超高建筑施工安全防護屏蔽腳手架技術探析

王愛蘭 榮文濤

（山東交通職業學院，山東 濰坊 261206）

在超高建筑施工作業中，很多工作不能單純依靠機械設備完成，人力勞動仍然是非常重要的施工環節。為了保證工人施工作業安全，就需要設置相應的安全防護設施。從當前的超高建筑施工實際來看，應做好腳手架方面的防護。腳手架在超高建筑施工中非常常見，主要用于工人在施工中放置工具和必要的建筑材料，最常見的腳手架包括落地扣件式、型鋼懸挑扣件式以及碗扣式的腳手架。在超高建筑施工中，常規的腳手架存在著密閉性不足、靈活性較差的情況，在這種情況下，各類整體式的腳手架開始出現，但是仍然存在著難以適應超高層施工實際的情況。在當前超高建筑施工作業復雜性持續上升的今天，傳統腳手架已經不利于施工效率的提升，其帶來的安全隱患也越來越被建筑行業所重視。因此，創新設計高層建筑腳手架迫在眉睫。在此背景下，在借助豐富的超高建筑施工經驗基礎上，設計了新型安全防護屏蔽腳手架，達到了整體化、靈活化和安全化的統一。

1 安全防護屏蔽腳手架

1.1 整體平臺結構

在新型安全防護屏蔽腳手架平臺的結構上，主要由各類橫向、縱向零部件和連接部件組成，以達到承重和防護的作用。橫向部件包括施工腳手板、施工腳手架以及橫向直桿組成的桁架，縱向部件包括腳手架、梯段和縱向直桿組成的桁架。在連接部件上，其主要用途是連接兩個獨立單元的腳手架，使其能夠靈活拼接為整體平臺。這樣的結構設計實際上是新型安全防護屏蔽腳手架的主要骨架形式[1]。

1.2 安全防護部件

在安全防護部件上，主要包括各類屏蔽網和屏蔽板，在高空作業中將工人與外界環境隔絕開來，形成獨立的施工空間，保證工人的作業安全，并且有效地降低高空墜物、噪聲擾民以及各類施工污染等，同樣是新型安全防護屏蔽腳手架的重要構成[2]。

1.3 承重結構

在新型安全防護屏蔽腳手架的承重設計上，主要選擇了承重拉結構造。這一構造的應用能夠使新型腳手架的豎向荷載盡可能多地置于高層建筑上，這也是整個腳手架能夠安全運行的重要構造。由于高層建筑的下層結構完工時間長，較為堅固，因而將拉結裝置設置在盡量靠近下層的位置。從相對空間來看，承重裝置也處在腳手架的下部。

1.4 防傾側結構

防側傾結構是傳遞腳手架和高層建筑之間的水平拉結力，防止腳手架因水平受力不均或在極端天氣、受重不均的情況下出現傾倒。防側傾裝置的水平拉結點設在每一層施工的堅固位置，在選擇點位的過程中要充分考慮后續施工環節，不能影響腳手架平臺的豎向移動。

1.5 豎向運動系統

新型腳手架設置了靈活的豎向運動系統，其構成包括提升動力設備、電子控制開關以及吊機吊繩等相關部件。當腳手架作業范圍內的施工完成后，能夠通過動力設備進行豎向運動，到達新的施工范圍。

1.6 防墜落結構

防墜落結構是對工人生命安全的基礎保障。在腳手架平臺出現意外負載時，防墜落結構能夠通過導軌、棘輪、撥片以及擋板等的介入，提升腳手架的豎向荷載，對腳手架形成臨時加固，防止腳手架出現墜落現象。安全防護屏蔽腳手架防護設計如圖1所示。

圖1 安全防護屏蔽腳手架防護設計

2 安全防護屏蔽腳手架受力分析

結合實際施工情況，腳手架每層活載為3kN/m2，向上運動條件下每層活載為0.5kN/m2。考慮施工安全問題，要保證6級大風下腳手架可以保持正常狀態，因此選擇7級風壓進行測算。在安全防護構件中，主要使用鋼絲網進行防護，板材開孔率達到68%，為求穩妥，擋風系統以0.8為基準。通過有限元模型分析，本腳手架在施工過程中的最大應力比為0.70，在向上移動的過程中最大應力比為0.68，在極端天氣停工的狀態下最大應力比為0.76。同時，腳手架整體平臺在三種情況下的最大變形分別為10.9mm、10.6mm和9.1mm，最大變形位置發生在平臺中部。在豎向承重和運動裝置方面，整體平臺能承受的豎向反力分別為57.9kN、46.0kN和39.5kN，水平拉結能承受的水平反力分別為17.8kN、17.2kN和22.2kN。從上述受力水平分析可以看到，完全能夠達到高層建筑施工腳手架的要求。

新型安全防護屏蔽腳手架和高層建筑墻體之間依靠拉結鋼梁保持相對位置不變，即承擔橫向拉結力。同時，拉結鋼梁還要能夠承受腳手架上下運動帶來的豎向負重，因而其受力情況較為復雜，存在橫向和豎向兩種受力。對新型安全防護屏蔽腳手架進行荷載計算，其中，對拉結鋼梁在兩個方向的荷載取最大值做出測算。測算結果顯示，腳手架支座在兩個方向的受力最大值分別為25.8kN和86.3kN，拉結鋼梁能夠承受的應力不超過130MPa，能夠承受的變形不超過1.043mm。從拉結鋼梁的實際性能來看，新型安全防護屏蔽腳手架在設計上能夠達到高層施工的安全可靠要求，能夠適應各類工作環境，最大限度保證工人的安全。

3 安全防護屏蔽腳手架施工方法

新型安全防護屏蔽腳手架僅僅依靠設計和指標測算是不能滿足工程需要的，在實際施工環節，還需要根據具體情況安排具體的施工方法，其中主要有腳手架的安裝拆除以及各個施工環節中的具體施工措施。

3.1 腳手架的組裝和拆除

在新型安全防護屏蔽腳手架組裝方面，首先要進行腳手架和高層建筑之間的橫向拉結，安裝好拉結鋼梁。同時，遵循先下后上的原則，先安裝建筑位置堅固的下部，打好腳手架基礎后再逐步向上組裝相關單元。首先，根據施工的具體樓層固定好拉結鋼梁，在確定穩固的基礎上進行腳手架吊裝。對每節腳手架單元進行安裝后，要保證承重結構的正常運行，確定能夠流暢做向上運動后，即保證腳手架能夠承擔既定的豎向荷載后，再根據施工需要吊裝其他腳手架單元。特別要注意的是，在施工過程中，應隨時檢查拉結鋼梁的工作情況，并使用好鋼絲網，防止施工過程中出現墜落等意外事故。

在腳手架的拆除環節，實際上就是對組裝施工的順序顛倒，具體工作基本一致。但超高建筑在腳手架的拆除上與一般建筑相比危險性更高，因此也需要我們提高警惕。拆除過程需要考慮的因素較多，要遵循先安裝的部件后拆除，最后安裝的腳手架單元先行拆除，同時要先拆除上半部分，后拆除下半部分，保證拆除作業的科學有序。在腳手架的組裝和拆除全過程中，腳手架內應當清空施工材料，不得有工人在腳手架內部作業。如遇極端天氣，則應當推遲組裝和拆除施工[3]。

3.2 腳手架施工措施

在腳手架安裝完成后，先由技術人員進行驗收，確定工作正常后，方可進行施工，保證屏蔽架位置無堆載。在極端天氣下，不僅需要及時停工，還需要在拉結鋼梁等腳手架連接處進行二次加固，并且對來不及撤出的所有施工用料和工具進行固定，防止出現高空墜物等意外事故[4]。

3.3 豎向運動施工措施

腳手架安裝完成后，其施工范圍是非常有限的，一般只能同時對3～4個樓層進行施工。當超出腳手架施工范圍時，必須對腳手架進行向上移動，即作豎向運動。首先，應保證提升動力設備的正常運行，將提升工具與吊機按操作規范連接，并且保證荷載在每層拉結鋼梁的可承受范圍內。準備向上提升腳手架時，要保證防墜落裝置的正常運行，之后松開需要提升層的拉結鋼梁，按順序進行提升運動。提升完成后，重新按步驟使用拉結鋼梁，保證與樓層之間的連接[5]。

4 結語

在國際建筑行業領域中，一般超過100m高的建筑稱之為超高建筑。自20世紀90年代超高建筑在我國風靡以來，我國已成為超高建筑存量大國。從正在建設的超高建筑數量來看，全球范圍內超過八成的超高建筑正在我國境內修建。在我國超高建筑工程不斷增加的今天，施工安全和施工質量成為建筑行業關注的重要話題。新型安全防護屏蔽腳手架的設計，目的就是為了解決超高空作業可能存在的危險，給予工人更加安全的環境進行施工作業，從而提升施工質量。基于上述考慮，要加快對超高建筑施工腳手架技術的創新，不斷開發更加適應現今施工環境的新型腳手架。