江苏财富中心B1项目工程位于江苏省南京市高新区。地上57层为综合楼, 地下3层为车库及设备用房, 主体高度为233.65m, 框架-核心筒结构。本项目架体高度为18m, 共配备5步操作层, 但由于操作平台离主体距离较大, 最大距离达4.3m, 需要使用翻板连续对接, 最大距离达4.6m。操作平台第6~57层, 架体3个圆弧处离主体附着点最远距离为1.2~4.9m, 附墙支座调节范围太大, 为1.2~2.3m时, 基本能满足卸荷要求, 超过2.3m后无法承载架体自重。附墙支座太大, 提升时更危险, 提升支座和附墙支座都会产生“抬头”问题, 易发生危险。而且提升时还要克服构件间的摩擦力和阻力, 约5m的支座使用太危险。在主体46, 47层○B-2~○B-7轴之间, 只存在圈梁结构, 在此结构上作为架体附着点, 梁无法承受架体自重, 存在重大安全隐患。由于塔式起重机附臂附着在主体柱上, 而柱随着楼体变化而变化, 塔式起重机附臂穿过升降平台的位置因此而变化, 影响到塔式起重机的正常附着。由于结构特殊, 卸料平台附着点距离操作平台较远 (1 600mm) , 导致卸料平台无法正常使用。

本项目主体6层以上为标准层, 每层结构平面基本不同。主体西北角、东南角及西南角均有结构造型, 整体呈曲线上升。为确保升降平台的正常使用及提升, 平台在设计时以主体最大投影面积为基础设计, 部分楼层需特殊处理。升降平台附墙支座全部采用装配架式附墙支座和可调板式钢梁, 均具有水平可调节功能。

将结构平面图逐层叠加, 分析出结构变化最大处为3处弧形拐角 (见图1) , 逐层呈不规则变化, 架体设计时需着重考虑此处平台的正常附着及架体防护的细节处理。

对结构变化较大处建立三维立体模型 (见图2) , 便于分析架体的附着及水平防护。

其余部位变化范围在2cm内, 在此处设计平台时, 需考虑逐层结构的变化对架体的附着及防护有无影响。

本项目标准层层高为4.1m, 44层及45层层高为5.4m, 47层以上层高为3.6m, 为达到防护需求, 平台高度设计为18m。当架体底部升至41层时, 顶部防护高度不足, 需在外排另外安装1部1.8m高的单排防护, 以达到防护需求。当架体底部升至46层时, 拆除顶部单排防护, 确保架体总高度不大于5倍层高。

根据JGJ202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》规定, 结合本项目图纸反映的信息, 架体在设计时两机位直线距离最大为4.8m, 折线距离最大为4.4m, 附墙支座最大覆盖面积为86.4m², 设计要求均远小于规范规定, 确保架体在高空的稳定性及完全具备抵抗风荷载能力。平台设计参数如表1所示。

本项目平台共设置5部操作层, 操作层全部采用钢脚手板。第1部操作层作为密封层使用, 第2部操作层用于拆模及打磨外墙使用, 第3部操作层为现场劳务人员操作层, 第4部操作层用于木工拆除模板, 第5部操作层用于顶层支模、浇筑混凝土操作层。5部操作层设置合理, 能完全满足一线的实际使用需求。

本项目结构部分区域有弧形结构, 设计平台时将外排跨度设计为标准模数跨度, 内排按图纸测量实际尺寸标注, 将相近的尺寸 (3cm以内) 规整为整数, 制作材料时将脚手板做成特制梯形板, 确保架体弧度与楼层平面弧度基本一致。

本项目部分区域弧度过大, 设计平台时需考虑架体材料是否方便现场安装, 故在弧度较大处需将架体设计成较小的跨度, 以确保弧线部位架体的正常安装。

本项目每层结构平面基本不完全相同。设计LPT-01型平台时, 为确保架体的正常提升, 需按主体最大投影面积设计架体, 逐层分析架体与主体结构的关系, 充分考虑架体附墙支座的安装及防护细节的处理。

经过逐层分析, 架体1~5号机位之间、16~20号机位之间、31~37号机位之间架体与主体结构距离基本保持不变, 在448~456mm之间变化, 故该处机位使用装配架式附墙支座 (见图3) , 便于微调架体与结构之间的距离, 确保架体始终垂直不变。

装配架式附墙支座可通过调节安装位置, 便于前后伸缩, 以确保升降平台在升降工况的垂直运动。

安装附墙支座的机位有:1, 2, 3, 4, 5, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 24, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 41, 49号。

安装装配架式附墙支座处由于架体与主体结构距离变化不大, 翻板可一次安装到位, 安装时使用600mm宽的翻板。安装效果如图3所示。

本项目主体B-2轴与B-1轴、B-6轴与B-7轴、B-12~B-13轴之间结构存在变化, 为满足现场施工使用要求, 需特殊制作附墙支座。

为确保架体的安全附着, 需对整片架体逐个机位逐层分析, 如7号机位与主体结构之间距离不断变化, 在48层为最小 (700mm) , 在23层为最大 (1 066mm) , 采用可调板式钢梁, 尾部安装板式装配架, 安装方法与装配架相同, 前端采用可调节前臂, 前臂安装斜撑拉杆, 以增加稳定性。

采用可调板式钢梁的机位有:6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 39, 40, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48号。可调板式钢梁安装效果如图4所示。

将架体附着至主体结构后, 在架体正常使用及提升工况下, 充分考虑附墙支座的安装对主体结构的影响, 采用三维模拟软件验算主体结构每处受力状况, 确保架体在任何工况下均能正常使用。

组合式施工防护升降平台 (LPT-01型) 由平台构件、防护构件、附着支撑结构、防坠防倾设备、升降设备、同步控制电器设备、提升系统7部分组成 (见图5) 。架体结构及竖向导轨承受自重及施工部位的固定荷载和施工活荷载、风荷载等, 并将其传递至附着支撑结构, 最终传递至建筑物。

组合式施工防护升降平台 (LPT-01型) 使用变角式防坠器。使用时采用承重销把防坠装置安装在支座和钢梁指定位置。每个支座安装1套防坠装置 (见图6) 。变角防坠器使用45号钢精铸而成, 每套防坠器由1个触发块、1个制动块、1根复位扭簧及1根连接轴组成。扭簧根据弯头的方向安装于制动块的一侧。上升或下降施工时都必须安装整套防坠器及扭簧。其限位装置为导轨背侧的防坠条。制动块摆动角度为15°。

变角式防坠装置工作原理:架体提升时由于扭簧作用使防坠器的制动块远离导轨使其不与导轨接触, 架体提升时防坠器触发块与竖向导轨限位装置 (防坠条) 相触碰, 使触发块随竖向导轨一起运动, 当防坠条与触发块脱离时, 触发块由于自身重力恢复至原位, 由于触发块的运动轨迹向上所以不能带动制动块动作, 因此不妨碍架体正常提升。

架体下降施工时, 竖向导轨向下运动使触发块随其向下运动, 触发器的运动轨迹使制动块开始工作, 当架体按照设计速度正常下降时, 制动块复位时间为竖向导轨限位器即防坠条刚好通过的时间。但当架体发生意外坠落时, 由于重力加速度的存在, 架体坠落速度加快, 使制动块无法匀速复位, 导致竖向导轨防坠条不能通过防坠器制动块, 两者相互卡死, 完成防坠动作。

此装置具有在意外发生时阻止架体坠落功能。安装在支座的头部, 结构紧凑、使用简捷、性能稳定, 适应恶劣的施工环境, 且使用方便、安全可靠、灵敏度高, 具有防尘防污染的特点。

本项目平台直线部分按常规材料正常安装。具体为1~6号机位、15~21号机位、31~38号机位 (见图7) 。

本项目升降平台曲线部分较多, 如12~13号机位之间, 为确保正常安装, 需按照图示尺寸制作特殊梯形板及特殊片标准框。特殊片标准框是指标准框内排连接片不变, 外排使用特殊连接片。

特殊连接片是指将普通连接片加长20mm, 中心孔也对应加长20mm, 该处特殊连接片还需按照加工图纸向外倾斜45°焊接, 以确保不规则脚手板能顺利安装。特殊连接片设计如图8所示。

制作特殊型钢脚手板及特殊片标准框, 拼装时可呈一定弧度, 吊装后安装附墙支座即可确保架体弧度与主体结构一致。

江苏财富中心B1项目LPT-01型组合式施工防护升降平台施工难度大, 针对诸多技术难点进行事前分析, 实现了动态控制, 实施过程中, 效果很好, 为国内大型施工防护升降平台的施工提供了借鉴。