楊 軍 劉 秘 胡 銘 譚先雨 楊 婷

中國建筑第二工程局有限公司 四川 成都 610016

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項(xiàng)目位于瀘州酒谷大道三段碧桂園·生態(tài)城，該工程項(xiàng)目總建筑面積為69 894 m2，在行政區(qū)域上屬于江陽區(qū)泰安街道，周圍有配套的大型商業(yè)、辦公、酒店，東鄰新建醫(yī)院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，北鄰中學(xué)、幼兒園、公園綠地等，地下3層、地上45層，總建筑高度為150 m，建筑結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其南北立面形式如圖1所示。該建筑工程項(xiàng)目外立面構(gòu)造復(fù)雜，核心筒施工難度大，屬于一座集辦公、科研、商務(wù)為一體的現(xiàn)代化綜合建筑體[1-7]。

1.2 工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

1）外立面雙曲漸變：從工程外立面（圖2）來看，瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項(xiàng)目屬于在水平和垂直兩個(gè)方向以雙曲線形式漸變的八邊形，建筑物和樓層外輪廓隨著樓層的由下到上先增大后變小，再增大，垂直方向上的直邊和斜邊一長(zhǎng)一短，這種復(fù)雜的立面變化趨向隨著建筑物高度的升高而變得異常明顯。

圖1 45層塔樓項(xiàng)目施工效果圖

圖2 塔樓項(xiàng)目外立面漸變示意

2）異形變截面：該高層建筑角部4個(gè)正立面、外立面分別與“倒梯形”和“梯形”類似，且四角以“3°”夾角一直向外傾斜。由于每個(gè)樓層外邊線尺寸大小各異，且通過懸挑結(jié)構(gòu)變化實(shí)現(xiàn)雙曲漸變八邊形構(gòu)造設(shè)計(jì)，因此，這種異形變截面施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜。每個(gè)樓層每層懸挑結(jié)構(gòu)1層、4層、14層、38層面積分別為1 558、1 509、1 602、1 305 m2，該異形變截面的最大和最小八角形角部尺寸隨每個(gè)樓層外邊線尺寸的增大而逐漸變小，其中，1層、4層、14層、38層斜邊尺寸依次為13.396、13.068、8.667、2.278 m。施工平面布置情況如表1所示。

表1 施工平面布置

2 技術(shù)實(shí)施思路與方案設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)實(shí)施思路

1）結(jié)合瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項(xiàng)目復(fù)雜立面設(shè)計(jì)工況，在7層時(shí)6#塔樓進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層施工，隨著樓層的升高，需通過深化設(shè)計(jì)附著式爬架，使其由9層開始搭設(shè)至附著式腳手架提升施工面。

2）在6#樓45層塔樓項(xiàng)目主體施工時(shí)，在不影響附著式腳手架爬升施工安全的前提下，盡可能留足空間，使爬架斜向爬升，保持一定爬度，使爬架與復(fù)雜南北外立面大限度貼合，以滿足爬架爬升漸變施工要求。

3）在爬升架爬升施工時(shí)，通過對(duì)預(yù)埋件位置進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)斜向爬升，減少翻板使用量，降低爬架施工安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)需要利用南北立面調(diào)節(jié)牛腿，對(duì)挑梁預(yù)留活動(dòng)空間進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，控制架體斜向爬升過程。

4）8—15層雙曲漸變八邊形外立面結(jié)構(gòu)變化差異大，由于腳手架扭轉(zhuǎn)和斜爬角度超過最大允許值，因此在施工時(shí)，應(yīng)通過爬架結(jié)合鋼管懸挑架，采用全鋼集成架傾角斜面爬升架施工技術(shù)進(jìn)行施工。15層施工時(shí)，需采用爬架重新替換鋼管腳手架區(qū)域的集成架。16層、17層及以上樓層施工時(shí)，應(yīng)提前預(yù)留全鋼集成架傾角斜面爬升架施工機(jī)位，并通過預(yù)埋件對(duì)爬架斜爬角度進(jìn)行調(diào)整。

5）澆筑混凝土施工完畢后，17層及以上樓層復(fù)雜外立面的鋼管懸挑架可拆除[8-9]。

2.2 方案設(shè)計(jì)

1）爬架設(shè)備機(jī)位布置：超高層建筑工程6#樓45層塔樓項(xiàng)目全鋼集成架傾角斜面爬升架施工共設(shè)有10組、38個(gè)機(jī)位，爬架機(jī)位架體高17 m，直線轉(zhuǎn)角、最大跨度分別為4.6、5.2 m，架體共覆蓋4.6倍樓層高，最大懸挑長(zhǎng)度為3 m，共設(shè)走道板7層（圖3）。

圖3 爬架設(shè)備機(jī)位布置示意

2）鋼承板安裝：因本建筑工程項(xiàng)目6#塔樓9—26層結(jié)構(gòu)邊線變化已超全鋼集成架架體斜向爬升范圍，因此在南北立面結(jié)構(gòu)變化較大區(qū)域處，除設(shè)有4個(gè)爬架設(shè)備機(jī)位之外，還專門布置了用于臨時(shí)封閉施工的鋼承板，通過懸挑鋼管腳手架和懸挑梁支撐進(jìn)行架體爬升施工。鋼承板鋪設(shè)時(shí)，按照5.4 m的間距拉設(shè)2～3根涂塑鋼絲繩或無油鋼絲繩作生命繩，直徑9.2～12.1 mm。

3）外框鋼結(jié)構(gòu)垂直和水平通道設(shè)置：全鋼集成架傾角斜面爬升架施工時(shí)，本體系分別設(shè)有外框結(jié)構(gòu)垂直與水平通道，距離梁面高分別為800、1 500 m。

4）架體端部“門”字形防護(hù)網(wǎng)布置：在超高層或高層建筑全鋼集成架傾角斜面爬升架施工時(shí)，安全防護(hù)極為重要，由于6#樓45層塔樓項(xiàng)目建筑規(guī)模大、作業(yè)點(diǎn)多、立面復(fù)雜，為保證各專業(yè)交叉立體施工，還在內(nèi)外側(cè)水平通道主梁上、架體端部拉設(shè)“門”字形防護(hù)網(wǎng)，一端用夾頭固定，另一端用鉛絲封口，確保高處作業(yè)人員安全作業(yè)。

同時(shí)，防護(hù)網(wǎng)框架兩側(cè)還設(shè)有水平方向銷軸孔，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)因過度變形或預(yù)埋偏差導(dǎo)致無法準(zhǔn)確安裝定位銷軸時(shí)，可用水平方向連接銷軸與架體框架上設(shè)置的水平銷軸套管連接作為補(bǔ)償連接，以確保防護(hù)網(wǎng)的安裝可靠、穩(wěn)固。

3 全鋼集成架傾角斜面爬升架施工技術(shù)分析

3.1 全鋼集成架傾角斜面爬升架施工體系

1）在高層建筑施工中，全鋼集成架傾角斜面爬升架架體主要由水平支撐和豎向主支撐框架、防墜落、防傾覆、卸荷裝置、地爬式水平鋼梁、基于計(jì)算機(jī)同步控制的電動(dòng)提升葫蘆等組成（圖4）。

2）該高層建筑施工中全鋼集成架傾角斜面爬升架架體分別由5種不同長(zhǎng)度的若干個(gè)小型標(biāo)準(zhǔn)單元體組成，這些集成架架體單元長(zhǎng)度分別為60、70、90、110、140 cm。小型單元體拼裝快捷方便，拆分靈活，可充分滿足不同高層、超高層建筑工程項(xiàng)目雙曲漸變八邊形復(fù)雜立面外形尺寸變化調(diào)整要求。

圖4 全鋼集成架傾角斜面爬升架架體示意

3）施工時(shí)，本工程分別設(shè)置了58個(gè)電動(dòng)葫蘆和58套升降速度為13 cm/min的提升機(jī)位，架體最大跨度、高度分別為4.9、21.0 m，電動(dòng)葫蘆起重量7.5 t、起升高度5.0 m，架體步距、寬度、最大懸挑長(zhǎng)度分別為1.9、1.0、2.5 m。

4）為了保證該高層建筑施工中全鋼集成架傾角斜面爬升架架體整體構(gòu)造穩(wěn)定、均衡、合理，本研究按照不同工況，分別基于3D3S鋼結(jié)構(gòu)、PKPM空間結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，對(duì)全鋼集成架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、負(fù)荷承載力情況等進(jìn)行驗(yàn)算，通過反復(fù)試驗(yàn)及模擬測(cè)試，保證全鋼集成架結(jié)構(gòu)構(gòu)造均滿足超高層建筑現(xiàn)場(chǎng)變形、穩(wěn)定性及強(qiáng)度施工要求等[10]（圖5）。

圖5 全鋼集成架傾角斜面爬升架安全保障體系

3.2 關(guān)鍵施工技術(shù)

1）全鋼集成架傾角斜面爬升架架體地爬式水平鋼梁施工調(diào)節(jié)控制。全鋼集成架傾角斜面爬升架架體地爬式水平鋼梁施工時(shí)，應(yīng)選用由鋼板（厚11 mm）焊接而成的格構(gòu)式鋼梁（截面為125 mm×125 mm），基于穿板螺栓將2根12#槽鋼背靠背水平固定于混凝土樓板上，架體與固定格構(gòu)式鋼梁外端的附墻支座連接。然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工工況，分別對(duì)地爬式水平鋼梁的水平方向進(jìn)行移動(dòng)和內(nèi)外伸縮調(diào)整，確保通過對(duì)地爬式水平鋼梁主體結(jié)構(gòu)與全鋼集成架傾角斜面爬升架架體尺寸的控制與調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高層建筑施工中不同角度架體外立面傾角斜面爬升（圖6）。

圖6 全鋼集成架鋼梁構(gòu)造示意

2）附墻支座和導(dǎo)軌防傾覆。在高層建筑全鋼集成架傾角斜面爬升架架體施工時(shí)，主要通過導(dǎo)軌與附墻支座之間的共同作用來實(shí)現(xiàn)架體防傾覆。首先應(yīng)采用穿墻螺栓將附墻支座固定于高層建筑框架剪力墻主體結(jié)構(gòu)雙曲漸變八邊形復(fù)雜立面中，同時(shí)應(yīng)在附墻支座端部裝設(shè)導(dǎo)軌，使其與主框架連接，經(jīng)上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)防傾覆。

3）卸荷裝置傳遞卸荷。當(dāng)高層建筑全鋼集成架傾角斜面爬升架架體處于正常工作狀態(tài)時(shí)，需通過卸荷裝置向附墻支座上傳遞架體荷載；當(dāng)全鋼集成架傾角斜面爬升架架體處于“提升施工”狀態(tài)時(shí)，應(yīng)按照如圖7所示卸荷原理將卸荷裝置打開，實(shí)現(xiàn)提升施工。

圖7 全鋼集成架卸荷功能構(gòu)造示意

4）基于防墜裝置偏心原理防墜落。在高層建筑全鋼集成架傾角斜面爬升架架體提升施工時(shí)，可基于防墜擺針偏心原理，采用防墜技術(shù)裝置實(shí)現(xiàn)架體防墜落。當(dāng)非正常狀態(tài)下架體提升施工出現(xiàn)異常墜落故障時(shí)，系統(tǒng)可將焊接于背靠背槽鋼間的導(dǎo)軌卡桿，在125 mm的間隔下，利用分別附著于3個(gè)附墻支座上的防墜擺針自動(dòng)托住。通常情況下，架體提升爬架墜落制動(dòng)距離在80～100 mm，從而為高層建筑全鋼集成架傾角斜面爬升架架體提升施工創(chuàng)造了安全、可靠的施工環(huán)境[11]。

4 施工技術(shù)應(yīng)用

4.1 全鋼集成架傾角斜面爬升

1）在全鋼集成架傾角斜面爬升施工時(shí)，首先應(yīng)對(duì)地爬式水平鋼梁進(jìn)行內(nèi)（外）調(diào)整，一般不宜將螺絲全部松開，但至少留三絲，應(yīng)確保鋼梁可自由移動(dòng)，并使附墻支座能夠在傾角斜面結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定固定；其次，需作適當(dāng)調(diào)整，并對(duì)螺絲進(jìn)行緊固，同時(shí)應(yīng)在調(diào)節(jié)槽內(nèi)放入特制模塊，避免地爬式水平鋼梁內(nèi)外移動(dòng)。

2）對(duì)上層和下層樓層中的每根鋼絲繩進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，使下層、上層鋼絲繩保持“一松一緊”狀態(tài)，待鋼梁保持平穩(wěn)后，將鋼絲繩緊鎖。

3）將上、下3層附墻支座采用剛度加強(qiáng)器連接成統(tǒng)一整體，以中間附墻支座為支點(diǎn)，對(duì)全鋼集成架傾角斜面爬升架架體姿態(tài)進(jìn)行內(nèi)外調(diào)整。

4.2 全鋼集成架架體空中拆拼單元體變幅調(diào)整

1）吊裝前需確保全鋼集成架傾角斜面爬升架架體向內(nèi)（外）傾角，吊裝時(shí)，應(yīng)采用定位繩將全鋼集成架架體底部與頂部固定于附墻支座結(jié)構(gòu)上，對(duì)塔吊鋼絲繩作預(yù)緊處理后，方可將架體定位繩緩慢松開，待其保持平穩(wěn)后 拆卸。

2）完全拆開整體單元變幅后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，在直面架體中安裝轉(zhuǎn)角拆開部位，由于邊梁同架體上部緊貼，所以應(yīng)事先按由下到上的順序分別對(duì)下部和上部地爬式水平鋼梁進(jìn)行安裝施工。塔吊松鉤后，應(yīng)使全鋼集成架架體由內(nèi)向外自然傾斜適當(dāng)角度，然后連接固定架體，安裝傾角。

3）拆除全鋼集成架架體整體單元體變幅時(shí)，由于上層和下層地爬式水平鋼梁架體自然安全防護(hù)體系存在較大洞口，所以為了保證能夠安全拆裝整體單元，應(yīng)先于整體單元體底部區(qū)域搭設(shè)能夠發(fā)揮“空中增減機(jī)位”作用的硬防護(hù)平臺(tái)。

4）在施工時(shí)，考慮到架體空中拆拼單元體變幅8個(gè)角的直面部位和轉(zhuǎn)角部位會(huì)逐漸增大或逐漸減小，因此需要采用開門式網(wǎng)片合葉作為固定外立面鋼網(wǎng)片的施工防護(hù)體系。在全鋼集成架架體爬升施工時(shí)，將開門式網(wǎng)片合葉全部打開，而在多變復(fù)雜的外立面進(jìn)行施工時(shí)，可將其安全封閉[12]。

4.3 全鋼集成架架體拆除

1）拆除全鋼集成架架體前，應(yīng)對(duì)各單元、架體構(gòu)件、連接支架、連接支撐節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行嚴(yán)密檢查，若有異常，則應(yīng)妥善處理。

2）根據(jù)全鋼集成架架體相對(duì)位置及實(shí)際吊裝施工參數(shù)，確定整體單元體吊裝和拆除質(zhì)量，在拆除整體架體單元時(shí)，應(yīng)確保架體橫跨距≤6 m，盡可能減少空中作業(yè)，提高施工效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

3）應(yīng)嚴(yán)格按照超高層建筑集成式電動(dòng)爬升模板或電動(dòng)式集成化模架施工專項(xiàng)順序，依次拆除整體架體。塔吊吊裝時(shí)為了防止架體擺動(dòng)，應(yīng)將定位繩牢固綁扎于架體單元上下側(cè)。

5 結(jié)語

瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項(xiàng)目，南北外立面為“呈螺旋式上升、模仿海浪形狀設(shè)計(jì)”的復(fù)雜工況。傳統(tǒng)的施工腳手架翻板使用量大，與塔樓南北外立面異形變截面的立面結(jié)構(gòu)難以完美貼合，爬升施工前需要做大量準(zhǔn)備工作，防護(hù)安全性、可靠性是施工者必須考慮的指標(biāo)。鑒于常規(guī)的施工技術(shù)方案難以滿足施工要求，且施工效率不高，因此，本項(xiàng)目結(jié)合工程實(shí)踐，創(chuàng)新性地提出一種“附著式升降腳手架體系”。這種新型腳手架應(yīng)用技術(shù)以“全鋼集成架”為基礎(chǔ)，通過“傾角斜面爬升”與“左右斜向、俯仰斜向”結(jié)合施工。施工應(yīng)用表明，基于全鋼集成架傾角斜面爬升架的高層建筑施工技術(shù)可縮短爬升準(zhǔn)備時(shí)間，防護(hù)安全性大大提高，結(jié)構(gòu)可靠性強(qiáng)，有效避免了建筑主體施工期間因防護(hù)不當(dāng)而引發(fā)的高處墜落和物體打擊事故，對(duì)于高層、超高層建筑異形變截面等復(fù)雜立面工況施工安全有極大的參考價(jià)值。

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