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 工程簡介

瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項目位于瀘州酒谷大道三段碧桂園·生態(tài)城，該工程項目總建筑面積為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，北鄰中學、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。該建筑工程項目外立面構(gòu)造復雜，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 工程特點及施工難點

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層塔樓項目屬于在水平和垂直兩個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一短，這種復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層塔樓項目施工效果圖

圖2 塔樓項目外立面漸變示意

2）異形變截面：該高層建筑角部4個正立面、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。由于每個樓層外邊線尺寸大小各異，且通過懸挑結(jié)構(gòu)變化實現(xiàn)雙曲漸變八邊形構(gòu)造設(shè)計，因此，這種異形變截面施工結(jié)構(gòu)復雜。每個樓層每層懸挑結(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)實施思路與方案設(shè)計

2.1 技術(shù)實施思路

1）結(jié)合瀘州碧桂園超高層建筑工程6#樓45層塔樓項目復雜立面設(shè)計工況，在7層時6#塔樓進入標準層施工，隨著樓層的升高，需通過深化設(shè)計附著式爬架，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層塔樓項目主體施工時，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，通過對預埋件位置進行調(diào)整，實現(xiàn)斜向爬升，減少翻板使用量，降低爬架施工安全風險。同時需要利用南北立面調(diào)節(jié)牛腿，對挑梁預留活動空間進行調(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，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)進行施工。15層施工時，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，應(yīng)提前預留全鋼集成架傾角斜面爬升架施工機位，并通過預埋件對爬架斜爬角度進行調(diào)整。

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

2.2 方案設(shè)計

1）爬架設(shè)備機位布置：超高層建筑工程6#樓45層塔樓項目全鋼集成架傾角斜面爬升架施工共設(shè)有10組、38個機位，爬架機位架體高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，最大懸挑長度為3 m，共設(shè)走道板7層（圖3）。

圖3 爬架設(shè)備機位布置示意

2）鋼承板安裝：因本建筑工程項目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個爬架設(shè)備機位之外，還專門布置了用于臨時封閉施工的鋼承板，通過懸挑鋼管腳手架和懸挑梁支撐進行架體爬升施工。鋼承板鋪設(shè)時，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，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，安全防護極為重要，由于6#樓45層塔樓項目建筑規(guī)模大、作業(yè)點多、立面復雜，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，防護網(wǎng)框架兩側(cè)還設(shè)有水平方向銷軸孔，當現(xiàn)場因過度變形或預埋偏差導致無法準確安裝定位銷軸時，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償連接，以確保防護網(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、基于計算機同步控制的電動提升葫蘆等組成（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種不同長度的若干個小型標準單元體組成，這些集成架架體單元長度分別為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、超高層建筑工程項目雙曲漸變八邊形復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，本工程分別設(shè)置了58個電動葫蘆和58套升降速度為13 cm/min的提升機位，架體最大跨度、高度分別為4.9、21.0 m，電動葫蘆起重量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)計計算軟件，對全鋼集成架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、負荷承載力情況等進行驗算，通過反復試驗及模擬測試，保證全鋼集成架結(jié)構(gòu)構(gòu)造均滿足超高層建筑現(xiàn)場變形、穩(wěn)定性及強度施工要求等[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，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)場施工工況，分別對地爬式水平鋼梁的水平方向進行移動和內(nèi)外伸縮調(diào)整，確保通過對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，主要通過導軌與附墻支座之間的共同作用來實現(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)雙曲漸變八邊形復雜立面中，同時應(yīng)在附墻支座端部裝設(shè)導軌，使其與主框架連接，經(jīng)上下運動實現(xiàn)防傾覆。

3）卸荷裝置傳遞卸荷。當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，需通過卸荷裝置向附墻支座上傳遞架體荷載；當全鋼集成架傾角斜面爬升架架體處于“提升施工”狀態(tài)時，應(yīng)按照如圖7所示卸荷原理將卸荷裝置打開，實現(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，可基于防墜擺針偏心原理，采用防墜技術(shù)裝置實現(xiàn)架體防墜落。當非正常狀態(tài)下架體提升施工出現(xiàn)異常墜落故障時，系統(tǒng)可將焊接于背靠背槽鋼間的導軌卡桿，在125 mm的間隔下，利用分別附著于3個附墻支座上的防墜擺針自動托住。通常情況下，架體提升爬架墜落制動距離在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，首先應(yīng)對地爬式水平鋼梁進行內(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，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，需作適當調(diào)整，并對螺絲進行緊固，同時應(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。

2）對上層和下層樓層中的每根鋼絲繩進行同步調(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器連接成統(tǒng)一整體，以中間附墻支座為支點，對全鋼集成架傾角斜面爬升架架體姿態(tài)進行內(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，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，對塔吊鋼絲繩作預緊處理后，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)場施工實際情況，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下部和上部地爬式水平鋼梁進行安裝施工。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，由于上層和下層地爬式水平鋼梁架體自然安全防護體系存在較大洞口，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“空中增減機位”作用的硬防護平臺。

4）在施工時，考慮到架體空中拆拼單元體變幅8個角的直面部位和轉(zhuǎn)角部位會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)片的施工防護體系。在全鋼集成架架體爬升施工時，將開門式網(wǎng)片合葉全部打開，而在多變復雜的外立面進行施工時，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)對各單元、架體構(gòu)件、連接支架、連接支撐節(jié)點等進行嚴密檢查，若有異常，則應(yīng)妥善處理。

2）根據(jù)全鋼集成架架體相對位置及實際吊裝施工參數(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，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，降低施工風險。

3）應(yīng)嚴格按照超高層建筑集成式電動爬升模板或電動式集成化模架施工專項順序，依次拆除整體架體。塔吊吊裝時為了防止架體擺動，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層塔樓項目，南北外立面為“呈螺旋式上升、模仿海浪形狀設(shè)計”的復雜工況。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備工作，防護安全性、可靠性是施工者必須考慮的指標。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，本項目結(jié)合工程實踐，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)可縮短爬升準備時間，防護安全性大大提高，結(jié)構(gòu)可靠性強，有效避免了建筑主體施工期間因防護不當而引發(fā)的高處墜落和物體打擊事故，對于高層、超高層建筑異形變截面等復雜立面工況施工安全有極大的參考價值。

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