改進(jìn)型外掛防護(hù)架在某裝配式混凝土建筑中的應(yīng)用

引言：在推廣運(yùn)用裝配式混凝土建筑的過程中，因其有別于現(xiàn)場澆筑混凝土的傳統(tǒng)施工方式，除其本身施工工藝、施工方法等發(fā)生了較大的變化外，一些與其相配套的施工工藝、施工方法、防護(hù)設(shè)施也發(fā)生了變化，與裝配式混凝土建筑的技術(shù)上下呼應(yīng)，高度融合，起到了很好的輔助和保障作用，促進(jìn)了裝配式混凝土建筑的發(fā)展。這當(dāng)中，有些屬于創(chuàng)新型成果，有些屬于改革型成果，但都凝聚了廣大建設(shè)科技工作者的智慧。本文將要著重介紹的外掛式防護(hù)架技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域已應(yīng)用多年，在與裝配式混凝土建筑技術(shù)相結(jié)合后又萌發(fā)了新的生機(jī)，發(fā)揮了新的作用。1.工程概況某停車綜合樓工程（以下簡稱“本工程”），總建筑面積49595㎡(其中地上16層，計(jì)42073㎡；地下二層，計(jì)7522㎡)，地上分高低二區(qū)，高區(qū)16層，低區(qū)8層，建筑高度為63.3m。主要建筑功能為車庫及業(yè)務(wù)用房，設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度。結(jié)構(gòu)形式分為二種，地下室以及一層采用傳統(tǒng)框架剪力墻結(jié)構(gòu)；二層以上結(jié)構(gòu)為預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（其中剪力墻部分為現(xiàn)澆），采用的預(yù)制構(gòu)件主要有預(yù)制柱、疊合梁、疊合板、預(yù)制樓梯四種類型，預(yù)制裝配率約57%。本工程于2015年4月10日開工，2016年11月30日竣工，獲2018-2019年度國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。2.采用預(yù)制裝配式建筑的背景本工程在開工建設(shè)之初，正值裝配式建筑試點(diǎn)示范時(shí)期，當(dāng)?shù)卣椭鞴苄枰獓?yán)格遵循國家及有關(guān)部門頒布的明文規(guī)定，落實(shí)社會(huì)節(jié)能減排基本國策，切實(shí)滿足建筑領(lǐng)域側(cè)供給改革需求，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，推動(dòng)當(dāng)?shù)氐难b配式建筑發(fā)展進(jìn)程，經(jīng)認(rèn)真商討和仔細(xì)研究，將本工程定為裝配式試點(diǎn)項(xiàng)目，努力探索和積累裝配式建筑建造過程中有關(guān)管理和技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，使建筑工程穩(wěn)步趨向于裝配化發(fā)展。承建本工程的施工企業(yè)具有特級(jí)資質(zhì)，且其早在2010年時(shí)就已涉足裝配式建筑領(lǐng)域，具備了一定的實(shí)力和能力。3.本工程外圍立體防護(hù)的技術(shù)難點(diǎn)由于場地狹小，現(xiàn)場外腳手架的選用和布置受牽制因素較多，如何做好基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、裝飾修三個(gè)分部工程施工期間的外圍立體防護(hù)工作是本工程的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)問題。4.采用外掛防護(hù)架的整體思路（1）根據(jù)以上對本工程外圍立體防護(hù)的特點(diǎn)和難點(diǎn)問題的分析，施工單位技術(shù)人員在充分聽取專家和有關(guān)參建單位建議的基礎(chǔ)上，形成了以下選用外圍立體防護(hù)體系的思路：①地下室及地上一、二層主體結(jié)構(gòu)施工期間采用落地式扣件鋼管腳手架。②三層以上主體結(jié)構(gòu)施工期間采用外掛防護(hù)架。③裝飾修工程施工期間采用吊籃。（2）在裝配式混凝土建筑主體結(jié)構(gòu)施工過程中使用的外掛防護(hù)架既可以采用傳統(tǒng)的扣件鋼管腳手架防護(hù)系統(tǒng)，也可以采用與裝配式混凝土建筑相配套的簡易外掛防護(hù)架，二者的優(yōu)缺點(diǎn)比較見下表1：表1扣件鋼管腳手架和改進(jìn)型外掛防護(hù)架對比（3）外掛防護(hù)架選用原則①架體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要切實(shí)保障結(jié)構(gòu)的安全性、可靠度，將造價(jià)建設(shè)成本控制在適宜范圍之內(nèi)。②要求支架需要在規(guī)定條件及使用期間內(nèi)建設(shè)，從根本上保障支架整體的安全性、適應(yīng)度。③在選擇支架材料時(shí)，需要確保材料運(yùn)輸便捷、后續(xù)能夠有效保養(yǎng)及維護(hù)。④構(gòu)架選型環(huán)節(jié)還需要確保構(gòu)架整體受力精準(zhǔn)，要求構(gòu)架結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，后續(xù)拆卸及安裝便捷，能夠通過安全質(zhì)量檢驗(yàn)。⑤外掛腳手架的搭設(shè)還必須符合JGJ59-2011的檢查標(biāo)準(zhǔn)要求。（4）外掛防護(hù)架選用結(jié)果施工單位技術(shù)人員經(jīng)對扣件鋼管外掛防護(hù)架與改進(jìn)型的外掛防護(hù)架進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析后，結(jié)合本工程實(shí)際情況，參照自身公司已具備的類似工程外掛防護(hù)架的施工經(jīng)驗(yàn)，最終決定選用改進(jìn)型外掛防護(hù)架。5.改進(jìn)型外掛防護(hù)架的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1改進(jìn)型外掛防護(hù)架剖面圖圖1改進(jìn)型外掛防護(hù)架剖面圖5.2荷載工況根據(jù)《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ202-2010）以及專家在專項(xiàng)施工方案論證時(shí)提出的意見，驗(yàn)算了三個(gè)施工工況：（1）工作狀態(tài)：此時(shí)考慮永久荷載、可變荷載、工作狀態(tài)風(fēng)荷載。（2）非工作狀態(tài)：考慮永久荷載和非工作狀態(tài)風(fēng)荷載。（3）吊裝工況：考慮永久荷載。5.3荷載計(jì)算（1）三角支托架最大間距按1.8m計(jì)算，上部操作平臺(tái)兩邊超出三角架1.15m。（2）架體材料選用Q235鋼，密度取7.85T/m3,沖壓鋼腳手板自重為0.3KN/㎡，安全鋼絲網(wǎng)自重為1.5kg/㎡。（3）施工荷載按1KN/㎡考慮。（4）工作狀態(tài)基本風(fēng)壓取值為0.3KN/㎡,考慮到迎風(fēng)面為安全鋼絲網(wǎng)，偏安全地考慮鋼絲網(wǎng)每格單元尺寸為35mm×35mm,鋼絲直徑為4mm，則其有效迎風(fēng)面與鋼絲網(wǎng)面積之比為（35×2）×4÷（35×35）=0.23，風(fēng)荷載體型系數(shù)為1.3×0.23=0.299，地面粗糙度按C類地區(qū)考慮，建筑高度63.3m,查《建筑荷載規(guī)范》（GB50009-2012）后知風(fēng)壓高度變化系數(shù)為1.2264，則工作狀態(tài)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：0.7×1.2264×0.299×0.3=0.077KN/㎡；非工作狀態(tài)基本風(fēng)壓取值為0.45KN/㎡,其余參數(shù)同前，非工作狀態(tài)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：0.7×1.2264×0.299×0.45=0.116KN/㎡。（5）采用MIDAS軟件計(jì)算，有限單元模型如下圖2：桿件采用梁單元，部分桿件根據(jù)實(shí)際制作情況釋放梁端約束，沖壓鋼腳手板和安全鋼絲網(wǎng)自重荷載以及風(fēng)荷載通過板單元傳遞，板單元厚度取1mm，彈性模量1×105MPa,以減少對結(jié)構(gòu)的影響。（6）荷載效應(yīng)組合①永久荷載+施工活荷載；②永久荷載+0.9（施工均布活荷載+風(fēng)荷載）。以上兩者取最不利情況。（7）計(jì)算結(jié)果經(jīng)計(jì)算，該型外掛防護(hù)架滿足要求，有安全保證。在此，筆者提醒初次使用者，1號(hào)桿件產(chǎn)生的應(yīng)力最大，容易超限，如有超限情況發(fā)生，則須相應(yīng)加大型鋼截面或改變計(jì)算模型。6.施工工藝流程及方法6.1工藝流程6.2施工方法（1）本工程除地下室、一層、頂層外，均使用了預(yù)制構(gòu)件，外掛防護(hù)架附著點(diǎn)大部分位于疊合梁上，所以在工廠制作疊合梁時(shí)預(yù)先已留好螺栓穿梁洞口，少量位于現(xiàn)澆梁上的附著點(diǎn)則采用預(yù)留套管的方法予以解決。（2）外掛防護(hù)架的受力主體采用槽鋼/鋼管焊接成的三角支托鋼架，要求防護(hù)架的間距應(yīng)當(dāng)為1.8米，形成獨(dú)立的使用與提升單元，鋼架在樓面疊合梁中部附著點(diǎn)采用直徑為Ф27mm的8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓懸掛架體。（3）新進(jìn)場首次投入使用的外掛防護(hù)架在搭建及安裝完畢后，須經(jīng)堆載試驗(yàn)，荷載取值2×3×75KG（每片限載3人，每人平均體重75KG），持載4h后未發(fā)現(xiàn)焊縫開裂，結(jié)構(gòu)變形等情況后方可投入使用。荷載試驗(yàn)部位由項(xiàng)目部安全管理部門指定，試驗(yàn)過程中派專人在地面管理，外掛防護(hù)架下方10m范圍內(nèi)不得有人通過。（4）常溫施工時(shí)，疊合梁現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度要求達(dá)到7.5Mpa以上（冬期施工要求達(dá)到10Mpa以上）才可組裝外掛防護(hù)架。（5）本工程利用塔吊提升外掛防護(hù)架，首先拆除鄰近的架體連接件，要求單元組合架結(jié)構(gòu)中的連接桿件、護(hù)欄以及腳手板等始終保持穩(wěn)固狀態(tài)，操作平臺(tái)上各種物料要清除干凈，禁止在作業(yè)平臺(tái)上堆放模板或者鋼管的材料。（6）在每片三角架處設(shè)置兩處起吊點(diǎn)。（7）在確保塔吊吊鉤安裝牢固后需要輕微起吊，測量平衡架體重量，卸除高強(qiáng)螺栓上的架體荷載，然后再松動(dòng)高強(qiáng)螺栓內(nèi)側(cè)螺母，檢查是否全部松動(dòng)，確認(rèn)無誤后方可起吊，始終保持吊鉤處于垂直、平衡、緩慢狀態(tài)。在架體結(jié)構(gòu)兩側(cè)以及上下綁扎架體平衡纜風(fēng)繩，要求操作人員應(yīng)當(dāng)在樓層上控制纜風(fēng)繩，使攬風(fēng)繩能夠使架體結(jié)構(gòu)保持在左右平衡狀態(tài)，輔助塔吊，使塔吊能夠移動(dòng)到擬就位的高強(qiáng)螺栓上。架體就位前高強(qiáng)螺栓必須裝齊，每個(gè)高強(qiáng)螺栓配一個(gè)墊片和2個(gè)螺母，在架體就位后需要緊固內(nèi)側(cè)螺栓，在所有螺栓都緊固后，才可以摘除。（8）在外掛防護(hù)架重新投入使用前，著重檢查架體結(jié)構(gòu)的連接件，確保連接件始終處于緊固狀態(tài)。借助上下三道短鋼管，使架體結(jié)構(gòu)能夠連接成統(tǒng)一整體。（9）逐片提升外掛防護(hù)架，不得相互鉤掛，固定完畢后，要求高強(qiáng)螺栓需要在防護(hù)架下層平臺(tái)處拆除，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)使用目標(biāo)。7.搭設(shè)時(shí)的安全保證措施及架體防護(hù)（1）操作層及防護(hù)層應(yīng)當(dāng)鋪設(shè)腳手板，立面使用適宜規(guī)格的鋼絲網(wǎng)片封閉。防護(hù)層的腳手架處使用密封式的安全網(wǎng)以及平網(wǎng)兜底，鋪設(shè)18cm高擋腳板和1.2m高的防護(hù)欄桿。（2）架體與主體結(jié)構(gòu)、兩側(cè)外掛防護(hù)架之間的間距以及竹籬片腳手板封閉應(yīng)使用鐵絲固定在架體上。（3）在每個(gè)流水段外掛防護(hù)架的端頭、墻頭陽角處沒有防護(hù)欄桿情況下，用鋼管進(jìn)行封閉并設(shè)置安全網(wǎng)。（4）做好外掛防護(hù)架施工人員進(jìn)場時(shí)安全教育和技術(shù)交底工作。（5）施工人員持證上崗，非專業(yè)人員不得參加安裝和拆卸架體工作。（6）作業(yè)時(shí)，施工人員需要嚴(yán)格遵守安全管理規(guī)范，禁止穿硬底鞋、皮鞋、拖鞋上班，一律穿軟底球鞋。（7）施工人員嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，按專項(xiàng)施工方案安拆，不得違章作業(yè)、違章指揮。（8）班前禁止飲酒。（9）安、拆架體時(shí)，在作業(yè)區(qū)下方劃出警戒區(qū)，拉好警戒線，配備專門人員看護(hù)，禁止高空拋物。（10）遇有五級(jí)以上大風(fēng)、大雨、大霧及惡劣天氣時(shí)，停止作業(yè)。8.提升時(shí)注意事項(xiàng)（1）外掛防護(hù)架提升用的鋼絲繩直徑大于12.5mm，滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《重要用途鋼絲繩》（GB8918）的要求。（2）在外掛防護(hù)架提升前首先掛號(hào)吊鉤，拆除支架桿件，松動(dòng)高強(qiáng)螺栓。螺栓需要穿入預(yù)留孔中，控制出墻距離，開展掛架工作。（3）提升過程中，確保吊鉤處于外掛防護(hù)架重心部位，避免掛架失穩(wěn)倒轉(zhuǎn)，緩慢提到上層后，每榀的螺栓孔須保證同時(shí)掛在高強(qiáng)螺栓上。（4）在外掛防護(hù)架就位后，高強(qiáng)螺栓未緊固前，塔吊不允許脫鉤。（5）在外掛防護(hù)架提升過程中嚴(yán)禁人員站在防護(hù)架上，安裝完畢前不允許上人。（6）外掛防護(hù)架環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格遵守提升順序，有效配合提升、固定與封閉工作，避免拆除兩片以上的架體或連接件。（7）操作人員在穿鋼絲繩掛鉤過程中要系好安全帶。9.外掛防護(hù)架驗(yàn)收及使用（1）本工程外掛防護(hù)架在每一層提升安裝完畢后，由監(jiān)理單位、總包單位、安拆單位、外架提供單位按照《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ202-2010）第8.3.2條要求共同進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后投入使用。（2）在主體結(jié)構(gòu)施工期間，外掛防護(hù)架主要為施工人員提供操作面、通行條件、安全防護(hù)，禁止堆放其他材料和施工機(jī)具（如腳手架、鋼管、模板、焊機(jī)、泵管等），架體允許最大施工荷載為0.8KN/m2，并掛牌限載。（3）外掛防護(hù)架經(jīng)驗(yàn)收投入使用后，任何人不得擅自拆改，確因施工需要改動(dòng)時(shí)，經(jīng)項(xiàng)目經(jīng)理批準(zhǔn)，由架子工負(fù)責(zé)實(shí)施。（4）安全員隨時(shí)檢查外掛防護(hù)架使用情況，嚴(yán)禁施工人員在架體上集中停留或跑跳嬉鬧。（5）項(xiàng)目部定期對外掛防護(hù)架使用情況進(jìn)行檢查、監(jiān)測，以便發(fā)現(xiàn)異常情況后能及時(shí)處理。（6）動(dòng)力線和照明線不允許直接搭在架子上，設(shè)有瓷瓶和支架。（7）除常規(guī)要求外，五級(jí)以上大風(fēng)、大霧、大雨和大雪天氣停止利用外掛防護(hù)架作業(yè)。結(jié)語：新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備與新的建造方式之間是一種由量變到質(zhì)變的循序漸進(jìn)的關(guān)系。“四新”的變化大部分情況下只引起局部的變化，但其中一種發(fā)生了革命性的變化，抑或是幾者變化疊加以后，帶來的往往是建造方式的革命性變化，裝配式建筑的出現(xiàn)就是一個(gè)很好的佐證。正因?yàn)檠b配式建筑的建造方式有別于傳統(tǒng)的建造方式，對于工程建設(shè)者而言，它帶來了一系列新的東西，如理念、認(rèn)知、概念、技術(shù)、工藝等。我們