基于設計與安全分析的附著式升降腳手架布置研究

馬宏斌

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

腳手架的主要作用在于為不同高度的施工作業提供了安全可靠的操作平臺。在低多層和高層建筑中，腳手架是隨著建筑物高度的逐漸增加逐層搭設的；即使如此，當搭設高度超過50m時，根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2011）的規定，須編制專項施工方案，且經專家論證通過后方可實施。可見，腳手架的使用范圍在高度上受到了比較大的制約，附著升降式腳手架技術應運而生。因此，從發展歷程上來看，附著式升降腳手架的前身便是扣件式鋼管腳手架。

附著式升降腳手架 （Attached lifting scaffold），在國外的應用或研究可見于《Sway stiffness of Scaffold structures》 （Godley，1997）、《Analysis of large proprietary access scaffold structures》（Beale，2001）等文獻[1，2]。在國內，從20世紀80年代就已有研究和應用，多見于穩定性等方面的理論計算和基于有限元方法的彈塑性分析研究[3-5]。

顯而易見，其優勢在于，它依附于建筑物結構本身，通過架體自身的升降裝置與設備，實現了自由升、降的目的，并且具有較好的防治傾覆效果，安全性極大提高。

1 項目概況

建筑物概況：工程主體地上34層，地下4層；地下一層為非機動車庫，地下二至四層為汽車庫、設備用房，一至二十一層為住宅，總建筑面積19358.79m2，建筑基底面積541.35m2。住宅地上建筑面積17338.79m2，住宅地下建筑面積2020m2。建筑高度98.06m。建筑結構形式為框架-剪力墻結構，建筑抗震設防類別為丙類，合理使用年限為50年，抗震設防烈度為8度。本建筑為一類高層居住建筑，耐火等級為地上一級、地下一級。

附著式升降腳手架概況：擬從第二層開始預埋，第四層頂板澆筑后開始吊安裝，采用13.5m高5步架體，架體高度覆蓋建筑樓層4層半。共使用附著式升降腳手架平臺周長約為212.1m，布置1組35個附著式升降腳手架平臺機位，機位平均跨度3.75m，覆蓋建筑外圍總面積533.34m2。若有其他未考慮部分根據現場實際情況進行密封。附著式升降腳手架（LZC10型）結構主要由附墻導座、導軌主框架、腳手架單元、提升、防墜、防傾、控制等系統組成。腳手架單元由框加焊接組件、型鋼腳手板、斜撐桿、剪刀撐桿、外側鋼絲防護網，內翻板等組成。由工廠制作為定型構件并折疊起來以方便運輸，現場打開即可迅速吊裝就位，根據建筑物結構特點和總包單位的施工安排情況，沿著建筑物標準層周邊布置升降架。

2 附著支座處的預留預埋

架體安裝及其精確性涉及到腳手架在負荷過程中的安全性，尤其是在承受風荷載等水平荷載時抵抗傾覆力矩的作用，是保證工程安全的重要步驟。本工程附著式升降腳手架擬從第3層開始使用。因此，從第3層開始預留預埋工作，此層每個機位處預留預埋兩個附墻固定導向座安裝孔，兩個孔之間的橫向水平距離為170mm，采用雙螺桿附著。當建筑物結構主體施工至4層時，開始預埋上吊掛件穿墻螺桿孔洞塑料管，預埋方法如圖1所示。需要注意的是，在埋設時預留孔必須垂直于結構外表面，吊掛件附墻螺栓孔與固定導向座附墻螺栓孔相距350～400mm，預留孔左右位移誤差應小于20mm。

1）應根據以上所述，按現場實際情況確定穿墻螺桿孔洞預留位置尺寸，及時提供給操作班組，做好技術要求及交底，按要求預埋好塑料管。如圖2所示。

圖1 預埋示意圖

圖2 架體安全連接示意圖

2）當施工至外墻樓板面準備澆筑底板梁混凝土時，需按機位布置圖精確預留安裝孔洞，預留孔使用內孔40mm、壁厚大于2mm的PVC塑料管即可，管兩端用寬膠布封住，以防止混凝土澆灌時進入管內而堵塞預埋孔。

3 架體過塔吊附臂的安全技術措施

考慮架體自身結構穩定性的要求，附著式升降腳手架架體平面布置時，重點注意：

1）在擬定塔吊附臂位置布置塔吊附墻處專用吊橋式折疊架，且應保證吊橋式折疊架架體立桿與塔吊附臂最靠近處中心留有不少于250mm的距離。

2）吊橋式升降平臺底層腳手板制作為可翻轉型腳手板。當附著式升降腳手架升降時遇到上幾層塔吊附臂影響平臺升降時，先拆除塔吊附臂處的那層吊橋式折疊架腳手板的外側防護鋼絲網中間的連接螺栓，并向兩端往內折疊該處防護網；再拆除該層腳手板的的中間連接螺栓組件，最后，用手動絞盤拉起腳手板到兩端立桿處固定，以保證塔吊附臂順利通過該層腳手板。

3）升降完成后，立即將所有拆除件和翻轉件恢復到位即可。

4 附著式腳手架橫桿計算方法

在考慮豎向荷載計算橫桿受力時，近似其為二跨連續梁，計算其在承受均布荷載工況下的撓度和強度[6]。計算示意圖如圖3所示。

圖3 橫桿承受均布荷載計算示意圖

本工程采用13.5m的架體，最大跨度4.8m，以最大跨度進行驗算。其中，

跨中最大彎矩：

支座最大彎矩：

式（1）、式（2）中，M1max、M2max、q1、q2、l2分別為橫桿跨中及支座最大彎矩、靜荷載及活荷載計算值、橫桿跨度。

二跨連續梁均布荷載工況下的最大撓度：

式（3）中，Vmax、q1、q2、EI、l分別為橫桿最大撓度、靜荷載及活荷載計算值、橫桿截面慣性矩及跨度。

計算得出附著式升降腳手架吊裝布置示意圖，如圖4所示。

圖4 附著式升降腳手架吊裝示意圖

5 結論

近年來，有關腳手架安全事故頻發，如何減少甚至杜絕此類事故的再次發生已成為工程師和研究人員重點關注的施工技術熱點之一。附著式升降腳手架在高層建筑中的廣泛應用，必須以精確的力學分析和可靠的現場布置為前提，只有保證該項技術的安全性才能保障工程項目整體的經濟、安全、合用，也是提高工程質量水平的重要措施。

本文從國內外的研究和應用情況入手，以某高層建筑附著式升降腳手架的應用為依托，通過架體安裝的預留預埋、安全技術措施和架體設計計算方法介紹和分析，給出了架體布置方式及示意圖，以期為類似項目腳手架的設計和施工安裝提供參考。