爬架在高層建筑施工中的應用研究

李寶源

（廣東恒州路橋建設有限公司，廣東 韶關 512023）

在城市化的進程中，為滿足土地與人口的適配性，各種高層、超高層建筑物拔地而起，但與此同時這也為建筑施工提出了更高的挑戰。腳手架施工是建筑施工中的較為關鍵的技術，也需要對其進行更新。對于超高層的建筑，常規的滿高外腳手架已經無法滿足其施工要求，為了研發便于搭設、確保安全、節約耗資的新型腳手架技術，大量的專家學者、工程技術人員對此進行了研究，并且研發出了多項成果。近些年來，由于安全性或經濟性的原因，吊籃、外掛式、落地式等傳統的腳手架技術逐步在高層和超高層建筑施工中淘汰，而附著升降腳手架和懸挑腳手架應用比較廣泛，兩者相比，附著升降腳手架不需要進行反復拆卸，在建筑工程施工中更為實用。

1 爬架的基本概述

1.1 爬架的形式及工作原理

附著式腳手架可以簡稱為爬架，爬架的使用成本較低，且適用于各類建筑工程，尤其在高層建筑中的經濟效益十分明顯，因此爬架被廣泛應用于高層建筑施工當中。按照實際施工的需要，根據架體結構、附著支撐形式、提升方式選擇適用于本工程需求的爬架形式，如圖1所示。且強度達到要求后，將下層建筑結構上的升降機構拆除安裝于上層爬升位置，再重復上述步驟進行腳手架裝置的提升。下降作業的工作原理和爬升基本相同，總的來說爬架是依靠腳手架與升降機構進行交替的支撐實現升降作業的。

圖1 爬架的形式

1.2 爬架的組成部分

爬架的主要組成部分為架體結構、附著支撐結構、提升設備。

1）架體結構。豎向主框架和水平梁架是爬架架體結構的基礎，其中豎向主框架是承受豎向和水平荷載的主要框架結構，通常與建筑物的外立面垂直，而水平梁架是傳遞豎向荷載的水平結構；架體構架負責將腳手架與框架相連接。

2）附著支承結構。升降機構、承力結構、防傾覆和防墜落裝置是附著支撐結構的主要組成部分，附著支撐結構直接連接在工程結構上，負責承受腳手架的荷載。其中，升降結構指的是控制架體升降的設施設備，防墜落裝置指的是意外墜落時的緊急制動裝置。

3）升降動力控制設備。通常由控制系統和動力設備構成，控制系統分為升降控制系統、荷載控制系統、電力控制系統等。

2 高層建筑中爬架的技術要求

如圖2所示，以下幾項關鍵技術決定了高層建筑中爬架的安全性、經濟性以及技術可靠性是否滿足要求。

圖2 爬架的技術要求

爬架是懸空腳手架的一種，其通過附著支承與建筑物結構連接，依靠升降設備沿著一定軌道進行升降。爬架的搭設高度通常為四個標準層高與護欄高之和。若在水平方向上架體沿建筑結構四周組合成整體則為整體升降式，若是按照一定距離劃分為一片片的架體則為分片升降。對于高度為80m以上的建筑結構來說，爬架的經濟效益更為顯著，因此爬架尤其適用于超高層建筑物，其作業原理如下；

首先，在建筑結構上固定腳手架和升降機構，待澆筑混凝土達到一定承載力要求時沿建筑結構進行爬升，爬升前先解除腳手架和建筑結構之間的連接，使腳手架呈懸掛狀態，通過升降設備進行提升，之后再將腳手架固定于建筑結構上；待上層混凝土澆筑完成

2.1 附著支承構造技術

附著支撐結構的設計構造和性能全面影響著爬架的使用，是腳手架懸空升降的關鍵支承結構，負責架體荷載的傳遞與支撐。提升設備、升降機構、防傾覆和防墜落裝置等都依靠附著支承結構以達到使用要求，所以附著支撐的設計構造尤為重要。

2.2 升降機構設計技術

在進行高層建筑物爬架升降機構設計時要考慮到升降設備的影響，腳手架的升降便利性和安全性與升降機構息息相關。

2.3 同步性及荷載控制技術

爬架的同步性及荷載控制技術是自動化水平的集中體現，指的是應確保相鄰升降機位保持同步升降，同時產生的升降荷載符合規范要求之內，此項技術是保證爬架安全使用的關鍵技術。近些年，專家學者及工程技術人員對爬架的同步性及荷載控制技術進行了深入研究，實現了自動調平和升降，相鄰機位的升降誤差能夠低于10mm；并且在荷載控制技術上，采用了可視化的荷載傳感器進行控制，顯示的荷載精度在100kg以下，以確保荷載大小不超過設計范圍，超載后自動停機。

2.4 防傾覆控制技術

高層建筑進行高空作業時，爬架會受到較大風荷載的影響，同時施工荷載的不斷變化會導致提升吊點難以維持在架體重心處，種種原因導致架體會產生一定的傾覆力，傾覆力可能使爬架架體產生向外傾覆或向內傾覆的趨勢，防傾覆裝置就是為了避免爬架發生傾覆現象的關鍵技術。常用的放傾覆裝置是導軌導輪式，一般設置在每一個提升點位上，導向間隙控制在5mm之下，架體結構在上升或下降的時候可以確保自身的穩定性，避免發生安全問題。

2.5 防墜落控制技術

高層建筑爬架在使用工程中必須滿足防止墜落的安全需求，防墜落裝置是架體發生意外墜落時的一種保險措施，能夠把架體緊急制動在可靠的結構上。防墜落裝置可以分為電動式和機械式兩類，而機械式防墜落裝置信號控制的方式有速度控制和提升動力承力控制兩種。值得注意的是，整體升降式爬架的墜落一般是緩慢撕裂的過程，各個提升點不會同時發生墜落，所以通過速度控制信號是否可靠是值得商榷的。根據要求整體升降爬架的制動距離應不超過8cm，單片式的制動距離應不超過15cm。

2.6 防護構造技術

高空墜物傷人是高層建筑施工過程中發生率最高的安全事故，為避免此類事故發生，爬架上會設置防止物料和人員墜落的防護構造。爬架和建筑結構之間會布設可折起的翻板，以保障在爬架覆蓋范圍之內的物料或人員不會掉落到架體之外。

2.7 平面布置設計技術

高層建筑施工中爬架架體的整體性受各個提升點平面布置的影響，合理的平面布置可以保障各提升點均勻受力，避免因受力不均勻影響爬架的安全性能，其關鍵技術在于提升點和架體重心的匹配程度。

2.8 操作與管理控制技術

操作的規范性和管理的有效性是確保爬架安全的重要因素，應確保操作人員具備相關的技術資格證明，管理人員按規定進行安全交底和施工方案的確認。

3 爬架安裝的施工控制技術

3.1 預埋設計

預埋設計是爬架安裝施工中的關鍵技術，預埋件的位置主要參考爬架的平面布置圖，應確保符合規范的要求；預埋件通常采用PVC管，并且要確報預留管的尺寸長度等指標能夠滿足爬架安裝的需求，預埋的全過程都應該由工程技術人員進行監督。

3.2 爬架安裝平臺的搭設

高層建筑爬架安裝平臺依據其層數、位置等因素確定，一般來說應把控平臺和墻體之間不大于0.2m，安裝平臺的外側需要安裝防護設施，確保施工過程中的安全。

3.3 滑輪組件的擺放

滑輪組件的提升位置應該與預埋設計的孔位相對應，平行于建筑結構，以確保提升誤差控制在要求的范圍內。若提升位置誤差較大，則應該限期整改。

3.4 架體結構的安裝

豎向主框架依據爬架的立面設計高度進行安裝，所采用的材料及尺寸等都應符合設計規定，各個單元節點之間通過插套進行連接；水平梁架安裝的構架種類較多，其構件的結構參數應符合高層建筑安裝施工的需要。

3.5 附著支承結構的安裝

附著支承結構應該在預埋孔檢測合格后再進行后續安裝，高層建筑的內外兩側都應布設墊板和連墻掛板，作業人員應特別注意螺栓的安裝，確保其擰緊不脫落，保證附著支承結構的安全使用。

3.6 電氣控制系統的安裝

爬架進行電氣控制系統安裝時，電纜線應該固定在外側的橫桿上，電纜接頭處使用絕緣防水膠布進行綁扎處理；電控柜需加裝漏電保護系統和避雷系統等預防措施，確保電氣控制系統安全運行，減少故障或事故的發生。

4 結語

1）爬架是一種附著于建筑物結構的懸空腳手架，依靠提升設備沿著一定軌道進行升降，主要由架體結構、附著支撐結構、提升設備和防護裝置構成；2）爬架的架構設計、荷載控制、防護構造、平面布置等關鍵技術決定了其安全性、經濟性以及技術可靠性是否滿足要求；3）高層建筑爬架安裝施工中應嚴格注意預埋件及滑輪的放置以及安裝平臺、架體結構、附著支撐結構、電氣控制系統的安裝。