高層建筑施工爬架平面布置方案設(shè)計(jì)探究

謝璐，彭凱，王強(qiáng)強(qiáng)

（中國建筑第二工程局有限公司華東分公司，上海 200120）

1 引言

高層建筑施工中，為確保工程安全與建筑各結(jié)構(gòu)的施工同步進(jìn)行，會(huì)利用導(dǎo)座式電動(dòng)爬架，為工程施工的順利開展奠定基礎(chǔ)。高層建筑施工中，施工爬架平面布置方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是確保工程施工質(zhì)量與安全的關(guān)鍵。

2 高層建筑施工爬架平面布置設(shè)計(jì)的要求

2.1 架體分片

合理分片爬架是確保高層建筑施工順利、高效進(jìn)行的關(guān)鍵，為防止同片不同流的情況發(fā)生，要求分片縫與施工流分段相適應(yīng)，分片縫可適當(dāng)由先施工流水段向后施工段跨過流水分段處，以利于施工防護(hù)工[1]。對(duì)架體進(jìn)行分片時(shí)，要確保分片之間架體機(jī)的數(shù)量基本一致，立桿需設(shè)置在分片縫兩側(cè)，確保距離約為400 mm。提前解開鋼板網(wǎng)并將其綁扎好，兩側(cè)立桿使用斷管進(jìn)行綁扎，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與安全性。分片縫兩側(cè)的立桿可以使用1 m短管進(jìn)行連接，確保其擁有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。外密目網(wǎng)位于分片縫一側(cè)，可以將其延伸到另外一側(cè)。

2.2 設(shè)計(jì)原則

2.2.1 防護(hù)設(shè)計(jì)的原則

設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)爬架施工單位的實(shí)際需求進(jìn)行考慮，確保爬架具有較強(qiáng)的通用性與實(shí)用性，在設(shè)計(jì)中必須對(duì)架體結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)的部分予以明確，這樣才能保證施工的安全性。

2.2.2 整體布局

導(dǎo)座式電動(dòng)爬架平面整體布局，要做好機(jī)位、架體分片等各個(gè)要素的布置。在設(shè)計(jì)時(shí)要求設(shè)計(jì)人員熟悉建筑施工設(shè)計(jì)圖、結(jié)構(gòu)圖、電梯位置圖等圖紙，了解建筑整體情況，確保爬架平面布置的合理性[2]。

2.2.3 安全性與經(jīng)濟(jì)性

爬架平面布置方案設(shè)計(jì)，在確保安全的基礎(chǔ)上，要考慮經(jīng)濟(jì)性，有效控制成本費(fèi)用支出，提升施工項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3 架體基本參數(shù)確定

導(dǎo)座式電動(dòng)爬架由以下部分組成：

1）架體主體結(jié)構(gòu)。由導(dǎo)軌主框架、水平支撐等共同組成，可以直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

2）升降系統(tǒng)。由連接螺栓、上吊點(diǎn)等組成。

3）防墜系統(tǒng)。擺式防墜系統(tǒng)設(shè)置在附墻點(diǎn)，防墜裝置每榀主框架設(shè)置3套。

4）架體。屬于外雙排腳手架，使用φ48 mm鋼管搭設(shè)而成，架體內(nèi)外排間距、距墻間距分別為900 mm、450～600 mm。

5）電氣控制系統(tǒng)。由總控箱、分控箱等共同組成。

6）架體防護(hù)。在架體搭設(shè)期間，安全防護(hù)工作必不可少，防護(hù)系統(tǒng)是由力網(wǎng)、底部密封板等組成[3]。

架體基本參數(shù)架體寬、高分別為0.9 m、14.4 m。離墻距離、架體步高、立桿間距、附著最大間距分別為0.45～0.6 m、1.8 m、0.8～1.8 m、7.0 m。要求在施工過程中，兩作業(yè)面每層需控制在3 kN/m2。同時(shí)需做好架體的風(fēng)荷載Wk計(jì)算，計(jì)算公式為：

式中，k為風(fēng)壓折減系數(shù)；β2為風(fēng)荷載體系系數(shù)；μs為擋風(fēng)系數(shù)；μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；ω0為基本風(fēng)壓，kN/m2。

4 高層建筑施工爬架平面布置方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 與塔式起重機(jī)保持協(xié)調(diào)

為確保工程施工的安全及有序進(jìn)行，防護(hù)時(shí)采用懸挑梁。在附墻處對(duì)橫桿進(jìn)行搭設(shè)時(shí)，架體提升機(jī)位不能對(duì)塔式起重機(jī)產(chǎn)生干擾。在架體底部穿越塔式起重機(jī)附墻，使用鋼管扣件進(jìn)行搭設(shè)，采用短橫桿作為大橫桿與剪刀撐。鋪設(shè)塔式起重機(jī)附墻處腳手板時(shí)需單獨(dú)進(jìn)行，鋪設(shè)有足夠強(qiáng)度的2層竹膠板，在距離墻200 mm以內(nèi)的位置通過剛性內(nèi)挑設(shè)置確保嚴(yán)密的防護(hù)性。大橫桿在計(jì)算時(shí)按照三跨連梁進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩需在最不利荷載位置布置下計(jì)算，彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為：

式中，σ為大橫桿的彎曲應(yīng)力；Mx大橫桿的最大彎矩；Wn大橫桿的截面抵抗矩；f為鋼管的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

同時(shí)要對(duì)其撓度進(jìn)行核算，核算方式為：

式中，ω為大橫桿的撓度；q為大橫桿上的等效均布荷載；l為大橫桿的跨度；E為鋼材的彈性模量；I為大橫桿的截面慣性矩；[ω]為受彎桿件的容許撓度。

4.2 與施工電梯保持協(xié)調(diào)

將倒八字斜撐設(shè)置在架體內(nèi)側(cè)，相鄰兩個(gè)主框架底部桁架中心連接主框架。采取由上到下的方式在電梯兩端腳手架分段口與開端口斷面處，將“之”字形橫向斜撐設(shè)置在上面，將防護(hù)欄架設(shè)在0.9 m處。將4根內(nèi)外側(cè)斜拉撐按照由底部向上的方式設(shè)置，設(shè)置要以主框架為中心。水平桁架安裝要按照爬架平面布置圖進(jìn)行安裝確定，要求單根橫桿的水平偏差、直線段的橫桿累積水平偏差需分別控制在10 mm、30 mm以內(nèi)。

下部與最外橫斷面立桿扣接。外伸、總長、傾角分別為100 mm、≥3 600 mm、45°～60°。施工電梯位置需要在爬架設(shè)計(jì)前確定好，在設(shè)計(jì)爬架方案時(shí)，需保持合理的布局，在架體下面進(jìn)行施工電梯的爬升，升降附著架在爬升到頂部時(shí)，將電梯頂部與相關(guān)架體拆除。

4.3 爬架與物料平臺(tái)協(xié)調(diào)

爬架與物料平臺(tái)的搭設(shè)如圖1所示。連接進(jìn)出料平臺(tái)懸挑鋼梁與結(jié)構(gòu)，連接斜拉索與結(jié)構(gòu)，避免在架體上固定。通過門洞搭設(shè)方式處理進(jìn)出口料平臺(tái)，將一個(gè)洞口開于架體底部，以裝料臺(tái)為依據(jù)，向外各擴(kuò)200 mm為洞口寬度。采取旋轉(zhuǎn)扣件將上升斜拉、平衡弦斜拉桁架固定在與之相交的橫向水平伸出的端頭。將“之”字形橫向斜桿弦桿固定在門洞，4個(gè)立面塔用于加固。

圖1 爬架與物料平臺(tái)

5 其他要點(diǎn)

5.1 轉(zhuǎn)角處理

爬架架體結(jié)構(gòu)中最為脆弱的部分為轉(zhuǎn)角部位，所以，必須重視轉(zhuǎn)角處理。將鋼管設(shè)置在底部桁架轉(zhuǎn)角處，用于連接，提升架體的剛度。使用兩根以上的鋼管對(duì)桁架底部與上部進(jìn)行連接，連接方式為“井”字形，采取扣件連接桁架相交位置。大轉(zhuǎn)角伸出的跨度在2 m以上時(shí)，需做好牽引卸載，使用鋼絲繩進(jìn)行拉接。

5.2 架體與結(jié)構(gòu)連接

架體在搭設(shè)1層樓高后，要求架體與建筑物需水平拉接，采取二步二跨的方式確定拉接點(diǎn)距離，布置形式為梅花形。預(yù)埋4根φ4 mm鋼絲于剪力墻處，在預(yù)埋點(diǎn)處從架體上扎1根鋼管將板墻頂住，在架體立桿上將鋼絲雙并后繞在上面絞死。使用穿墻螺栓穿過剪力墻，然后在穿墻螺栓上拉接套管，使用螺母擰緊，扣件臨時(shí)拉接與拉接套管。在窗洞內(nèi)架體上扎1根鋼管，將1條鋼管夾住板墻分別扎于鋼管與窗洞內(nèi)外。將鋼管預(yù)埋于陽臺(tái)處，預(yù)埋管線與架體的連接需使用鋼管，采用扣件進(jìn)行連接，預(yù)埋鋼管深度、外露長度分別≥500 mm、≥300 mm。立桿在風(fēng)荷載下產(chǎn)生的立桿段彎矩計(jì)算：

式中，MW為風(fēng)荷載下產(chǎn)生的立桿段彎矩，N·m；Wk風(fēng)荷載基本風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值，Pa；La立桿縱距，m；h為立桿步距，m。

6 安全防護(hù)

6.1 架體與結(jié)構(gòu)間隙防護(hù)

立桿位于架體內(nèi)，與結(jié)構(gòu)空間間隙寬度一般為150 mm，腳手板需鋪設(shè)在作業(yè)面上，小橫桿內(nèi)挑到距結(jié)構(gòu)約150 mm的位置，作業(yè)面在鋪設(shè)后要求與結(jié)構(gòu)之間的距離為150～200 mm。使用翻板將架體底部間隙封閉。小橫桿的彎曲強(qiáng)度可以使用式（2）計(jì)算。

對(duì)撓度進(jìn)行核算時(shí)，可以使用式（5）計(jì)算：

式中，ω′為小橫桿的撓度，m；q′為腳手板作用于小橫桿上的等效均布荷載，kN/m；l′為小橫桿的跨度，m；E′為小橫桿鋼材的彈性模量，Pa；I′為小橫桿的截面慣性矩，m4。

6.2 片間防護(hù)

在架體搭設(shè)期間，需做好片間縫隙控制，要求將其控制在400～500 mm。使用扣件將分組縫兩側(cè)的立桿連接起來，使用短管進(jìn)行連接，每步伐設(shè)短管1道，將活動(dòng)排版搭設(shè)在腳手板上，分片需使用密目網(wǎng)立掛封嚴(yán)。封掛對(duì)密目網(wǎng)在升降前可以與連接短管揭開，在升降到一定位置后再將其恢復(fù)。將兩道防護(hù)欄桿搭設(shè)在斷片處，搭設(shè)距離分別為0.6 m與1.2 m。要求防護(hù)欄及小橫桿與建筑物一端保持一定距離，距離需控制在200 mm以內(nèi)。

6.3 安全網(wǎng)鋪設(shè)

使用2 000目/1 000 cm2對(duì)密布網(wǎng)作為爬架架體安全網(wǎng)。將小孔安全網(wǎng)設(shè)置在架體內(nèi)排立桿與建筑物之間，小孔安全網(wǎng)使用白色尼龍編織而成。安全網(wǎng)鋪設(shè)必須保持平滑、無間隙，將間隙嚴(yán)格控制在20 mm以內(nèi)。

7 結(jié)語

高層建筑施工爬架平面布置方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性、專業(yè)性較強(qiáng)的工作，在設(shè)計(jì)時(shí)必須做好各項(xiàng)細(xì)節(jié)工作，確保方案設(shè)計(jì)的可靠與合理性。另外，爬架平面布置要重視安全性，避免發(fā)生安全事故，確保高層建筑施工的安全有序進(jìn)行。