超高層建筑不規則外立面腳手架施工技術研究

閆超

隨著我國城市高速發展與信息技術不斷革新，我國超高層建筑的數量和質量一度蓬勃發展。據不完全統計，截至2021年底中國超過200米以上的高層建筑有895座（含在建）。隨著超高層結構理論技術的不斷完善及發展，超高層建筑在不斷向新高度發起挑戰的同時，建筑師對于超高層的外形也在不斷求新求變，超高層建筑造型異形化發展趨勢明顯。

目前，我國超高層外腳手架施工技術在規則的建筑形體結構中已經相當成熟，而對于超高層異形或不規則的結構體系的外腳手架施工技術還在摸索當中。同時，因每個建筑形體的特殊性和復雜性，這又對腳手架施工技術提出了很多新的要求。本文結合不規則外立面建筑實例張江中區57-01地塊項目超高層辦公樓的外腳手架施工工藝進行研究。通過對比分析下掛鋼平臺、附著式升降作業平臺、整體提升腳手架三種外腳手架形式，在兼顧安全性、適用性、經濟性等要求的前提下，確定了本實例不規則外立面腳手架的方案，實施效果表明，該腳手架方案經濟合理，有些施工工藝可為類似工程借鑒。

一、工程概況

張江中區單元57-01地塊項目為集辦公、配套商業功能為一體的核心商務區城市綜合體項目，業態包括village商業、甲級辦公樓、交易中心等。總建筑面積264030平方米，其中地上建筑面積189772平方米，地下建筑面積74258平方米。辦公樓塔樓地上60層，建筑高度320m。

二、外框架施工腳手架選型比選

本工程辦公樓塔樓外框架柱采用型鋼混凝土柱，樓板采用鋼筋桁架樓板，樓板外側呈不規則的波浪形，自三層起至頂層，樓板外側有不同程度的向內收斂及向外凸出，向內收斂最大值達2.006m，最大外凸值達1.724m。

由于辦公樓塔樓結構外邊呈不規則的波浪形，為滿足外框架型鋼混凝土柱的施工以及樓板施工的安全防護等要求，在外框架結構施工腳手架的選擇是個關鍵問題，如果腳手架選擇不合理，不但無法滿足外框架結構施工需要，施工期間還存在一定的安全隱患。為了滿足安全性、適應性兼顧經濟性，我們選擇了下掛鋼平臺、附著式升降作業平臺、整體提升腳手架三種形式進行比選。

1.下掛鋼平臺

下掛鋼平臺主要用于外框架型鋼混凝土柱施工，在每根型鋼混凝土柱外側設置1個獨立的下掛鋼平臺，每個鋼平臺覆蓋3層半操作面，在鋼平臺頂部采用4根鋼梁與結構鋼框架梁采用鎖定螺栓連接，待3個樓層型鋼混凝土柱施工完畢后利用塔吊吊裝翻轉。

每個下掛鋼平臺寬度為5m，高度為17m，設置4層操作平臺，防護三層半標準層高度。由主架體、掛臂梁、上部操作平臺、抱箍、下部支撐梁底座和輔助構件組成。架體外框架采用6#槽鋼[63×40×4.8×7.5，連梁等采用L 40×5 角鋼，掛臂梁采用20#工字鋼I200×100×7×11.4。

2.附著式升降作業平臺

附著式升降作業平臺主要用于外框架型鋼混凝土柱施工及鋼筋桁架樓板施工時的臨邊防護。架體設計高度20m，可覆蓋4個樓層，每層施工完畢后采用電動葫蘆提升。

附著式升降作業平臺寬度為0.7m，最大支承跨度為4.8m，架體單元主要由定型的立桿、型鋼腳手板、三角支撐架、立桿連接桿、水平桁架、扶手桿以及內挑密封翻板、防護網等組成。附墻支座上還設有導向、防傾、防墜裝置，與設在主框架上的導軌配合，可起導向、防傾、防墜作用。提升系統采用7.5t電動葫蘆，總計設置196個機位，其中，3—23層設置96個機位，24—屋面層隨著結構形體的改變逐段增加機位。

3.整體提升腳手架

整體提升腳手架主要用于外框架型鋼混凝土柱施工及鋼筋桁架樓板施工時的臨邊防護。架體設計高度21.2m，在非標準層加節增高至23.1m，可覆蓋4個樓層，每層施工完畢后采用電動葫蘆提升。

整體提升腳手架寬度為0.835m，步距1.9m/2.2m，主要由主框架、水平桁架、附著防傾導軌、防傾導輪、斜拉桿、全封閉翻板及鋼腳手板等組成，主框架立桿采用Φ50×3.5鋼管，斜拉桿采用Φ27圓鋼。提升系統采用10t電動葫蘆，總計設置88個機位。整體提升腳手架剖面圖如圖1所示。

圖1 整體提升腳手架剖面圖

4.三種腳手架方案比選

表1 三種腳手架方案比選

綜合考慮安全性、適用性、經濟性等上述因素，在盡可能滿足施工需要及保證使用過程安全的同時，兼顧經濟性，最終采用整體提升腳手架的施工方案。

三、關鍵施工技術措施

1.整體提升腳手架提升施工流程

向上翻吊拉鋼梁、防墜裝置、導向裝置→拆除腳手架與結構硬拉結→拆除下部斜拉桿→預緊機位→提升腳手架到指定標高→調節腳手架垂直度→安裝下部斜拉桿→安裝腳手架與結構硬拉結。

2.整體提升腳手架斜向提升施工工藝

由于本工程自32層起結構向內側收縮，故整體提升腳手架需在高空進行斜向提升來滿足主體結構施工的需要，斜向提升時以兩臺機位為一組形成單元組進行提升，共分成36組單元組，斜向提升前根據主體結構外立面變化，各單元組機位進行相應傾斜調整以貼近結構外立面，然后整體進行斜向提升。

架體斜向提升前，在靜止工況時，先將架體轉為向內傾斜。爬升時上部需安裝2套抗傾裝置。斜斜向提升機位用手拉葫蘆將腳手架與結構拉緊并安裝千斤頂和調解裝置后，拆除腳手架最上部抗傾裝置，將腳手架上部根據結構內收尺寸，固定好上部抗傾裝置（底部不動），再調節中部抗傾裝置，繼續按上述步驟再次調節，然后依次將剩余的腳手架單元組按步驟內收完成后，進行整體斜向爬升。

3.整體提升腳手架扭轉提升施工工藝

由于辦公樓塔樓結構外邊呈不規則的波浪形，且自32層起結構向內側收縮，為使整體提升腳手架盡量靠近結構外邊，在進行斜向提升的同時，整體提升腳手架還需要扭轉提升。

架體提升過程中若發生扭轉，則各抗傾裝置間會由于相對位移而卡死，架體也會因較大的變形而承受巨大的內應力，所以提升過程中采取“以折代扭”的方法，將扭轉提升過程轉化為平面提升和機位內縮兩個過程。

四、實施效果

本工程自4層結構施工起安裝整體提升腳手架，針對辦公樓塔樓結構外邊呈不規則的波浪形，且外框架結構隨著建筑高度逐漸收縮的特點，分析對比了下掛鋼平臺、附著式升降作業平臺、整體提升腳手架三種外腳手架形式，在綜合考慮安全性、適用性、經濟性等因素后，采用了整體提升腳手架的防護形式，整體提升腳手架采用斜向提升與扭轉提升相結合的施工工藝，成功將整體提升腳手架運用到不規則立面的超高層外框架結構施工中，在滿足結構施工要求的同時有效降低了腳手架的費用投入，取得了良好的經濟效益。