整體升降腳手架在上海外灘中信城超高層結構施工中的應用

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

1 工程概述

上海外灘中信城項目位于上海市虹口區(qū)104號B1地塊（四川北路以西、塘沽路以北、江西路以東、海寧路以南），建成后為虹口區(qū)地標性建筑（圖1）。整個工程由1 幢主樓及9 幢裙房組成。外灘中信城主樓47 層，高242.7 m，混凝土結構高度201.6 m，裙房5 層，高18.1 m。

主樓為框架－剪力墻結構體系，5 層以上標準層層高有4.2 m及4.5 m兩種。主樓核心筒剪力墻為鋼筋混凝土結構，外圍18 根組合勁性框架柱，柱直徑從下到上漸漸縮小，從邊長1 200 mm逐漸縮小至邊長900 mm。外框的勁性混凝土柱之間由鋼結構梁連接，核心筒與外框的勁性混凝土柱之間用鋼結構梁連接，樓層的樓板由壓型鋼板澆筑混凝土形成，樓層外邊有外挑樓板。主樓標準層結構外邊周長約195 m，結構板邊線比柱邊挑出0～600 mm不等。對該特殊鋸齒形結構施工，尤其是外框的勁性混凝土柱的施工操作需要的腳手架操作平臺及圍護的設置提出極高的要求。

根據(jù)主樓施工的總體部署，核心筒與外框混凝土結構達到每5 d/層的施工進度，因此外框結構操作平臺及外圍護的腳手體系必須滿足施工進度，能夠按時提升作業(yè)，滿足結構施工進度。同時，附著式整體電動升降腳手架能夠提供結構施工的操作平臺，又能起到外立面的安全圍護的作用。

圖1 外灘中信城效果圖及實景

2 施工攻關難點

（a）附著式整體電動升降腳手一般均用于混凝土結構施工，其附著節(jié)點是根據(jù)混凝土結構梁或者剪力墻的特點進行設計制作的，對于鋼結構梁不適用，主要是由于鋼結構梁上不得焊接、穿孔，使得原有的附著點無法安裝。

（b）另外本工程外框結構樓板形狀為鋸齒型，對于外框腳手底部密封性提出較高的要求。混凝土柱直徑從下到上漸漸縮小，從邊0 mm漸變至邊長900 mm，使得混凝土柱上的附著節(jié)點要隨高度的增加不斷變化，對于提升作業(yè)要求比較高。

（c）針對鋼結構的結構特點，必須重點研究整體電動升降腳手架在鋼結構梁上的附著節(jié)點形式設計、高空風荷載作用下的抗傾覆計算。

3 架體的設計和機位布置

本工程整體電動提升腳手架（圖2）搭設10 步11 排，每步腳手架步高1.85 m，覆蓋4 層結構，腳手架搭設總高18.5 m，腳手架寬度為0.8 m。腳手架內側立桿中心離建筑板邊線距離均為0.45 m。

圖2 整體電動升降腳手構造

主樓標準層結構外邊周長約200 m，結構板邊線比柱邊挑出80～425 mm不等，部分層次局部結構邊線內收，外框結構樓板形狀為鋸齒形。根據(jù)主樓外框架的結構特點及柱距，按照規(guī)范要求的機位間距，布置42 個提升機位。

4 鋼結構梁上的附著點[1-8]

4.1 承重附著節(jié)點

之前一般用于混凝土結構的整體電動升降腳手架附著點采用梁內預埋塑料管，利用M36穿墻螺桿連接。而在鋼結構梁上不允許開孔、焊接等作業(yè)，無法采用傳統(tǒng)的連接方式，只能依靠支座采用螺栓連接形式抱箍在鋼結構梁上。又由于鋼結構施工特點，只要鋼梁安裝完畢就能承受荷載，所以依靠支座采用螺栓連接形式的鋼梁附著節(jié)點受力不受混凝土強度限制。

附著點的支座，利用M36螺桿抱箍在結構鋼梁上，將承重斜拉桿受到的荷載傳遞至結構鋼梁下部，將吊臂及抗傾覆裝置受到的豎向及水平荷載傳遞至結構鋼梁上部。整套支座形式的鋼結構抱箍裝置的功能包含了吊臂、抗傾覆裝置、硬拉結位置以及斜拉桿等的連接。

（a）支座抱箍的設計組成：支座與結構鋼梁之間采用M36螺桿抱箍的形式，由上、下2 個支座與4 根M36螺栓組成，在樓層混凝土澆筑之前預埋鋼管或者塑料管用于安裝螺桿，上支座安裝前利用加墊塊的形式將支座墊高，與結構樓層面平，最后澆筑混凝土后，該支座能拆卸后重復使用。

圖3 鋼結構梁處附著節(jié)點

（b）附著點的設計組成：吊臂、抗傾覆裝置、硬拉結均安裝在上支座。上支座鋼板設有螺栓孔，用于固定吊臂鋼梁，左右兩側直接焊接槽鋼及腳手管，用于連接抗傾覆裝置及硬拉結。為了確保支座的強度，在支座后部設置加勁板。

（c）斜拉桿附著的設計組成：對于在勁性柱部位的機位附著點及腳手拉節(jié)點，采用在柱內預埋螺母預埋件或鋼板埋件的形式。要求埋件具有較高的抗拉拔能力和抗剪切能力。對于鋼結構梁部位的斜拉桿設置在下支座，具體為下支座焊接M36螺栓，然后直接將斜拉桿安裝在螺栓上。下支座與上支座采用螺桿抱在結構鋼梁上。

4.2 勁性混凝土柱附著節(jié)點

4.2.1 勁性柱處承重附著點

勁性混凝土柱上的附著節(jié)點設置與傳統(tǒng)的附著點設置相當，但由于混凝土柱內有鋼結構柱，因此無法穿墻，所以在傳統(tǒng)的附著點設置上做了改進。附著節(jié)點主要有2 種：一個是吊臂鋼梁（防墜和承重鋼梁）的附著，另一個是斜拉桿的附著。對于混凝土已經澆筑完成的勁性混凝土柱，節(jié)點直接設置在混凝土結構上，本工藝是采用在勁性混凝土柱內預埋螺母（飛毛腿）的方式。

吊臂在承重體系中為受壓構件，對附墻件的抗拉強度要求不高，只需要將其固定即可，因此，對于吊臂鋼梁，每根鋼梁用1 個預埋螺母固定。而斜拉桿為主要受拉構件，預埋后，將預埋件焊接在鋼柱上，達到強度要求。

4.2.2 勁性混凝土柱處抗傾覆附著節(jié)點

勁性混凝土柱已經澆筑完成，抗傾覆裝置的附著節(jié)點也是利用附墻件直接附著在混凝土柱上的（圖4）。由于架體在提升時所受風力有風壓力和風吸力，所以抗傾覆附著節(jié)點要同時具備抗拉和抗壓能力，也應預埋后焊接在鋼柱上，達到強度要求。

4.2.3 勁性混凝土柱鋼柱處抗傾覆附著節(jié)點

勁性混凝土柱鋼柱處的抗傾覆裝置通過型鋼及M27螺桿抱箍固定在鋼柱上（圖5）。外側的型鋼上安裝抗傾覆導輪。

4.3 抗傾覆節(jié)點

圖4 勁性混凝土柱處抗傾覆附著節(jié)點

圖5 純鋼柱處抗傾覆裝置

高空的風荷載是影響腳手架安全的重要因素，所以，為了保證整體升降腳手架在高空風荷載的作用下安全使用，必須設置安全可靠的抗傾覆裝置。

根據(jù)本工程的特點，設置勁性及鋼結構外框整體升降腳手架的抗傾覆導向裝置在鋼梁及勁性柱上。與混凝土結構的整體提升腳手不同的是，鋼結構外框的施工層也可設置防傾覆裝置，因此，在腳手覆蓋樓層范圍內共設置了3 組抗傾覆裝置，架體的懸臂高度大大縮小，提高了架體的抗傾覆能力。

根據(jù)防傾裝置設置位置的不同，架體的抗傾覆節(jié)點有3 種形式：

（a）結構鋼梁處抗傾覆節(jié)點；

（b）純鋼柱處抗傾覆節(jié)點；

（c）勁性柱處抗傾覆節(jié)點。

4.4 防墜系統(tǒng)

防墜系統(tǒng)由防墜鋼梁、防墜吊環(huán)、防墜桿、防墜器組成，主要控制整體腳手架在升降過程中因突發(fā)斷鏈的意外而導致的架體向下滑移不超過技術范圍。

5 交叉防護體系

5.1 架體本身的安全防護

架體本身的防護主要包括架體底部與結構空當處的防護，架體內部各層施工時的防護和架體外圍圍護網(wǎng)的防護。

（a）底部翻板。架體底部與結構空當處，采用九夾板翻板，設置皮帶軟鉸鏈，當整體腳手架停層施工時將九夾板翻下作為1 道底部硬隔離；提升時將翻板翻起，保持整體腳手架與結構外邊緣距離150～200 mm。

（b）中間隔離。在整體腳手架立面中間設置1 道用鋼管和九夾板組成的硬隔離，硬隔離的鋼管與整體腳手架的大橫桿采用鉸接。

（c）鋼絲網(wǎng)片。整體腳手架外圍護采用鋼絲網(wǎng)片代替密目網(wǎng)，減小了擋風面積，比起密目網(wǎng)更加牢固可靠。

5.2 人貨電梯位置的防護

本工程在整體升降腳手架的底部為人貨電梯預留了通道，斷口處用鋼絲網(wǎng)作了全封閉處理，整體腳手架斷口處每層增設1 道硬拉結，整體腳手架架體立面與人貨電梯結構內圍護用安全網(wǎng)作了全封閉處理。

5.3 鋼平臺留洞位置的防護

為了便于比較重的材料運輸?shù)酵饪蚪Y構施工層，本工程的整體升降腳手架還為材料周轉平臺預留了通道。鋼平臺設置在混凝土施工層的下一層，即要求開通整體腳手架的最上2 層。

在整體腳手架搭設階段，在鋼平臺位置的最上4 排，用短鋼管臨時連接，并在兩端進行雙斜腹桿加固。當需要用鋼平臺時，拆除臨時連接的短鋼管，斷口處用鋼絲網(wǎng)片封閉，立面上用安全網(wǎng)封閉，并在兩端機位每層增設1 道硬拉結。

5.4 塔吊附墻位置的防護

本工程塔吊附墻位置的整體腳手架斷開，形成2 個斷口，增加了臨邊，整體腳手架斷口處用鋼絲網(wǎng)片封閉，每層增加1 道硬拉結。

6 結語

針對外灘中信城鋼結構的施工及結構特點，重點研究了附著式整體電動提升腳手架在鋼結構中的附著點設計應用及超高層施工時附著式整體電動升降腳手架的防護措施。通過研究，解決了在鋼結構中使用附著式整體電動升降腳手架的施工難題。該施工技術在外灘中信城中實際應用，體現(xiàn)了其安全性能高、施工速度快、腳手架成本低等特點，對鋼結構有很好的適應能力，具有很好的推廣及應用價值。