自爬式升降脚手架在高层全剪结构施工中的应用.doc

自爬式升降脚手架在高层全剪结构施工中的应用一、工程概况盐城供电局高层住宅A、B楼工程位于盐城市通榆北路与工农路交界处，是盐城市住宅楼类标志性建筑，该工程A、B楼形式类似，均为地下一室（含管道夹层）为人防工程，地上24层（局部26层，其中121层为标准层，市置8家住户，第22、23、24层分别缩层设计，各层层高均为2.80m，总高77.40m，建筑面积达16800m2。该工程结构形式为全现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，抗震7。设防结构抗震等级三级，基础采用桩基，工程混凝土设计强度为：10层以下C40（含地下一层），10层以上为C30，竖向结构剪力墙墙体厚除地下室外围墙厚为300厚外，其余部位均为250mm，暗柱、暗梁、楼面现浇板厚100mm。二、工程外脚手架的选择由于该工程为全剪结构，建筑总高达77.40m，施工场地窄小，在外脚手架的形式选择上考虑传统的落地搭设的扣件式钢管脚手架与自爬式升降脚手架二种方案，它们的优缺点分别是：传统的扣件式钢管脚手架优点是：技术成熟，质量、安全有可靠保证、外墙装饰施工作业面大等，其主要缺点是：钢管和扣件的用量大，占用时间长，占用一定的施工用地、作业人员多是装拆速度慢，施工成本高、不经济；自爬式升降脚手架的优点是：构造简单，技术易掌握、设备投入小、钢管和扣件用量小，不占用施工用地，操作人员少且装拆速度快，施工成本低、质量、安全有保障，其主要缺点是：外墙装饰施工必须与爬升（降）同步，加大了外装饰垂直面施工准度，爬升脚手架在外墙预留的孔洞需有可靠的封堵措施，以防外墙渗漏，经综合比较，该工程外脚手架决定采用自爬式升降脚手架方案以保证工程的的顺利施工。三、自爬式升降脚手架的设计根据盐城供电局高层住宅楼工程的外形特点，在自爬式升降脚手架的设计上重点放在爬升脚手架的形式选择，分块布置及构造细节处理，依附构件是否需加固上。1、自爬式升降脚手架分块布置由于自爬式升降脚手架基本爬升单元是由两片爬架与纵向水平杆连接组成的，因此在工程各平面的分块布置应符合以下布置：1）脚手架的布置应在同一个外墙水平平面内满布以满足施工要求。2）每一外墙水平平面尽量由多组基本爬升单元组成，如此布置有困难时，局部可以三片爬架组成一个爬升单元。3）每一基本爬升单元的爬架间距不应大于4.0m，以保证48×3.5钢管纵向水平杆的强度及刚度。2、单片爬升（降）架的设计1）爬架高度设计：根据爬升（降）脚手架基本原理：每片爬架由大爬架和小爬架两个主要部位组成，大爬架套于小爬架中，交替依附在构件上，相互利用，逐步爬升（降）。该工程标准层的层高2.80m，因此为满足升层需要，并兼顾大小爬架的相互利用，交替爬升，爬架高度以三个楼层高层为准，设计大爬架高度达9.30m，小爬架高度2.20m。2）爬架宽度设计，爬架宽度设计是根据操作人员施工，行走方便安全，经济实用角度出发的，故该工程爬架宽度设计为1.20m。3）爬架材料选择：大爬架材料采用48×3.5钢管，小爬架材料采用65×4钢管，其钢材的机械性能均应符合普通碳素结构钢技术条件（GB700）中的Q235A级钢的规定，为增加稳定性，在大小爬架固定支座间均应设置L50×5角钢斜腹杆。3、自爬式升降脚手架构造细节处理1）节点构造细部处理：节点构造细部如图示2）固定支座构造设计：固定支座构造是爬升降脚手架与结构构件连接的重点部位，设计时应考虑其制作方便，强度满足使用要求，操作人员升降固定螺栓的方便等因素，在该工程中的设计如图示。4、爬升降脚手架与墙体连接螺栓的选择，固定支座与墙体间连接螺栓的选择是以其受剪承载力为依据在该工程中选择1根M30螺栓，而固定支座与爬升降脚手架间的连接螺栓选择2根M20螺栓，其钢材均采用3号钢。5、自爬式升降脚手架的验算：1）作用在爬升脚手架上的荷载：大、小爬架及其固定棒上的脚手架自重，施工活荷载或爬升时的人员和机具自重及风荷载，在进行脚手架验算时应选和这些荷载的最不利荷载组合。2）自爬式升降脚手架的验算：其验算内容主要有大、小爬架的强度、刚度、稳定性验算，固定支座的强度验算，各联结处焊缝强度验算爬架与固定支座联结螺栓的复验及固定支座与墙体联结的穿墙螺栓的复检，混凝土墙面的受冲切复验等，（该工程自爬式升降脚手架结构计算附后）。6、爬升动力设备的选择爬升动力设备的选择可根据爬升设备便于搬运和装卸，工人的操作习惯及其起重能一般应为计算值的二倍以上选择，在该工程中选择1吨手拉葫芦。7、脚手架的形式该工程脚手架采用脚手钢管和扣件组合而成，脚手架的步数考虑施工方便选择两步架，脚手架上设防护栏和安全网、密目网，脚手板采用竹笆片满铺，脚手架操作面外侧1.20m高采用竹笆片封严防护，外侧立面采用密目网满挂，底层与墙面接触面用安全网兜挂处理。四、自爬式升降脚手架的施工1、爬架的制作：1）制作工艺流程：放样制模下料焊接制作成品制作除锈刷漆。2)爬架制作的质量要求自爬式升降脚手架焊接工程质量要求保证项目项 目检 查 方 法1、焊条必须符合设计要求和钢结构焊接的专门规定。检查出厂合格证及烘焙记录2、焊工必须经考试合格并取得相应施焊条件的合格证。检查焊工合格证及考试日期3、焊缝表面严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和溶合性飞溅穿缺陷。气孔、咬肉必须符合施工规范规定。观察和用焊缝量规及钢尺检查基本项目焊波较均匀，焊渣和飞溅物清除干净。焊缝逐条观察检查允许偏差项目项 目允许偏差（mm）检查方法1钢管对接焊缝焊缝余高（mm）0.51用焊缝量规检查焊缝宽（mm）0.4用焊缝量规检查2贴 角焊 缝焊缝余高（mm）0+3用焊缝量规检查焊缝宽（mm）0+3用焊缝量规检查3T型接头要求焊透的K型焊缝（mm）0+1.5用焊缝量规检查自爬式升降脚手架制作工程质量要求保证项目项 目检验方法1、钢材的品种、型号、规格和质量必须符合设计要求和施工规范的规定。检查出厂合格书、质量保证书和试验报告2、钢材切割断面必须无裂纹，夹层和大于1mm的缺棱。观察和用钢尺检查3、爬升架制作后，必须做强度检验，其结果必须符合设计要求。检查验收记录基本项目构件表面无明显凹面和损伤，表面划痕不超过0.5mm。逐片观察检查允许偏差项目项 目允许偏差（mm）检验方法1构件挠曲10用拉线和钢尺检查2杆件节点、杆件几何中心线交汇点3划线后用钢尺检查3架片长边平直度5划线和钢尺检查4构件长度±5钢尺检查5构件宽度±2钢尺检查6构件对角线±1钢尺检查7螺栓孔径+5用量规检查8螺杆直径+0.25用量规检查3）其它：a、在脚手架批量生产之前，必须做两片样品进行试运行，当试运行合格后，然后再全面组织生产。b、脚手架制作完毕后，必须组织由设计人员、质监人员、操作人员等组成的验收小组对脚手架成品逐品验收，验收合格的产品须经工程技术负责人认可后方能投入使用。2、自爬式升降脚手架的安装1）自爬式升降脚手架的安装工艺流程：砼墙体留洞安装两只爬架片搭设脚手架荷载试验按图安装爬升架片搭设钢管脚手架、张挂、铺设安全设施验收爬升、使用。2）爬升脚手架安装质量要求爬升脚手架安装质量要求保证项目项 目检 验 方 法1、爬升片必须符合设计要求和施工规范规定，由于运输、堆放造成的构件变形必须校正。观察或拉线用钢尺检查2、砼强度（抗压）不得小于10Mpa。检查砼试块试验报告3、每节爬架与砼墙体连结的螺栓不得少于4只，螺栓拧紧后外露丝扣长度5丝扣。观察检查4、螺帽拧紧力矩4050N.m检查施工记录基本项目1、脚手钢管与架体的连接必须用扣件连接，水平铺放钢管每层竹笆片与脚手钢管应绑扎牢固。观察检查2、所有安全防护设施必须封闭、牢固。观察检查3、其它参见脚手架工程的有关规定。观察检查项 目允许偏差（mm）检验方法1、砼墙体上的预留螺栓洞垂 直5吊线钢尺检查水 平±5水平仪操平钢尺检查2、单体爬升脚手架的垂直平整10拉线钢尺检查3）其它a、安装前必须对穿墙螺栓孔进行检查，检查其位置尺寸的正确性及是否堵塞等，如发现异常情况，导致螺栓无法穿过安装的，必须采用相应的补救措施。b、爬片架安装采用塔吊就位，人工拉绳稳固配合，待穿墙螺栓固定后，方可卸去吊绳。c、为方便操作和确保安全，所有穿墙螺栓均要由外向内栓入，工人应在楼层内部进行紧固操作，螺帽拧紧力矩控制在4050N.m。d、脚手架安装完毕后，必须对所有扣件和穿墙螺栓进行紧固检查，并经最大设计荷载试爬，重点检查有无焊接变形、虚焊等焊接缺陷，两立杆的平行度如何。e、对安装完毕的脚手架，必须随机抽样做超载试验，随机抽样数不少于2%榀，亦不得少于2榀。f、经有关人员组织验收合格后，方可投入使用。3、自爬式升降脚手架的升降当主体结构本层施工完毕，转向上一层时，外脚手架随之向上爬升一层，爬升设备为每片爬架配备一只1.0t的手拉葫芦，脚手架爬升步骤如下：1）正式爬升前，应对爬升系统作全面检查，并检查爬升设备的位置，牢靠程度，吊钩及连接杆件等，在确认符合要求后，方可正式爬升。2）拆除相邻爬架之间的连接杆件，使各爬升脚手架单元体分开，拆去影响爬升的安全栏杆和竹笆片，卸去脚手架上的材料、工具以及不必要的施工荷载，确保脚手架处于空载状态，每片爬架处留1名操作人员准备爬片操作。3）操作人员站在小爬架上，将手拉葫芦挂住大爬架的吊具，葫芦铁链下钩住小爬架，收紧葫芦倒链，使链条处于受力状态下，松开固定小爬架的穿墙螺栓。4）拉动倒链，使小爬架连同操作人员自身一起沿着大爬架立杆向上爬升，爬升一层后，将小爬架用穿墙螺栓与墙体连结固定。5）操作人员转向下面的大爬架操作层，将手拉葫芦挂在小爬架吊手上，链条下端钩住大爬架，并使链条受力，然后松开固定大爬架的穿墙螺栓。6）拉动倒链，利用已固定的小爬架，使大爬架与操作人员一起向上爬升，上升一层后，将大爬架同穿墙螺栓与墙体连结固定。7）爬升完毕后，及时将小型机具和螺栓收拾干净，及时做好防护和相邻单元体间连接件的稳定连接，并同软导线就近与避雷接地钢筋相接。在脚手架爬升施工过程中，尚应注意以下几点事项：1）爬升工作必须待上层墙体砼强度达10Mpa以上方可进行。2）爬升时，操作人员应站在安全的脚手架上，系好安全带，头部应侧向墙面。3）爬升时，要稳起、稳落、稳就位，左右人员应相互照应，同时同步抽动倒链，以防止大幅度摆动和碰撞，运行中，脚手架两端的高差不得大于10cm，否则应及时予以调整，以防止爬升架发生自锁现象，并注意不要使爬升架与其它物件卡轧。若发生自锁、卡轧现象，应立即停止爬升，待排除故障后方可继续爬升。4）一个单元体的爬升应在一个工作班内完成，不得交接班完成，不得未爬升完过夜，爬升完毕后及时固定。5）遇有六级以上大风，必须停止作业。6）在进行小爬架爬升操作时，应预先将大爬架顶部与操作支撑临时连接牢固，以保证牢固，以保证脚手架整体的稳定性。7）每次爬升（降）完毕，必须及时对爬架的焊缝、钢材、螺栓拧紧力矩等作全面细致的检查，发现异常现象，及时采取相应措施整改。4、自爬式升降脚手架的拆除拆除爬升脚手架应制作拆除方案，并应有工程技术负责人签署，以此向有关人员认真交底。拆除时应设置警戒区，防止交叉作业。拆除物件应及时清运，并有专人指挥，专人监护。拆除的螺帽及扣件应放入工具（袋）内，不得随地乱丢。拆除时应先清理脚手架上的垃圾杂物，拆除连接杆件，经检查安全可靠后方可开始拆除。拆除爬升脚手架的顺序是：爬升设备安全防护脚手钢管爬升架。拆除爬升架的设备可利用工程施工用的塔吊或人工用大绳在楼层上拆除。拆下的爬升脚手架应及时清理、整修、保养，以便重复使用。在爬升架重新做防腐油漆，必须先经责任部门对各节点进行检查，确保安全无损后方可油漆。5、劳动组织每个单元体爬升脚手架的劳动组织见表爬升脚手架的劳动组织表工作内容安装阶段（人数）爬升、下降阶段（人数）拆除阶段（人数）指挥111监护1/1架子工3253塔吊工1/16、自爬式升降脚手架施工的安全要求1）爬升脚手架的施工，必须有完整的技术设计，所有设备必须符合设计要求，工作前应认真交底，施工中应统一指挥，专人监护，并设置警戒区和通讯设施，应有完整的工作原始记录。2）爬升架是用穿墙螺栓固定在建筑结构上的，因此穿墙螺栓的紧固是保证爬升脚手架安全的重要条件，每次爬升（下降）一次，应全数检查一次，检查可用专用扳手测其拧紧力矩，保证拧紧力矩在4050N.m范围内。3）爬升脚手架的特点是爬升（下降）分单元体进行的，爬升（下降）完毕后固定连成一个整体。因此在爬升（下降）前应拆除相互间的连接件，使爬升（下降）时各单元体完全单独爬升（下降），爬升（下降）后必须及时安装连接杆体，保证固定后的爬升脚手架的整体性。4）爬升架的大、小爬架爬升（下降）时，拆除穿墙螺栓都是在脚手架上完成的，因此脚手架上必须设置安全防护设施。拆下的穿墙螺栓，螺帽应放在工具包内，严禁随手乱放。5）爬架在爬升（下降）过程中，吊点位置和固定爬升设备的位置不得随意变动，其固定方式和方法必须安全可靠，操作方便。6）在安装爬升、下降、拆除爬升脚手架作业时，不得交叉作业，且每一个单元体不得随意中断作业。在作业时如有障碍，应及时清除，排除障碍后方可继续作业。7）爬升脚手架不得堆放杂料，脚手架上的垃圾应及时清除，施工中的材料、机具在每步架上不得超过2000N/M2荷载。8）倒链的键轮盘，倒卡和链条发生变形和扭曲，应停止使用。操作时不得站在倒链的正下方。重物需要在空间停留较长时间时，应将小链栓在大链上。7、技术经济分析通过高层住宅楼工程对自爬式升降脚手架的应用，其优点突出：在窄小场地内施工期间爬升脚手架基本上不占用施工用地，解决了部分场地有效使用率；减少了主体结构施工中塔吊使用高频率，与搭设传统的扣件式脚手架相比，可减少塔吊1/4吊次之多；节约了外脚手架的投资费用，爬升仅占搭设投资的12%左右；提高了工效，节约用工，架子工用工可节约50%；施工速度快，完全可以达到施工要求，且工人劳动强度降低；经济效益大幅度提高，经测算：按外墙垂直面积计算，综合降低成本达18.50元/M2。综上所述，自爬式升降脚手架是高层结构施工中一种有效、可靠的脚手架施工手段。