仲 通 卞漢新 劉文宇

江蘇南通二建集團有限公司新疆分公司 新疆 烏魯木齊 830000

1 工程概況

烏魯木齊文化中心（圖1）總建筑面積約247 980 m2，其中地下部分55 772 m2。本工程由六大場館和中心花蕊文化塔及地下室組成。六大場館建筑外觀基本相同，均為垂直面和橢圓曲面交錯布置，且橢圓曲面自±0.00 m以上隨層高上升逐漸變大，形成“上大下小”的曲面造型。

本文選取具有代表性的美術館，介紹了本工程異形結構的外腳手架體系優(yōu)化選擇、深化設計、結合特殊部位對架體的細部處理、外腳手架使用時的注意事項及施工要求。

美術館首層（平臺層）為橢圓形建筑平面，橢圓長軸長100.8 m，短軸長63 m；美術館2～5層大部分為橢圓結構（由9個圓心組成，半徑隨樓層上升逐漸擴大），垂直面與大橢圓平面交接處由小橢圓平滑過渡（隨樓層面上升，小橢圓圓心及半徑均不同）。

2 美術館、城市規(guī)劃館腳手架施工難點

2.1 造型復雜，結構形式多樣

烏魯木齊文化中心整個工程以“雪蓮”為造型。六大場館為相對獨立的相似“花瓣”，造型相當復雜。結構形式多樣，美術館與城市規(guī)劃館均有斜向懸挑，斜向逐層外擴，立面大開洞，四周型鋼混凝土梁、柱交錯連接，異形結構等給該工程外腳手架施工帶來了較大難度（圖2）。

圖1 烏魯木齊文化中心

圖2 美術館結構示意

2.2 外立面存在大量型鋼梁和斜柱

2個場館平面外圍懸挑大量鋼結構、鋼-混凝土組合結構以及鋼結構加層。美術館標高7.38～37.5 m平面結構外圍懸挑部分采用鋼框架結構體系。型鋼混凝土柱與型鋼混凝土梁的穿筋；鋼結構放樣、吊裝、組裝、矯正及連接，尤其外立面斜向鋼管混凝土柱，給該工程外腳手架的施工帶來了較大的難度（圖3）。

圖3 美術館三層平面示意

2.3 女兒墻懸挑過大

女兒墻設置于屋面層外圍四周，懸挑長度平均為1.5 m，且該層離地高度為37.65 m，異形懸挑女兒墻給該工程外腳手架的施工增加了較大的難度。

2.4 外防護架存在大量圓弧形

弧形鋼管彎制難度大，整體穩(wěn)定性難以保證，且搭設過程中安全管理難，這給本工程外腳手架的施工帶來了難度。

3 腳手架體系選擇

常用的腳手架體系有落地式腳手架、懸挑式腳手架、整體提升式腳手架等。美術館建筑高度為37.65 m，屋面層樓板外側邊沿懸挑出1層樓板外側邊沿平均7.2 m。落地式腳手架（坐落層室外地坪）搭設簡單，但經(jīng)過計算需要搭設至少9排滿堂架才能滿足安全及施工要求。美術館首層橢圓長軸為100.8 m，短軸為63 m，搭設整體落地式腳手架工作量相當大，同時材料無法周轉使用，費用相當高且嚴重影響各個工序施工；逐層懸挑腳手架搭設簡單靈活，雖可隔層周轉，但場館單層面積很大，各種長度工字鋼的需求量大，同樣不經(jīng)濟；整體提升腳手架一次搭設，每層提升勞動強度低，安全防護功能好，但只能適用于建筑物外立面無變化或變化較小的建筑物，不適用本工程。

結合本工程美術館外懸挑邊緣多為鋼筋桁架樓承板的特點，美術館外腳手架采用落地架和懸挑架結合的搭設方式。美術館尾部垂直段1～3層選用落地架，坐落層為地下室頂板，搭設高度為3層（約為22.5 m），4～5層選用懸挑架，搭設高度為2層（約17.0 m）；除垂直段外其余部位均用落地架，坐落層為本層鋼筋桁架樓承板，高度為超出上層混凝土板1.8 m。

4 腳手架設計

4.1 垂直段架體設計

1～3層落地架立桿縱向間距取1.5 m，橫向間距取0.8 m；腳手架內(nèi)立桿與墻體距離按250 mm設置；連墻件按每層3跨設置；步距取凈距1.8 m，懸挑架第1步架步距取1.5 m。

4～5層懸挑架外腳手架立桿縱向間距取1.50 m，橫向間距取0.80 m；腳手架內(nèi)立桿與墻體距離按250 mm設置；連墻件按每層3跨設置；步距取凈距1.80 m，懸挑架第1步架步距取1.50 m設置。懸挑水平鋼梁采用16#工字鋼，具體設置如下：無懸挑構件部位，工字鋼長度為3 m，建筑物外懸挑長度1.15 m，主梁外錨固點距離建筑物邊緣0.10 m，懸挑段計算長度1.25 m；建筑物外錨固點以內(nèi)工字鋼長度1.75 m，扣除主梁端部0.20 m及2個錨固鋼筋之間距離的一半0.10 m，工字鋼錨固段長度以1.45 m計算。工字鋼端部往內(nèi)0.10 m處設置1道鋼絲繩作為保險鋼絲繩，不參與計算。

4.2 橢圓段架體設計

美術館3層橢圓段選用雙排落地架，架體坐落層為2層頂板。外腳手架內(nèi)側立桿距層高22.38 m混凝土梁邊緣500 mm，立桿之間水平間距1 500 mm，橫向間距900 mm，步距800 mm，架體高出2層頂板面1.5 m。為保證架體整體穩(wěn)定性，設置水平間距為4.5 m的拋撐和鋼管抱柱。外架立桿由6 m和3 m鋼管交錯連接（圖4）。

主體結構在施工的過程中合理劃分施工段，采用立體交叉平行流水作業(yè)法，多工種多工序相互穿插、緊密銜接。將外圍混凝土樓板、外圍鋼結構梁柱、外圍鋼筋桁架樓承板、外圍防護架的施工形成局部流水，第n層外側混凝土梁板澆筑10 d后，開始安裝懸挑結構，同時搭設外防護架，然后支設n＋1層模板支撐架，澆筑n＋1層混凝土。上一層混凝土結構施工時，其下一層鋼結構懸挑部分及鋼筋桁架樓承板已施工完畢，經(jīng)計算已能承受上部結構施工的荷載。由于下部的懸挑部分比上部混凝土結構平均大1.5 m，因此，其外側采用定制欄桿作臨邊圍護，內(nèi)側混凝土部分采用傳統(tǒng)的鋼管架體系，既能滿足施工要求，又保證安全[1-4]。

待層高22.38 m處外圍混凝土梁合模后，外邊緣鋼結構梁開始安裝鋪設鋼筋桁架樓承板前，將長3 m鋼管拆除（圖5）。其余各層均按此方法搭設。

圖4 橢圓段架體布置示意

圖5 外防護架逐層搭設示意

分段搭設各層腳手架，為鋼結構放樣、吊裝、組裝、矯正及連接提供了工作面。外立面斜向鋼管混凝土柱處外腳手架采用下部斷開，上部加強的連接方式，既保證了架體的穩(wěn)定性又不影響斜鋼管混凝土的施工。

鋼結構施工圓管柱間采用抱箍式雙道安全繩，圓柱施工采用定制的操作平臺，同時逐層設置外挑網(wǎng)。外挑網(wǎng)在標高為14.88、22.38、29.88 m的樓層外圍布置，外挑網(wǎng)鋼管與斜柱進行抱箍，抱箍鋼管形成整體布局，在外挑網(wǎng)中部設置1根鋼管與下部鋼梁下端進行連接支撐，防止外挑網(wǎng)向下傾斜。

每個外挑網(wǎng)與鋼柱的連接節(jié)點不少于4根鋼管。每2個外挑網(wǎng)之間需用安全網(wǎng)進行鋪設，不留間隙，保證現(xiàn)場作業(yè)人員的安全（圖6）。

根據(jù)本工程場館外圍無剪力墻的特點，模板支撐架拆除后，開始拆除外防護架，拆防護架同時安裝定型化防護。該定型化防護與傳統(tǒng)鋼管防護架相比，更加安全、經(jīng)濟、美觀。

圖6 鋼結構安裝防護示意

5 腳手架細部處理

5.1 混凝土懸挑部位外架布置

美術館層高7.38 m處最外圈外腳手架為單排反向支撐架，僅在支設最外圈梁模板及綁扎最外圈梁鋼筋用，混凝土澆筑及后期均不上人，只起防護作用。該反向支撐架立桿與模板支撐架立桿間距為600 mm，斜撐水平間距1 500 mm，沿美術館該處高支模架體搭設方向均勻布置，豎向間距為500 mm，腳手架立桿與小橫桿處均布置水平攔腰桿。支設于下方的落地式模板支撐架除采用水平間距4.50 m的拋撐外，同時采用間距4.05 m的鋼管抱柱形式的連墻件，抱柱鋼管與結構柱及鋼管柱間要夾好木方或護角，避免結構柱柱角破壞，并做好成品保護（圖7）。

圖7 混凝土懸挑部位架體布置示意

5.2 美術館屋面層女兒墻外圍外腳手架布置

美術館屋面層女兒墻外腳手架采用單排鋼管懸挑方式，該外架只起圍護作用，禁止承重。在澆筑女兒墻內(nèi)側鋼筋桁架樓承板混凝土時預埋φ20 mm的鋼筋，在每根懸挑鋼管上套設φ60 mm塑料套管，長度與女兒墻厚度相同。外圍防護懸挑架立桿距女兒墻外邊緣700 mm，立桿之間水平間距1 500 mm，沿女兒墻外邊緣均勻布置，其上布置2道攔腰桿（步距750 mm）。懸挑架水平鋼管長3.5 m，穿過預埋在樓板外邊緣500、1 700 mm處φ20 mm的鋼管圓箍，該水平鋼管懸挑出女兒墻外邊緣1 000 mm，沿女兒墻方向水平間距1 500 mm。女兒墻內(nèi)側水平鋼管距末端800 mm處正交布置6 m長鋼管，用扣件與水平懸挑鋼管連接，注意對每根鋼管扭矩逐一檢測，保證其安全性和整體性（圖8）。

圖8 女兒墻架體布置示意

5.3 美術館外圍防護架拆除后的臨邊防護

每層模板支撐架拆除后，開始安裝定型化防護欄桿，然后拆除相應部位外防護架。定型化防護欄桿與鋼管防護欄桿相比有以下優(yōu)點：安全性高；周轉使用，節(jié)約成本；美觀，大方。根據(jù)樓層面的弧度及樓層內(nèi)部各種類型洞口尺寸制作定型化防護欄桿。玻璃幕墻的安裝擬采用吊籃施工，不使用防護架。

6 結語

本工程異形結構對外腳手架搭設要求較高，對架體進行深化設計、大膽創(chuàng)新，在確保安全施工的同時，最大程度加快工期、節(jié)約成本，得到業(yè)主、監(jiān)理方的一致好評。

烏魯木齊文化中心各大場館主體已封頂，在整個施工過程中，外腳手架施工順利，架體強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足使用要求，外形美觀大方，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。