張志峰（上海建工四建集團(tuán)有限公司， 上海 201103）

根據(jù)調(diào)查研究，一般針對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)外輪廓變化的問(wèn)題，目前常用的方法是設(shè)置斜向?qū)к?，甚至斜向架體，隨建筑物逐層斜爬，但是也有其局限性和安全性等問(wèn)題。這種方法只適用于外立面變化規(guī)則，且一般逐層內(nèi)收的建筑物，每層內(nèi)收的尺寸一致。從安全性考慮，傾斜度一般控制在 3°以?xún)?nèi)。對(duì)于變斜率的建筑，或者既有內(nèi)收又有外凸的外立面形式并不適用，這時(shí)很多項(xiàng)目不得不采用傳統(tǒng)的懸挑腳手架形式，而這種形式應(yīng)用在高層建筑上非常不經(jīng)濟(jì)，加上重復(fù)搭拆給安全帶來(lái)了極大的考驗(yàn)，也與當(dāng)今社會(huì)提倡的綠色、環(huán)保理念相違背。

因此，我們大膽地設(shè)想，如果防護(hù)平臺(tái)能在高空整體平移，且熟練掌握該平移技術(shù)，就能使得防護(hù)平臺(tái)滿(mǎn)足不同外立面的變化，徹底解決在此類(lèi)建筑物上的適用性。對(duì)于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展具有推廣意義，為項(xiàng)目綠色施工保駕護(hù)航。

1 工程概況

上海前灘信德文化中心 1 號(hào)樓位于上海市前灘區(qū)域開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的地塊之一（31-01 地塊），工程南至高青西路、北至海陽(yáng)西路、東至濟(jì)陽(yáng)路、西至東育路海陽(yáng)西路。建筑物總高度為 149.2 m，總層數(shù)為 31 層，4 層以上為標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層層高為 4.5 m。其建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型為鋼結(jié)構(gòu)框架－鋼筋混凝土核心筒形式。核心筒結(jié)構(gòu)施工外墻防護(hù)采用附著式升降作業(yè)安全防護(hù)平臺(tái)。

本工程核心筒四周外墻面均有不同程度的內(nèi)收，南北立面最大內(nèi)收距離為 0.45 m，東立面最大內(nèi)收距離為 0.30 m，西立面最大內(nèi)收距離為 0.25 m。本文以南立面為例，介紹防護(hù)平臺(tái)如何在高空實(shí)現(xiàn)整體平移。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)分析

由于外立面內(nèi)收導(dǎo)致了離墻距離的增加，防護(hù)平臺(tái)到結(jié)構(gòu)邊距離從上到下相差 450 mm，再加上原本架體到結(jié)構(gòu)就有 450 mm 的作業(yè)空間，因此不采取措施的話(huà)，離墻距離將達(dá)到 900 mm。這就帶來(lái)很多問(wèn)題：

（1）安全隱患，離墻過(guò)大會(huì)增加高墜風(fēng)險(xiǎn)。

（2）操作不便，工人在防護(hù)平臺(tái)上綁扎鋼筋、施工側(cè)模板時(shí)夠不到。

（3）底部翻板結(jié)構(gòu)不安全，且很難設(shè)置。為了底部全封閉，使得底部翻板的跨度變大，從受力角度來(lái)看，底部翻板的承載力減小；從施工角度來(lái)說(shuō)，二次內(nèi)收，需要二次施工，在高空臨邊重復(fù)搭拆，使得安全性降低。

（4）為了滿(mǎn)足施工作業(yè)距離，往往采用補(bǔ)缺隔離的措施，使得離墻距離控制在 300 mm 左右，但二次內(nèi)收也帶來(lái)了二次施工的問(wèn)題，而且補(bǔ)缺的工作量巨大。

（5）荷載增加，據(jù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，用傳統(tǒng)的補(bǔ)缺隔離措施會(huì)讓架體自重和施工荷載各增加 50%，原來(lái)的構(gòu)件受力無(wú)法承受增加的荷載，需要加強(qiáng)。

由此可見(jiàn)，外立面結(jié)構(gòu)的變化給防護(hù)平臺(tái)的施工在安全性、操作性、經(jīng)濟(jì)性等方面都帶來(lái)了很多麻煩，限制了防護(hù)平臺(tái)的適用范圍。因此，想到了高空整體平移來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

3 節(jié)點(diǎn)設(shè)置

3.1 平移節(jié)點(diǎn)設(shè)置

為了實(shí)現(xiàn)平移功能，設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)平移裝置—由斜拉桿、附墻底座、水平導(dǎo)向軌、電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪組成，如圖 1 所示。

圖 1 電動(dòng)平移裝置

斜拉桿本身就是防護(hù)平臺(tái)卸荷裝置，一端與架體鉸接，另一端與建筑結(jié)構(gòu)鉸接，既能承受架體豎向荷載，又能釋放因平移產(chǎn)生的附加彎矩。附墻底座通過(guò)螺桿固定在結(jié)構(gòu)上，用于安裝水平導(dǎo)向軌，電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪固定在附墻底座上，豎向?qū)蜉喸O(shè)置在防護(hù)平臺(tái)豎向?qū)к墐?nèi)可自由豎向滑動(dòng)。水平導(dǎo)向輪設(shè)置在水平導(dǎo)向軌道內(nèi)，且導(dǎo)向輪和導(dǎo)軌之間設(shè)置 10 mm 間隙，用于平移過(guò)程中包容架體向下沉降的距離，在平移過(guò)程中形成較為固定的水平向移動(dòng)軌跡。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪時(shí)，防護(hù)平臺(tái)沿水平導(dǎo)向軌向內(nèi)或向外平移。

3.2 保護(hù)措施節(jié)點(diǎn)設(shè)置

考慮到施工和安裝時(shí)的誤差，可能會(huì)導(dǎo)致平移過(guò)程中出現(xiàn)某個(gè)附著節(jié)點(diǎn)暫時(shí)性失效，因此必須采取保護(hù)措施，確保平移過(guò)程的安全可控。主要采取了 2 個(gè)措施。

（1）荷載監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠監(jiān)控斜拉桿的受力情況，使得所有平移節(jié)點(diǎn)均勻受力，既能防止受力過(guò)小導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)失效，又能防止受力過(guò)大導(dǎo)致電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪無(wú)法帶動(dòng)。在斜拉桿上安裝一個(gè)拉力傳感器，然后接入防護(hù)平臺(tái)自身的荷載同步控制系統(tǒng)分控制柜，將電源輸出至電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置，最后將所有分控制柜串聯(lián)至總控制柜，啟動(dòng)總控制柜電源開(kāi)關(guān)進(jìn)行同步整體平移，能夠按照荷載設(shè)定值的15% 進(jìn)行報(bào)警，按照荷載設(shè)定值的 30% 進(jìn)行自動(dòng)斷電停機(jī)控制，保障平移過(guò)程荷載均勻穩(wěn)定。

（2）防墜落保險(xiǎn)鋼絲繩。為保證平移過(guò)程中因意外產(chǎn)生架體墜落風(fēng)險(xiǎn)，在每個(gè)機(jī)位靠近頂部位置設(shè)置一道 3 t 鋼絲繩鎖緊器作為防墜落保險(xiǎn)鋼絲繩，一端與建筑結(jié)構(gòu)固定，另一端與架體固定。隨著平移過(guò)程進(jìn)行，人工對(duì)每根鋼絲繩進(jìn)行收緊，既能在平移過(guò)程中起到抗傾覆作用，又能防止墜落。由于采用機(jī)械方式，所以在安裝后進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不會(huì)產(chǎn)生失效狀態(tài)，所以安全可靠。

3.3 節(jié)點(diǎn)整體分布

為了實(shí)現(xiàn)整體平移，在每個(gè)機(jī)位上下設(shè)置 2 組電動(dòng)平移裝置，上部盡可能設(shè)置在高位，最基本的也應(yīng)該設(shè)置在架體重心以上，下部盡可能設(shè)置在低位，且應(yīng)將上部斜拉桿收緊作為主要受力部件，且通過(guò)荷載監(jiān)控進(jìn)行調(diào)勻，下部斜拉桿以將緊未緊狀態(tài)作為保險(xiǎn)斜拉桿的狀態(tài)。頂部按照上述防墜落措施，設(shè)置 3 t 鋼絲繩鎖緊器，如圖 2 所示。

圖 2 機(jī)位節(jié)點(diǎn)整體分布示意圖

4 安全性研究與分析

對(duì)于防護(hù)平臺(tái)高空整體平移施工必須確保各個(gè)環(huán)節(jié)安全可靠，否則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。因此，一定要從理論計(jì)算和試驗(yàn)兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行安全性研究分析。

計(jì)算方面，架體的整體受力計(jì)算可以不用重復(fù)驗(yàn)證。因?yàn)椋湟?，未改變架體結(jié)構(gòu)；其二，平移裝置代替原有的附墻裝置，工況沒(méi)有改變；其三，施工荷載也沒(méi)有改變。本高空整體平移技術(shù)僅改變了原有的附墻裝置，所以針對(duì)平移裝置要進(jìn)行安全性研究。由于平移裝置選用電動(dòng)千斤頂，電動(dòng)千斤頂是成熟產(chǎn)品，這里只存在選型問(wèn)題，所以要通過(guò)計(jì)算得出到底選用多大頂升力的電動(dòng)千斤頂。

試驗(yàn)方面，應(yīng)要搭設(shè)一個(gè)試驗(yàn)架，模擬施工荷載和自重進(jìn)行平移試驗(yàn)，以認(rèn)證平移裝置的可靠性和動(dòng)作的可行性。并且應(yīng)對(duì)不利工況進(jìn)行試驗(yàn)，才能確保平移施工的安全可靠。

4.1 電動(dòng)千斤頂?shù)挠?jì)算選型

平移裝置的受力體系為三角受力體系，內(nèi)力計(jì)算并不復(fù)雜。由于未改變防護(hù)平臺(tái)原體系受力特性，因此查詢(xún)了原防護(hù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，得出最大水平力為 26.4 kN。電動(dòng)千斤頂與導(dǎo)向輪之間連接采用 M24 螺栓，因此要復(fù)核該螺栓的剪力。實(shí)際剪應(yīng)力按式（1）計(jì)算。

式中：τ—實(shí)際剪應(yīng)力，N/mm2；

F—最大水平力，N；

A—受剪面積，mm。

[τ]—允許剪應(yīng)力，N/mm2。

考慮到平移有啟動(dòng)力影響，因此選用 5 t 的電動(dòng)千斤頂較為合理，且螺栓剪切力也滿(mǎn)足要求，整個(gè)平移裝置受力上安全可靠。

4.2 試驗(yàn)與研究分析

為了實(shí)踐平移功能的安全可靠及可行性，搭設(shè)了一個(gè)試驗(yàn)架，在架體上堆載至設(shè)計(jì)荷載。試驗(yàn)架共布置 3 個(gè)機(jī)位，共搭設(shè) 4 步 5 排，機(jī)位間跨度為 4.50 m，機(jī)位懸挑跨度為1.50 m，試驗(yàn)架搭設(shè)總高度為 7.20 m，總長(zhǎng)度為 12.00 m。內(nèi)側(cè)立桿中心離 10 號(hào)工字鋼面的距離為 0.65 m。試驗(yàn)架每一個(gè)機(jī)位安裝 1 根受力斜拉桿，帶拉力傳感器，安裝 2 道電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置。

通過(guò) 6 種工況的試驗(yàn)，對(duì)架體的斜拉桿受力情況及架體垂直偏差率與垂直位移情況進(jìn)行分析：①整體向內(nèi)平移工況；②整體向外平移工況；③單組未平移，其余整體向內(nèi)平移工況；④單組未平移，其余整體向外平移工況；⑤單組向內(nèi)平移，其余未平移工況（向內(nèi)平移超載試驗(yàn)）；⑥單組向外平移，其余未平移工況（向外平移超載試驗(yàn)）。試驗(yàn)結(jié)果均與設(shè)計(jì)要求復(fù)核，列舉工況 1 的試驗(yàn)匯總?cè)绫?1 所示。

表 1 整體向內(nèi)平移工況試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

（1）工況 1 和工況 2 結(jié)論分析。當(dāng)所有電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置處于工作狀態(tài)時(shí)，架體能夠在 0～200 mm 內(nèi)實(shí)現(xiàn)整體向內(nèi)或向外平移（電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置向內(nèi)或向外最大平移距離為 300 mm），且斜拉桿受力狀況及架體的垂直度與水平度均符合設(shè)計(jì)規(guī)定。整體向內(nèi)平移平均速度為100 mm/min，整體向外平移平均速度為 80 mm/min。

（2）工況 3 和工況 4 結(jié)論分析。當(dāng)單組電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置未工作，架體在整體向內(nèi)或向外達(dá)到一定的平移距離后，斜拉桿會(huì)出現(xiàn)不均勻受力。當(dāng)達(dá)到了斜拉桿初始值的±30% 時(shí)，所有的電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，且架體完好無(wú)明顯變形。

（3）工況 5 和工況 6 結(jié)論分析。當(dāng)單組電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置在向內(nèi)或向外達(dá)到一定的平移距離后，電動(dòng)可調(diào)節(jié)導(dǎo)向裝置電機(jī)輸出停止即超過(guò)了額定荷載 30 kN，此時(shí)斜拉桿受力未超過(guò)初始值的 ±30%，且架體完好無(wú)明顯變形。

通過(guò)多種工況的檢測(cè)試驗(yàn)，證明附著式升降作業(yè)安全防護(hù)平臺(tái)高空平移可行。最后我們還通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該平移動(dòng)作進(jìn)行了功能性檢測(cè)，結(jié)果表名平移動(dòng)作均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

5 施工流程

高空整體平移施工流程：平移附著節(jié)點(diǎn)位置預(yù)埋埋件→正常提升至平移層→安裝平移裝置和防墜落保險(xiǎn)鋼絲繩→安裝調(diào)試監(jiān)控系統(tǒng)→斷開(kāi)防護(hù)平臺(tái)四個(gè)角的架體→拆除防傾附墻支座→啟動(dòng)總控箱電源進(jìn)行整體平移→平移到位后安裝防傾覆附墻支座→拆除平移裝置和防墜落保險(xiǎn)鋼絲繩→恢復(fù)防護(hù)平臺(tái)四個(gè)角的架體→恢復(fù)使用工況。

6 應(yīng)用效果

上海前灘信德文化中心項(xiàng)目 1 號(hào)樓中應(yīng)用了高空整體平移技術(shù)，縮小附著式升降作業(yè)安全防護(hù)平臺(tái)和結(jié)構(gòu)之間的距離，相比補(bǔ)缺的方式，大大降低了其施工成本，提高了安全性能，應(yīng)用效果非常好。

在施工工期方面，所有準(zhǔn)備工作，包括預(yù)埋、材料等準(zhǔn)備充分，未影響結(jié)構(gòu)施工，在提升到位后安裝平移裝置及拆除防傾覆附墻支座共用時(shí) 90 min，調(diào)試和平移用時(shí)10 min，平移就位后安裝防傾覆支座恢復(fù)使用工況共用時(shí) 30 min，拆除平移裝置未影響工期。因此，總計(jì)比正常提升多用時(shí) 130 min。完成了防護(hù)平臺(tái)在高空進(jìn)行整體平移的工作，對(duì)比采用傳統(tǒng)的補(bǔ)缺架體措施來(lái)說(shuō)，能節(jié)約約 1 d 的工期。

在安全性能方面，通過(guò)荷載監(jiān)控系統(tǒng)，在平移過(guò)程中的荷載基本符合之前的理論計(jì)算和檢測(cè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)論，每個(gè)平移點(diǎn)的斜拉桿荷載較為均勻，約為 4.2 t，未出現(xiàn)意外情況，平移連續(xù)完成，安全可靠。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)觀(guān)察研究對(duì)現(xiàn)場(chǎng)附著式安全作業(yè)防護(hù)平臺(tái)平移實(shí)際應(yīng)用情況，本文詳細(xì)介紹了防護(hù)平臺(tái)平移的過(guò)程及步驟，針對(duì)平移裝置的節(jié)點(diǎn)、保險(xiǎn)措施節(jié)點(diǎn)和安全控制措施節(jié)點(diǎn)做了細(xì)致的設(shè)計(jì)，通過(guò)這一方式縮小防護(hù)平臺(tái)與結(jié)構(gòu)的距離，得到了來(lái)自各方的一致好評(píng)。這樣不僅提升了項(xiàng)目的安全文明施工形象，更加體現(xiàn)了企業(yè)的實(shí)力與風(fēng)采，而且對(duì)此類(lèi)有內(nèi)收或是外擴(kuò)的結(jié)構(gòu)工程，縮小或擴(kuò)大附著式安全作業(yè)防護(hù)平臺(tái)與結(jié)構(gòu)的距離有了借鑒及經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)類(lèi)似工程提供了理論和實(shí)際的支撐。