心項(xiàng)目在施工階段針對(duì)安全防護(hù)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，解決了許多超高層安全防護(hù)的技術(shù)問(wèn)題。其主要共性特點(diǎn)為所有的材料以現(xiàn)場(chǎng)的型材為基礎(chǔ)，根據(jù)施工實(shí)際實(shí)施特點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)出定型工具化產(chǎn)品，減少了大量的鋼管和搭設(shè)費(fèi)。安全防護(hù)設(shè)施具有連接固定牢固、操作簡(jiǎn)單方便、可以循環(huán)使用、損耗小的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了安全防護(hù)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化、工具化、裝配化和綠色節(jié)能、環(huán)保的效果。

圖3 巨型鋼柱抱箍式安全平擋設(shè)計(jì)