超高層建筑施工裝配式安全防護設施設計與應用*

廣州建筑股份有限公司 廣州 510060

1 工程概況

廣州財富中心項目是一個大型超高層項目，它位于廣州新城市中軸線——珠江新城CBD核心商務區之上，珠江東路與金穗路交界處，定位為區域級總部寫字樓。該項目的總建筑面積約21 萬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，主體結構采用帶加強層框架核心筒+巨型斜撐框架結構體系，鋼結構總用量約2.5 萬t。項目安全文明施工管理實施目標為確保廣東省安全生產文明施工樣板工程。

針對本工程施工的特點，安全防護設置是項目施工的安全保障，而常規的安全防護設施不能滿足施工的實際需要。為配合項目施工，我們設計了新型的裝配式安全防護設施。

2 樓梯扶手欄桿設計

樓梯在結構施工完成后未進行砌筑防護或裝修欄桿安裝前，存在臨邊安全問題[1]。常規防護方法采用組合鋼管式防護裝置，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，且鋼管立桿在結構上固定困難，造成安全防護裝置不牢固。為克服上述防護的弊端，設計了新型的防護欄桿，即采用12#槽鋼與鋼管組成立桿，立桿腳部設置墊板，采用M10膨脹螺絲固定，該定型產品在頂部、中部各焊接Φ70 mm的鋼管，可以將普通的Φ48 mm鋼管直穿固定，在轉角、轉向處設置轉角連接件，組成滿足各種形狀要求的安全圍護裝置，這樣既可以用于樓梯防護也可用于各種臨邊防護。

施工時，根據建筑物樓梯與樓梯平臺、平常的臨邊、洞口的情況，設計了立柱（工字鋼與鋼管焊接而成）、墊板轉角連接件、直連接件、立桿；墊板可通過膨脹螺栓與結構梁或樓板固定，更加可靠；該防護欄桿的立柱采用型材和鋼管焊接而成，比現有技術中鋼管與鋼管的扣接更加牢固，不會松動；連接鋼管直穿過橫向鋼管并固定，固定穩固牢靠；進一步采用轉角連接件和直連接件，能構建成各種不同形狀和大小的欄桿，滿足設計要求。

3 工具式安全平擋設計

超高層建筑施工中，在首層設置施工和專業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安全平擋，工序復雜，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。針對上述弊端，創新設計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，根據安全通道的設置要求，設計了立柱、萬向轉角連接件、主橫梁、圓管龍骨、頂緊螺絲、腳手板；立柱為鋼管構件，作為整個工具式安全平擋的支撐立桿；萬向轉角連接件包括內襯管、連接耳板和鋼托板；內襯管的尺寸與所述立柱的尺寸適應，內襯管插入立柱內，頂緊螺絲穿過立柱的外壁并頂緊在內襯管的內壁上將其固定，以形成平擋抗浮裝置；鋼托板圍繞所述內襯管外壁被焊接在所述內襯管外壁上，以便于主橫梁安裝時的臨時固定支撐且將平擋荷載傳遞給立柱；連接耳板的內端焊接在內襯管外壁上，連接耳板與需要連接的主橫梁一一對應。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地防護平擋。

4 定型防護鋼板網設計

超高層建筑工程中，從基坑土方開挖至上部結構施工、裝飾裝修，存在基坑、結構樓層臨邊、臨時設施圍護、電梯井門洞防護等的“四口、五臨邊”防護內容[3]。以往常采用鋼管欄桿或采用簡易構件防護，由于鋼管欄桿防護受沖擊力差，容易損壞等，而且每次周轉時扣件容易丟失損耗。為此，財富中心項目從項目施工準備階段就設計了一種定型式工具的防護鋼板網，使現場的臨邊、洞口安全圍護實現標準化、規范化、裝配化。該鋼板網以方管為骨架，設置固定好鋼板網，比鋼管欄桿更加堅固，防護高度達1.8 m，由于有密網封閉，更好預防高空墜落、物體打擊事故發生。

5 抱箍式操作平臺

現有操作平臺技術中，常見的是在下層（或2 層以上）的鋼梁上搭設懸挑鋼管腳手架操作平臺。但該技術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，對于角柱則無法解決問題，為此，在現有技術基礎上進行改進，設計了適用于上述巨型鋼柱的高空抱箍式操作平臺（圖2）。

操作平臺槽鋼選用18a#，根據鋼柱截面類型將槽鋼框架做成2 個不對稱的半框，在對接點水平焊上100 mm×10 mm角鋼、豎向焊上50 mm×5 mm角鋼，然后通過螺栓將2 個半框連成一個整體，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750 mm處用50 mm×5 mm的角鋼圍成一個框，在頂上用鋼管圍成一個框。

圖2 抱箍式操作平臺設計

6 巨型鋼柱抱箍式安全平擋設計

常規的防護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構樓層內，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]。但當超高層建筑的外框邊柱尺寸較大，且懸挑樓板較短時，懸挑梁無法固定，使得防護檔板無法搭設。

因此，我們又創新設計了一種抱箍式高空防護平臺（圖3），應用于在財富中心項目的4 個巨型角柱，它包括平臺骨架、立桿、圍欄、斜撐桿、連梁、抱箍件、調節花籃螺栓、斜拉索鋼絲繩、抗浮鋼絲繩、平臺面板。平臺骨架包括主梁、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，立桿沿著建筑結構柱布置，立桿下端與平臺骨架的主梁焊接，并用斜撐桿焊接加固成三角形，使結構穩固；抱箍件分為下抱箍件和上抱箍件，下抱箍件與平臺主梁連接，上抱箍件與連梁連接。拉索鋼絲繩通過調節花籃螺栓將平臺主骨架和主桿連接，將平臺主骨架的自重和承重傳導到結構柱上，使平臺穩定；抗浮鋼絲繩將平臺主骨架連接到平臺下一層的建筑結構柱上，防止高空中風作用下平臺向上浮動。這樣，整個連接結構基本通過連接板連接固定，操作簡單方便，吊裝一次到位[5]，解決了高空結構外框柱的防護平臺的施工麻煩，可以重復使用，損耗小。

7 結語

財富中心項目在施工階段針對安全防護進行研究和設計，解決了許多超高層安全防護的技術問題。其主要共性特點為所有的材料以現場的型材為基礎，根據施工實際實施特點進行深化設計出定型工具化產品，減少了大量的鋼管和搭設費。安全防護設施具有連接固定牢固、操作簡單方便、可以循環使用、損耗小的特點，實現了安全防護設施標準化、工具化、裝配化和綠色節能、環保的效果。

圖3 巨型鋼柱抱箍式安全平擋設計