导轨爬架在超高层建筑安全施工技术中的研究.pdf

NORTHERNARCHITECTURE18第8 卷第2 期2 0 2 3 年4 月工程科技方建北筑导轨爬架在超高层建筑安全施工技术中的研究李维力，朱磊，苗春雨,夏亚杰，杨康（中建七局安装工程有限公司，河南郑州450000)摘要：脚手架的应用为工程建筑提供了极大的便利条件，近年来，导轨式爬架被广泛应用在建筑工程中，取得了较好的效果，因此，研究导轨式爬架在超高层建筑安全施工技术中的应用具有重要意义。首先，对导轨式平台搭设及竖向主框架进行安装，实现水平桁架关联；然后，构建安全支承架体后，通过下降施工安全处理完成导轨式爬架在超高层建筑中的应用。最终测试结果表明：与初始的高层建筑施工架体荷载力对比，导轨式爬架辅助高层建筑施工的架体荷载力相对较高，表明其安全系数更高，具有一定的实用价值。关键词：导轨式爬架；超高层建筑；安全施工；建筑结构；施工处理；单层控制中图分类号：TU974文献标识码：A文章编号：2 0 9 6-2 1 1 8(2 0 2 3)0 2-0 0 1 8-0 5Research on Safety Construction Technology of Guide RailClimbing Frame in Super High-Rise BuildingLI Weili,ZHU Lei,MIAO Chunyu,XIA Yajie,YANG Kang(Installation Engineering Co.,Ltd.of CSCEC 7th Division,Zhengzhou Henan4450000,China)Abstract:The application of scaffold provides great convenience for engineering construction,in recent years,guide rail climbing frame has been widely used in construction engineering and achieved good results,therefore,it is of great significance to study the application of guide rail climbing frame in the safe construction technologyof super high-rise buildings.First,the guide rail platform is erected and the vertical main frame is installed to re-alize the association of horizontal trusses,and then,after the safety support frame is constructed,the application ofguide rail climbing frame in super high-rise buildings is completed through descending construction safety treat-ment.The final test results show that compared with the initial frame load force of high-rise building construc-tion,the frame load force of guide rail climbing frame assisted high-rise building construction is relatively high,indicating that its safety factor is higher and has certain practical value.Keywords:guide rail climbing frame;super high-rise buildings;safe construction;building structure;constructiontreatment;single layer control0引言导轨式爬架是一种较为常用的建筑物施工辅助技术，通常被应用在超高层的工程施工中，可以有效降低劳动强度，提高工作效率叫。导轨式爬架技术主要分为：定型主框架、附着支撑结构及辅助支撑架等,不同的部分均具有特定的功能。与普通脚手架不同，导轨式爬架的应用局限更少，其采用爬升原理，同时与超高层建筑的整体结构更加贴合，在使用过程中可以减少较多阻碍因素,具有相对较高的可行性、安全性及经济性，可以取得更好的建筑施工辅助效果3 。对于超高层建筑的施工,所需要应用的脚手架种类较多，导轨式爬架对于卸荷导向件、导轮组导轨安装及其竖向主框架等工作的执行效果均为显著4 。此外,超高层建筑内部的结构一般收稿日期：2 0 2 2-0 6-2 3作者简介：李维力（1 9 9 0 ），男，河南省商丘市人，助理工程师，研究方向：施工技术。NORTHERNARCHITECTURE19李维力，等：导轨爬架在超高层建筑安全施工技术中的研究第2 期较为复杂，具有较强的关联性和可承接性，导轨式爬架与升降脚手架区别在于可与建筑结构合为一体,安全性更高，可以调节的功能也更加丰富。因此，本文研究了导轨式爬架在超高层建筑安全施工技术中的应用5 。在真实的环境下，结合实际高层建筑施工要求，构建整体的辅助结构，使建筑受力均匀，可随时升降，在一定程度上增加了建筑结构自身的刚度与硬度，不易发生形变，为工程的实施营造了更加安全稳定的环境。1工程概况本文主要是对导轨式爬架在超高层建筑安全施工技术应用效果的分析与研究。选取位于甘肃省兰州市中部D工程为目标对象,通过对比的形式验证分析，以确保最终的结果具有稳定性和可靠性。D工程为超高层的建筑工程，预设计划建设成1栋综合性的办公大厦，整栋建筑的主体为超高安全建筑，基础设定为3 2 层，每层层高2.5 m，总建筑面积为6 0 5 4 1 m，为了增加整栋建筑的实用性,在地下建立了4 层的停车储物区域，以及3 座塔楼。由于其属于超高层建筑，楼层的主体全部采用了剪力墙结构，具体如图1 所示。图1剪力墙结构D工程建筑的总高度达到1 0 4.2 5 m。在施工的过程中，前期施工效果良好，但是随着层级的提升，一些问题和建筑缺陷逐渐暴露出来，给工程的推进造成了较大的阻碍。例如：施工过程中使用的脚手架与整体的辅助结构连接性较弱,导致建筑的整体平稳情况受到一定影响，各个层级的剪力墙之间内部承接标准并不统一，存在的差异距离会增大三角支座的定向空间，使悬挑结构外侧梁的断面高度提升，主承压荷载力加强，使施工过程中更易发生事故，无法有效保证施工人员的人身安全。由于D工程为超高层的建筑工程，通常情况下，对于辅助工具的种类选择较多，在使用这些工具时，部分施工人员对于脚手架的使用方法及模式存在差异，甚至有施工人员不按规范连接脚手架，埋下了较大的安全隐患，不利于作业安全和工程进度的推进。2基于导轨式爬架的超高层建筑安全施工技术2.1导轨式平台搭设及竖向主框架安装通常情况下，导轨式平台的搭建是与建设的实际需求相关的。多在5 楼以上安装辅助导轨式平台，平台的结构为纵向穿插式结构，以超长支架承接。此外，超高层建筑的外部悬挑加固结构较多，使脚手架支架的应用范围也更广。本文采用单片式的钢焊接设备进行搭建脚手架支架，首先在建筑的结构基底搭接1 个长1 0.2 5 m，宽3.6 m，高4.1 5 m，纵向空间长度为1 5.6 5 m的超长三角支座。在支座的上方搭建1 个脚手架的侧向平台，一端关联在建筑结构的中心承压节点上，另一部分直接固定安装在剪力墙的上侧框架梁之上，针对悬挑阳台两侧的结构，需要与三角支架的顶层支点保持水平，斜支柱侧倚在剪力墙的根部，对此时框架梁的荷载数值及极限承载比率进行测定，具体见表1。表1框架梁基础指标数值测定测定指标预设标准实测标准极限承载比率1.031.25荷载数值/3236支座钢性系数1014.3梁体单元质量/kg164.25189.47完成对框架梁基础指标数值的测定后，在标定的承载范围之内，调整支座的质量及钢性系数，观测支架的形变规律，依据形变的中心位置，布设对应的承载节点。在三角支架的侧向平台之上，加设1个边缘加固结构，将导轨式爬架的上端搭接在悬挑结构中，三角支架与外边梁上的延伸钢筋保持水平状态。此时,完成导轨式爬架的基础安装。随着建筑层级的增加，爬架内部的承压模板也需要及时拆除，包括侧模、顶端支架及辅助框架等。在拆除过程中，为了避免对建筑整体结构造成损伤,降低失稳概率，保持导轨式爬架的稳定，可以将支架直接附着在建筑的主体框架之上，与剪力墙、主框架梁水平搭接，此时的爬架需要搭设十阶，每阶的距离需要保证在2.5 m3m，架体的实际宽度控制在 6 0 0 mm即可。需要注意的是,为了提升爬架整体的稳定性与安全性，辅助平台的搭建要计算出极限的水平间距，其具体公式如下：NORTHERNARCHITECTURE20第8 卷方建北筑FG=VB+0.1(1)3式(1)中：G为极限水平间距,m;B为支架宽度,mm;F为纵向差异值系数。通过计算，最终得出实际的极限水平间距7。设定好固定的水平间距后，将架体立杆以纵向的形式连接在小横杆之上，此时，确保爬架与建筑之间的距离 5 0.2 5 cm，营造定向的搭接空间，在横杆处设置防坠器，搭配轴销形成更加稳定的升降结构，而架体的支座及钢梁也需要设定在指定的位置上，保证2 套防坠装置同时应用，具体应用结构如图2 所示。导轨式爬架定向防坠调节撑防坠撑杆防坠顶撑杆调节钢丝M40调节螺旋承重支撑杆图2导轨式爬架防坠结构根据图2 可完成对轨式爬架防坠结构的设计。以此为基准,爬架内部的边距留设1 0 mm,同时,架体的外侧沿高度设置剪刀撑，有利于安全升降。在上述基础之上，还需要安装竖向主框架。导轨式爬架是由桁架片与纵向连接杆组成，通常在实际布设过程中,均需要与爬架互为垂直,在建筑预设的竖向重力范围内，划定一条竖向直线，防坠装置倒装在提升架轨道的两侧，在三角支座上添加钢卡阻，限制架体的运动范围，调节爬架的支撑距离，在竖向主框架之上，安装弹簧，使整个导轨式爬架处于锁紧制动状态，平衡架体两侧的重量差，当架体依据正常速度下降时，防坠装置便会启动，在标定的时间之内复位，确保架体导轨横杆更好滑动通过。以此为基准，采用对接式的结构，设定承压交汇点，初始导轨中心水平偏差2 5 mm,此时,需要计算出爬架的多节垂直度偏差，具体公式：E=2+(1.05-VF)(2)式（2）中：E为多节垂直度偏差，mm;u为单节垂直偏差,mm;f为承接系数。通过上述计算得出实际的多节垂直度偏差。在合理偏差范围内设有导轨结构,形成空间桁架，与导轨式爬架两侧的承压平台形成稳固的辅助架构，为后续的安全处理奠定基础。2.2水平架关联在完成对导轨式平台搭设及竖向主框架的安装后，需要利用导轨式爬架与建筑平衡定位仪，使其与架体底部处于垂直状态，此时，水平桁架与建筑墙体之间的距离应该保持在0.2 5 m0.33m，贴合于墙面，并与2 片桁架横杆相互装配,形成独立的承重底盘托底，具体如图3 所示。主框架导轨式爬架水平桁架图3水平桁架与导轨式爬架关联结构根据图3 可完成对水平桁架与导轨式爬架关联结构的设计。部分超高层建筑工程在实际施工中,对应的导轨式爬架由于外力的影响或者承压过度，常常会产生升降、倾翻、断裂现象，造成施工事故。这是由于水平桁架与导轨式爬架的关联程度不够紧密,两者之间存在较大的缝隙，在外力的影响下，使脚手架滑移、承压执行受到阻碍。为了避免这一问题，需要依据施工的实际情况，选择符合的水平桁架类型，具体可分为固定桁架、折叠桁架、蝴蝶桁架及球节架等。为了提升超高层建筑内部结构的整体性，通常选用折叠桁架或者球节架这一类更加灵活的架子，此类架子更容易进行控制和操作，具体如图4所示。图4折叠、球节桁架实物NORTHERNARCHITECTURE21第2 期李维力，等：导轨爬架在超高层建筑安全施工技术中的研究根据图4，在标定的水平桁架之上，设置3 组导轮导轨装置，相当于一个多方向的爬架滑动装置，每一个导轮均是独立的,在实际应用中，需要与相对方向的导轮搭配使用，将两侧的桁架关联在一起，降低架体自重的同时，架体滑移时也可以起到防倾作用，有效降低成本。与此同时,结合实际的安装距离，以及关联的截面，调整导轨式爬架的承压结构，完成水平桁架关联。2.3安全支承架体构建在完成水平桁架关联之后，需要构建安全支承架体。安全支承架体是导轨式爬架与超高层建筑之间的过渡辅助，实际上是一种承压的截面。可以先设定架体的整体占地面积，同时，结合脚手架攀升的需求，设定具体的支承标准，计算实际的起升距离公式：A=(1.5+3m)(3)n式(3)中：A为起升距离,m;n为定向起升差值,m;m为垫板尺寸，是常量固定值，cm;e为下沉深度，m。通过上述计算，最终得出实际的起升距离。依据得出的起升距离，划定具体的支承范围，将导轨式爬架依据范围安装，确保在安全区域的同时，最大程度增加施工的安全系数。2.4下降施工安全处理在完成施工任务之后，导轨式爬架还需要进行下降安全处理，此时需要落地式脚手架辅助，并采用承压设备将爬架上的重物提吊出来，需要注意的是，重物的提吊通常是双向的，会在导轨式爬架的两侧分别安装1 个可滑动的导轮，选取重物2 个承压点，从节点处吊起，设定导轨式爬架的架体宽 2 4 m为高层建筑（不包括建筑高度 2 4 m的单层公共建筑）。2020年5 月，住建部和国家发改委联合下发通知，要求各地进一步加强城市与建筑风貌管理，通知明确，各地要把市级体育场馆、展览馆、博物馆、大剧院等超大体量公共建筑作为城市重大建筑项目进行管理，严禁建筑抄袭、模仿、山寨等行为。特别要严格限制各地盲目规划建设超高层“摩天楼”，一般不得新建5 0 0 m以上建筑；各地新建1 0 0 m以上建筑应充分论证、集中布局，严格执行超限高层建筑工程抗震设防审批制度，与城市规模、空间尺度相适宜，与消防救援能力相匹配。2021年7 月6 日，国家发改委发布关于加强基础设施建设项目管理确保工程安全质量的通知明确不得新建5 0 0 m以上超高层建筑。2021年9 月，住建部发布关于加强超高层建筑规划建设管理的通知（征求意见稿），向社会公开征求意见。征求意见稿规定，城区常住人口3 0 0 万以下城市严格限制新建1 5 0 m以上超高层建筑，不得新建2 5 0 m以上超高层建筑。城区常住人口3 0 0 万以上城市严格限制新建2 5 0 m以上超高层建筑，不得新建5 0 0 m以上超高层建筑。（有修改）来源：百度百科