劉壘壘，孟令亞，張東陽(yáng)，吳兵兵

(中建一局集團(tuán)建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100102)

1 工程概況

本工程為酒店更新改造工程，原建筑始建于1987年，于1991年投入使用。由于目前外立面開裂變形嚴(yán)重、地面交通流線混雜、設(shè)備老化存在風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)酒店實(shí)施全面改造。

本工程占地面積14 036.05m2，建筑總面積69 671.58m2。其中地上18層，地下2層，標(biāo)準(zhǔn)層高2.95m，建筑總高度67.25m。改造前后工程效果對(duì)比如圖1所示。

圖1 改造前后工程效果對(duì)比

1.1 建筑造型特點(diǎn)

地上建筑平面整體呈“飛鳥”形，1～3層為裙房，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)；4～16層為建筑主體部分，其中，中部區(qū)域建筑功能為客房，外立面為弧形曲面，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，兩翼為辦公及公寓部分，建筑平面為矩形，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，兩翼屋面分別在12，14層收進(jìn)；17～18層突出屋面部分主要功能為總統(tǒng)套房與屋頂機(jī)房；改造后屋檐均設(shè)計(jì)有仿銅飛檐，出挑長(zhǎng)度達(dá)2.1m。建筑總平面布置如圖2所示。

圖2 區(qū)域劃分

1.2 外腳手架系統(tǒng)區(qū)域劃分

根據(jù)現(xiàn)有建筑造型特點(diǎn)，兼顧各部位體量大小、結(jié)構(gòu)形式及主要施工內(nèi)容工藝要求，綜合考慮外立面整體施工組織，將外腳手架系統(tǒng)劃分為3個(gè)部分，如表1、圖2所示。

表1 外腳手架系統(tǒng)劃分

2 常用外腳手架方案

2.1 封閉操作層腳手架

封閉操作層腳手架僅對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)的操作層進(jìn)行封閉，封閉高度一般在4～6層，主要包括型鋼懸挑腳手架、爬升式腳手架、整體提升操作平臺(tái)等形式。

2.1.1型鋼懸挑腳手架

型鋼懸挑腳手架搭設(shè)在建筑物外邊緣向外伸出的懸挑結(jié)構(gòu)上(一般采用槽鋼或工字鋼)，腳手架荷載由懸挑結(jié)構(gòu)傳遞給建筑物，如圖3所示。此種形式將建筑物分成若干個(gè)高度段向上倒換搭設(shè)成部分封閉形式，但在本工程中，存在制約因素：①由于本工程改造過(guò)程外立面設(shè)計(jì)諸多工藝，如拆除、加固、保溫、幕墻等，專業(yè)隊(duì)伍交叉較多，施工位置零散，難以集中組織；②頂部屋檐出挑長(zhǎng)度2.1m，架體懸挑超過(guò)3m，大面積使用安全風(fēng)險(xiǎn)大；③由于改造工程一般不設(shè)置塔式起重機(jī)，常規(guī)挑架工字鋼梁長(zhǎng)度約5m，大量鋼梁僅靠施工電梯實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)輸存在較大困難；④本工程中部客房區(qū)域原結(jié)構(gòu)存在混凝土窗下墻，采用挑架開洞、修補(bǔ)，工作量加大。

圖3 型鋼懸挑腳手架

綜合分析，型鋼懸挑腳手架不適用本工程大面積作業(yè)，但對(duì)于局部施工，如施工電梯頂部后施工區(qū)域挑檐安裝等，仍可作為補(bǔ)充方案選用。

2.1.2爬升腳手架

爬升腳手架在每個(gè)提升點(diǎn)(機(jī)位)處設(shè)置了足夠強(qiáng)度和剛度的豎向主框架,在架體底部設(shè)置承力桁架,以承受和傳遞豎向和水平荷載，確保架體整體性。其工作原理是在建筑結(jié)構(gòu)四周分布爬升機(jī)構(gòu)，附著裝置安裝于結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，架體利用導(dǎo)輪組通過(guò)導(dǎo)軌攀附安裝于附著裝置外側(cè)，提升葫蘆通過(guò)提升掛座固定安裝于導(dǎo)軌上,提升鋼絲繩穿過(guò)提升滑輪組件連在提升葫蘆掛鉤上并預(yù)緊，可實(shí)現(xiàn)架體依靠導(dǎo)輪組沿導(dǎo)軌的上下相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌式爬架升降運(yùn)動(dòng)。爬升腳手架工作原理如圖4所示。爬升腳手架較傳統(tǒng)外腳手架節(jié)省材料，避免高空作業(yè)，工效較高，但在本工程中，存在制約因素：①爬升腳手架生根于主體結(jié)構(gòu)，全部荷載通過(guò)埋件由主體結(jié)構(gòu)承擔(dān)，通常改造工程結(jié)構(gòu)年限較久，且表面存在一定碳化，大量埋件后植于原結(jié)構(gòu)(一般架體搭設(shè)階段結(jié)構(gòu)未進(jìn)行加固)，易對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響；②附墻部件較多，影響原結(jié)構(gòu)加固施工；③外立面改造施工內(nèi)容較多且難以集中，而爬升腳手架上升、下降操作復(fù)雜，工效較低，經(jīng)常上升、下降也增加了安全風(fēng)險(xiǎn)；④兩翼部分屋面在12，14層退臺(tái)，采用爬升腳手架在此處需2次改造。經(jīng)以上分析，爬升腳手架在結(jié)構(gòu)規(guī)整、施工組織集中時(shí)可發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)，但在本工程中應(yīng)用，其弊端凸顯，優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮。

圖4 爬升腳手架工作原理

2.1.3整體提升操作平臺(tái)

整體提升操作平臺(tái)是一種靠齒輪、齒條傳動(dòng)的升降機(jī)械，有著非常可靠的電氣和機(jī)械安全系統(tǒng)、獨(dú)立防墜系統(tǒng)，可隨建筑物升高而自行升高，平臺(tái)可根據(jù)需要而加長(zhǎng)或縮短。移動(dòng)時(shí)只需拆除立柱和附墻連接件，通過(guò)底部滑輪方便更換作業(yè)地點(diǎn)。整體提升操作平臺(tái)可節(jié)省大量架體材料，一次安裝，任意升降，避免高空搭拆作業(yè)；利用爬升系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自身升降，無(wú)需塔式起重機(jī)。在本工程中，整體提升操作平臺(tái)自身升降依靠結(jié)構(gòu)外搭設(shè)立柱，而立柱與主體結(jié)構(gòu)僅靠少量附墻連接件連接，大大減小了對(duì)原結(jié)構(gòu)及加固施工的影響；平臺(tái)設(shè)有伸縮式外挑腳手板，操作平臺(tái)與結(jié)構(gòu)間距可調(diào)節(jié)，滿足中部客房弧形立面的施工需求，同時(shí)，該平臺(tái)可自由升降，能較好地應(yīng)對(duì)本工程外立面施工零散的特點(diǎn)。整體提升操作平臺(tái)組成如圖5所示。

圖5 整體提升操作平臺(tái)組成

2.2 全封閉式腳手架

全封閉式腳手架是將建筑物外立面滿搭形成全封閉式，形成全封閉施工，安全性好，但材料用量大、占用時(shí)間長(zhǎng)且費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

2.2.1全封閉式腳手架

鋼管落地腳手架因受立桿承載力限制，搭設(shè)高度多控制在50m以下，超過(guò)50m時(shí)底部鋼管應(yīng)采用雙立桿，并采取分段卸荷措施，以增加架體承載力。本工程架體高度約60m，若采用全封閉式鋼管落地腳手架，底部40m高度范圍內(nèi)立桿應(yīng)采用雙鋼管，由于外腳手架系統(tǒng)需滿足屋頂挑檐安裝，而鋼管腳手架不適合外挑，若在本項(xiàng)目應(yīng)用鋼管腳手架應(yīng)采三排腳手架。本工程為改造工程，施工場(chǎng)地狹小，原有建筑物緊鄰內(nèi)部道路，采用三排腳手架將占據(jù)運(yùn)輸?shù)缆房臻g，對(duì)運(yùn)輸組織造成不利影響。

近年來(lái)，隨著新型腳手架推廣，盤扣式腳手架因安全可靠、穩(wěn)定性好、承載力大(φ48×3.25鋼管，材質(zhì)為Q345B低碳合金結(jié)構(gòu)鋼)，零部件安裝便捷、可適應(yīng)變化復(fù)雜的截面，而且盤扣式腳手架頂部可外伸懸挑，可滿足屋頂挑檐安裝施工需要，且不占用底部道路空間，由于其立桿自身承載力較高，單立桿雙排架即可滿足承載力要求，適用于本工程外腳手架體系。

2.2.2全封閉式懸挑腳手架

全封閉式懸挑腳手架是落地腳手架和懸挑腳手架相結(jié)合的一種腳手架形式，其架體底部一般在25m內(nèi)采用落地腳手架，上部采用型鋼懸挑腳手架，每個(gè)懸挑段架體高度一般在15～25m，構(gòu)造如圖6所示。全封閉式懸挑腳手架主要解決落地腳手架承載力受限的問(wèn)題。但在本項(xiàng)目中，架體高度約60m，對(duì)增加落地腳手架承載力構(gòu)造措施的投入，要遠(yuǎn)小于改用懸挑架增加鋼梁的投入，并且由前述分析，懸挑架并不適用于本改造工程。

圖6 全封閉式懸挑腳手架

3 效益分析

3.1 適用性分析

根據(jù)本工程建筑結(jié)構(gòu)造型特點(diǎn)、施工內(nèi)容及施工組織需要，結(jié)合各類常見外腳手架體系特點(diǎn)，對(duì)各類外腳手架體系在本工程中的適用性進(jìn)行分析，如表2所示。

表2 適用性分析

3.2 技術(shù)分析

根據(jù)各類外腳手架系統(tǒng)在本工程中的適用情況，對(duì)三排腳手架、盤扣式腳手架和整體提升操作平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)特點(diǎn)比對(duì)分析，如表3所示。

表3 技術(shù)分析

3.3 經(jīng)濟(jì)分析

3.3.1模型建立

對(duì)外腳手架系統(tǒng)方案經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比分析，建立分析模型。該模型在系統(tǒng)中應(yīng)具有代表性，并能滿足本工程外立面所有關(guān)鍵施工內(nèi)容的工藝需求。因此，選取位于工程北側(cè)，～軸區(qū)域立面進(jìn)行分析，該區(qū)域?qū)?5m，檐口高度57.6m，包含原立面拆除、結(jié)構(gòu)加固，新增保溫、幕墻龍骨、石材幕墻、鋁板幕墻、玻璃及外挑飛檐安裝等施工內(nèi)容。該區(qū)域體量適中，包含全部外立面關(guān)鍵施工內(nèi)容，具備代表性。因此，針對(duì)盤扣式腳手架、三排腳手架和整體提升操作平臺(tái)在該區(qū)域分別建立分析模型。模型基本參數(shù)如表4所示。

表4 經(jīng)濟(jì)分析模型關(guān)鍵參數(shù)

3.3.2造價(jià)對(duì)比

針對(duì)3個(gè)分析模型進(jìn)行造價(jià)分析，將3個(gè)模型工程量分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，材料、人工及機(jī)械費(fèi)用均取當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的平均價(jià)格；架體考慮租賃，使用時(shí)間為1年；計(jì)算工程量時(shí)只考慮凈量，不計(jì)算材料損耗。各模型工程量及費(fèi)用構(gòu)成如表5～7所示。

表5 模型1(盤扣式腳手架)工程量及費(fèi)用構(gòu)成

3.3.3分析結(jié)果

在3個(gè)模型對(duì)比中，盤扣式腳手架造價(jià)最低，整體提升操作平臺(tái)次之，三排腳手架造價(jià)最高。進(jìn)一步分析，各模型費(fèi)用占比分析如圖7所示。由圖7可知，盤扣式腳手架材料使用適中，人工消耗適中，費(fèi)用最低。因此，在本工程兩翼部位優(yōu)先考慮使用盤扣式腳手腳。

圖7 費(fèi)用占比分析

表6 模型2(三排腳手架)工程量及費(fèi)用構(gòu)成

表7 模型3(整體提升操作平臺(tái))工程量及費(fèi)用構(gòu)成

4 結(jié)語(yǔ)

改造工程外腳手架系統(tǒng)區(qū)別于新建工程，改造建筑物及周圍環(huán)境為既有條件，為外腳手架設(shè)計(jì)與選型帶來(lái)諸多制約，并且改造工程往往涉及外立面拆除與結(jié)構(gòu)加固、新圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工等內(nèi)容，此時(shí)外腳手架系統(tǒng)需要滿足多項(xiàng)分部工程的施工使用需求。與新建工程外腳手架施工過(guò)程不同，改造工程外腳手架系統(tǒng)一次搭設(shè)完成，材料、機(jī)械及勞動(dòng)組織更為密集，投入量更大?？傊脑旃こ掏饽_手架系統(tǒng)的選型對(duì)施工總體的組織、安全與成本具有較大影響，是影響一個(gè)改造項(xiàng)目能否順利實(shí)施的關(guān)鍵因素。