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1、异形建筑外KI序架施工技术1工程概况乌鲁木齐文化中心（图1）总建筑面积约247 980 m2,其中地下部分55 772 m2o本工程由六大场馆和中心花蕊文化塔及地下室组成。六大场馆建筑外观基 本相同，均为垂直面和椭圆曲面交错布置，且椭圆曲面自0.00 m以上随层高上 升逐渐变大，形成上大下小”的曲面造型。本文选取具有代表性的美术馆，介绍了本工程异形结构的外脚手架体系优化 选择、深化设计、结合特殊部位对架体的细部处理、外脚手架使用时的注意事项 及施工要求。美术馆首层（平台层）为椭圆形建筑平面，椭圆长轴长100.8 m,短轴长63 m；美术馆25层大部分为椭圆结构（由9个圆心组成，半径随楼层上升逐
2、渐 扩大），垂直面与大椭圆平面交接处由小椭圆平滑过渡（随楼层面上升，小椭圆 圆心及半径均不同）。2美术馆、城市规划馆脚手架施工难点2.1 造型复杂，结构形式多样乌鲁木齐文化中心整个工程以“雪莲”为造型。六大场馆为相对独立的相似“花 瓣”，造型相当复杂。结构形式多样，美术馆与城市规划馆均有斜向悬挑，斜向 逐层外扩，立面大开洞，四周型钢混凝土梁、柱交错连接，异形结构等给该工程 外脚手架施工带来了较大难度（图2）。图1乌鲁木齐文化中心图2美术馆结构示意2.2 外立面存在大量型钢梁和斜柱2个场馆平面外围悬挑大量钢结构、钢-混凝土组合结构以及钢结构加层。美术馆标高7.3837.5 m平面结构外围悬挑部分
3、采用钢框架结构体系。型钢混凝土柱与型钢混凝土梁的穿筋；钢结构放样、吊装、组装、矫正及连接，尤其外立面斜向钢管混凝土柱，给该工程外脚手架的施工带来了较大的难度（图3）。图3美术馆三层平面示意2.3 女儿墙悬挑过大女儿墙设置于屋面层外围四周，悬挑长度平均为1.5m,且该层离地高度为37.65 m,异形悬挑女儿墙给该工程外脚手架的施工增加了较大的难度。2.4外防护架存在大量圆弧形弧形钢管弯制难度大，整体稳定性难以保证，且搭设过程中安全管理难，这 给本工程外脚手架的施工带来了难度。3脚手架体系选择常用的脚手架体系有落地式脚手架、悬挑式脚手架、整体提升式脚手架等。 美术馆建筑高度为37.65 m,屋面层
4、楼板外侧边沿悬挑出1层楼板外侧边沿平均 7.2 m0落地式脚手架（坐落层室外地坪）搭设简单，但经过计算需要搭设至少 9排满堂架才能满足安全及施工要求。美术馆首层椭圆长轴为100.8 m,短轴为 63 m,搭设整体落地式脚手架工作量相当大，同时材料无法周转使用，费用相 当高且严重影响各个工序施工；逐层悬挑脚手架搭设简单灵活，虽可隔层周转, 但场馆单层面积很大，各种长度工字钢的需求量大，同样不经济；整体提升脚手 架一次搭设，每层提升劳动强度低，安全防护功能好，但只能适用于建筑物外立 面无变化或变化较小的建筑物，不适用本工程。结合本工程美术馆外悬挑边缘多为钢筋桁架楼承板的特点，美术馆外脚手架 采用落
5、地架和悬挑架结合的搭设方式。美术馆尾部垂直段13层选用落地架, 坐落层为地下室顶板，搭设高度为3层（约为22.5 m） , 45层选用悬挑架, 搭设高度为2层（约17.0m）；除垂直段外其余部位均用落地架，坐落层为本 层钢筋桁架楼承板，高度为超出上层混凝土板1.8m。4脚手架设计4.1 垂直段架体设计13层落地架立杆纵向间距取1.5m,横向间距取0.8m；脚手架内立杆与墙体距离按250 mm设置；连墙件按每层3跨设置；步距取净距1.8 m,悬挑架第1步架步距取1.5m。45层悬挑架外脚手架立杆纵向间距取1.50 m,横向间距取0.80m；脚手 架内立杆与墙体距离按250 mm设置；连墙件按每层
6、3跨设置；步距取净距1.80 m,悬挑架第1步架步距取1.50 m设置。悬挑水平钢梁采用16#工字钢，具体 设置如下：无悬挑构件部位，工字钢长度为3 m,建筑物外悬挑长度1.15 m,主梁外锚固点距离建筑物边缘悬挑段计算长度1.25 m；建筑物外锚固 点以内工字钢长度1.75 m,扣除主梁端部0.20 m及2个锚固钢筋之间距离的一 半0.10 m,工字钢锚固段长度以1.45m计算。工字钢端部往内0.10 m处设置 1道钢丝绳作为保险钢丝绳，不参与计算。4.2 椭圆段架体设计美术馆3层椭圆段选用双排落地架，架体坐落层为2层顶板。外脚手架内侧 立杆距层高22.38 m混凝土梁边缘500 mm,立杆
7、之间水平间距1 500 mm,横 向间距900 mm,步距800 mm,架体高出2层顶板面1.5 m。为保证架体整体 稳定性，设置水平间距为4.5 m的抛撑和钢管抱柱。外架立杆由6 m和3 m钢 管交错连接（图4）。主体结构在施工的过程中合理划分施工段，采用立体交叉平行流水作业法, 多工种多工序相互穿插、紧密衔接。将外围混凝土楼板、外围钢结构梁柱、外围钢筋桁架楼承板、外围防护架的施工形成局部流水，第n层外侧混凝土梁板浇筑10 d后，开始安装悬挑结构，同时搭设外防护架，然后支设n + 1层模板支撑架,浇筑n + 1层混凝土。上一层混凝土结构施工时，其下一层钢结构悬挑部分及钢筋桁架楼承板已施工完毕
8、，经计算已能承受上部结构施工的荷载。由于下部的悬 挑部分比上部混凝土结构平均大1.5 m,因此,其外侧采用定制栏杆作临边围护,内侧混凝土部分采用传统的钢管架体系，既能满足施工要求，又保证安全1-4。待层高22.38 m处外围混凝土梁合模后，外边缘钢结构梁开始安装铺设钢筋桁架楼承板前，将长3 m钢管拆除（图5）。其余各层均按此方法搭设。图4椭圆段架体布置示意图5外防护架逐层搭设示意分段搭设各层脚手架，为钢结构放样、吊装、组装、矫正及连接提供了工作 面。外立面斜向钢管混凝土柱处外脚手架采用下部断开，上部加强的连接方式， 既保证了架体的稳定性又不影响斜钢管混凝土的施工。钢结构施工圆管柱间采用抱箍式双
9、道安全绳，圆柱施工采用定制的操作平台, 同时逐层设置外挑网。外挑网在标高为14.88、22.38、29.88 m的楼层外围布 置，外挑网钢管与斜柱进行抱箍，抱箍钢管形成整体布局，在外挑网中部设置1 根钢管与下部钢梁下端进行连接支撑，防止外挑网向下倾斜。每个外挑网与钢柱的连接节点不少于4根钢管。每2个外挑网之间需用安全 网进行铺设，不留间隙，保证现场作业人员的安全（图6）。根据本工程场馆外围无剪力墙的特点，模板支撑架拆除后，开始拆除外防护 架，拆防护架同时安装定型化防护。该定型化防护与传统钢管防护架相比，更加 安全、经济、美观。图6钢结构安装防护示意5脚手架细部处理5.1混凝土悬挑部位外架布置美
10、术馆层高7.38 m处最外圈外脚手架为单排反向支撑架，仅在支设最外圈 梁模板及绑扎最外圈梁钢筋用，混凝土浇筑及后期均不上人，只起防护作用。该 反向支撑架立杆与模板支撑架立杆间距为600 mm,斜撑水平间距1 500 mm, 沿美术馆该处高支模架体搭设方向均匀布置，竖向间距为500 mm，脚手架立杆 与小横杆处均布置水平拦腰杆。支设于下方的落地式模板支撑架除采用水平间距 4.50 m的抛撑外，同时采用间距4.05 m的钢管抱柱形式的连墙件，抱柱钢管与结构柱及钢管柱间要夹好木方或护角，避免结构柱柱角破坏，并做好成品保护（图7) o图7混凝土悬挑部位架体布置示意52美术馆屋面层女儿墙外围外脚手架布置
11、美术馆屋面层女儿墙外脚手架采用单排钢管悬挑方式，该外架只起围护作用, 禁止承重。在浇筑女儿墙内侧钢筋桁架楼承板混凝土时预埋（p20 mm的钢筋， 在每根悬挑钢管上套设（p60 mm塑料套管，长度与女儿墙厚度相同。外围防护 悬挑架立杆距女儿墙外边缘700 mm,立杆之间水平间距1 500 mm,沿女儿墙 外边缘均匀布置，其上布置2道拦腰杆（步距750 mm）。悬挑架水平钢管长 3.5 m,穿过预埋在楼板外边缘500 1 700 mm处（p20 mm的钢管圆箍，该水 平钢管悬挑出女儿墙外边缘1 000 mm,沿女儿墙方向水平间距1 500 mm。女 儿墙内侧水平钢管距末端800 mm处正交布置6
12、m长钢管，用扣件与水平悬挑 钢管连接，注意对每根钢管扭矩逐一检测，保证其安全性和整体性（图8）。图8女儿墙架体布置示意5.3美术馆外围防护架拆除后的临边防护每层模板支撑架拆除后，开始安装定型化防护栏杆，然后拆除相应部位外防 护架。定型化防护栏杆与钢管防护栏杆相比有以下优点：安全性高；周转使用, 节约成本；美观，大方。根据楼层面的弧度及楼层内部各种类型洞口尺寸制作定 型化防护栏杆。玻璃幕墙的安装拟采用吊篮施工，不使用防护架。6结语本工程异形结构对外脚手架搭设要求较高，对架体进行深化设计、大胆创新, 在确保安全施工的同时一，最大程度加快工期、节约成本，得到业主、监理方的一 致好评。乌鲁木齐文化中心各大场馆主体已封顶，在整个施工过程中，外脚手架施工 顺利，架体强度、刚度、稳定性均满足使用要求，外形美观大方，取得了较好的 社会效益和经济效益。