附着式整体脚手架在城市更新项目中的施工研究

刁伟俊

上海市静安区建筑建材业管理中心 上海 200070

1 概述

随着城市化建设的饱和，建筑业已经逐步在向城市更新这个主题转变，新建项目越来越少，改建项目越来越多。而改建项目从以前的多层改造慢慢地向高层改造转变。这些建筑物往往在市中心繁华路段，对整个工程的安全防护、周边环境影响控制以及工程形象尤为重要。因此，外脚手架的选择成为了关键。本文以上海锦沧文华大酒店改建项目为例，从外脚手架的选择、关键施工技术、安全技术措施等方面介绍城市更新项目采用附着式整体脚手架的施工技术。

上海锦沧文华大酒店地处静安区著名的商务与购物中心南京西路。西侧与上海展览中心仅一墙之隔，东侧和南侧紧邻华业小区、沧州大楼等居民建筑物，北侧为轨交2号线区间隧道（图1）。

原锦沧文华大酒店建成于1987年，是上海中心城区著名的五星级酒店，结构主楼30层，裙房5层，设1层地下室，混凝土屋面标高为99.50 m，单层建筑面积约1 500 m2。为改善原建筑使用功能，本工程拟对锦沧文华大酒店进行改建，一方面原主楼通过“四改三”以增加层高，主楼在建筑高度不变的情况下由原来的30层改建为22层；另一方面原裙房区域地下1层扩建为地下4层，主楼区域保持地下1层不变。改建后建筑面积约70 000 m2，建筑功能由酒店转向商业及办公。

图1 锦沧文华大酒店总平面示意

2 主楼外脚手架的选择

2.1 结构改建施工流程

原结构为混凝土框架结构，改建完成后为钢结构。施工流程为：在钢结构柱位置，局部拆除此处的混凝土结构→由下至上安装钢结构柱→安装钢结构柱的同时安装临时钢结构梁，使得钢结构形成整体→拆除剩余混凝土结构→补全钢结构梁→铺设压型板，浇筑混凝土楼板→安装玻璃幕墙→装饰工程。

根据业主及政府要求，在施工过程中的任何一个施工阶段均应有外防护，起到安全围护、文明施工的效果，提高工程形象。这样一来，脚手架的选择尤为困难。众所周知，不管哪种类型的脚手架都需要附着于结构受力，结构在混凝土与钢结构转变时会不停地拆除替换，因此我们对市场上现有的脚手架进行了研究分析，选择一种贴近本工程特点的脚手架体系进行研究攻关[1-3]。

2.2 外脚手架的选择

外脚手架一般分为落地脚手架、悬挑脚手架、附着升降脚手架。我们根据实际工况对3种脚手架进行了研究选择。

1）落地脚手架承力于地面，在本工程初期，地下室还未改造之前可以使用。但一旦地面开挖施工，落地脚手架则必须拆除，如此一来整个工程便暴露在外，形成无安全防护，不符合业主及政府要求。

2）悬挑脚手架通过悬挑工字钢梁由结构楼层面悬挑而出，脚手架搭设在悬挑工字钢上。该脚手架体系在新老结构替换时需要转换底部悬挑工字钢的受力位置，且第一阶段的钢结构柱间距达到了8.8 m，悬挑工字钢只能按照每8.8 m设置1根悬挑。这样的做法有2个问题无法预估：更换底部的承力工字钢对上部脚手架的影响无法确定其安全性能；8.8 m的挑梁间距过大，使用的型钢过大，无法保证施工时的安全性能，可操作性不强。因此，不应考虑采用悬挑脚手架做外脚手架。

3）附着式升降脚手架通过在混凝土柱位置设置机位，利用它的停层工况，采用斜拉杆将架体附着在结构上不作升降作业。当拆除局部结构时，可以将斜拉杆向梁侧结构转换。当钢结构形成后，又可以将混凝土结构上的斜拉杆向钢结构转换。它的附着结构特点最适用于本工程的特点，初步研究决定采用附着式升降脚手架作为本工程的外脚手架。

深入研究后发现，采用附着式升降脚手架必须解决如下3个关键施工技术：

1）附着式升降脚手架的布置，包括了平面机位的布置及垂直立面的架体布置。

2）附着节点的设置，包括了混凝土结构附着节点及钢结构附着节点的设置。

3）高空转换附着节点的施工技术，包括转换流程及施工方法。

3 关键施工技术

3.1 附着式升降脚手架的布置

3.1.1 附着式升降脚手架的平面布置

根据结构特点（图2），阴影位置的结构为先拆结构，然后在该位置安装钢结构柱。因此，附着式升降脚手架机位在平面上应按照混凝土柱的位置进行布置，柱间距为4.4 m，符合有关规范要求。

初始搭设时，所有机位附着在混凝土结构柱上。在结构拆除前，将拆除结构处的机位通过斜拉杆附着到旁边的混凝土柱上，确保附着式升降脚手架在该柱位置无任何连接点。完成钢结构柱施工，并形成整体后，将所有机位附着至钢结构柱上，然后拆除与混凝土结构的所有连接。最后拆除所有混凝土结构，补全钢结构，完成施工。

3.1.2 附着式升降脚手架的立面布置

由于仅仅利用其停层工况，因此由下至上布置5套脚手架，实现立面全覆盖。每套架体搭设高度19.8 m，满足附着式升降脚手架的构造要求（图3）。

图2 附着式升降脚手架的平面布置

图3 附着式升降脚手架的立面布置

3.2 附着节点的设置

按附着受力分为竖向荷载附着点（俗称斜拉杆）和水平荷载附着点（俗称连墙件），按受力点结构分为混凝土附着点和钢结构附着点。因此我们研究设计了4种附着节点形式。

3.2.1 混凝土结构上斜拉杆的附着节点

改建工程不同于新建结构，无法在混凝土结构内预埋埋件或预埋孔洞，因此采用打孔的方式，在混凝土柱上钻φ50 mm的孔，然后采用M36穿墙螺杆将斜拉杆固定在混凝土结构上，斜拉杆由M27圆钢和花篮螺丝组成，将脚手架通过斜拉杆附着在在结构上（图4）。

3.2.2 混凝土结构上连墙件的附着节点

利用钢管扣件抱柱的形式设置连墙件，由于缺少定型的附墙支座，因此通过计算确定钢管扣件连墙件的数量不应小于每个机位每层2道，且应采用双扣件进行加固（图5）。

3.2.3 钢结构上斜拉杆的附着节点

钢结构柱和梁在出厂前焊接耳板，斜拉杆通过M36螺栓直接固定在耳板上，附着式升降脚手架传力至钢结构（图6）。

图4 混凝土结构斜拉杆附着节点

图5 混凝土结构连墙件附着节点

图6 钢结构附着节点

图7 斜拉杆转换流程

图8 连墙件转换流程

3.2.4 钢结构上连墙件的附着节点

钢结构柱和梁在出厂前按机位位置焊接连接板，连墙件通过钢管扣件进行连接，且应采用双扣件形式进行加固，最终将附着式升降脚手架及风荷载的水平力传力至钢结构。

3.3 高空转换附着节点的施工技术

这里主要研究了当机位处结构拆除时，如何在高空将原先附着节点转换至旁边结构。举例来说（图7、图8），该机位处结构拆除前，保持原附着节点不变，增设V字形斜拉杆及连墙件，将竖向及水平荷载传力至旁边结构，然后拆除该机位处的所有附着连接，移交结构拆除施工。

4 安全技术措施

4.1 安全防护措施

本工程脚手架的防护分为底部隔离、中间隔离、外立面网片、断口临边防护，它既要有一定的抗冲击强度，又要满足防火性能要求，从整体外观上还要满足视觉美观的效果。

1）底部隔离。位于每套架体底部，采用花纹钢板作为底部隔离全封闭，且表面采用黄色油漆进行涂刷，既能防锈，又能起到警示作用。

2）中间隔离。在每套架体立面中间设置一道用钢管和钢板网组成的隔离，隔离的钢管与脚手架的立杆采用扣件连接，表面采用黄色油漆进行涂刷。

3）外立面网片。脚手架外围护采用镀锌冲孔网片代替密目网，镀锌冲孔网网孔直径为10 mm，间距15 mm。比起常规的密木网，它透风系数高，抗冲击强度高，外立面整体效果更加美观。

4）断口临边防护。在脚手架断口、结构拆除形成临边等位置用钢管扣件搭设扶手栏杆，并采用镀锌冲孔网片进行全封闭。

通过研究设计，附着式升降脚手架所有构配件及安全防护措施均采用钢构件，解决了防火问题及抗冲击问题，外立面整体效果均为镀锌冲孔网片的形式，比较美观。

4.2 附着节点转换控制措施

在实际工程应用中，我们发现附着节点转换过程中受力会产生不均匀，有可能导致局部的附着点受力过大，甚至导致构件破坏，产生安全问题。因此在施工过程中需要制订控制措施。

4.2.1 受力试验

为了能够确定斜拉杆的花篮螺丝收紧圈数和受力的关系，我们进行了试验。具体方法如下：

1）将斜拉杆一端固定在结构上，另一端连接一个拉力传感器，再将传感器固定在结构上，完成试验装置（图9）。

图9 受力试验装置

2）收紧花篮螺丝至传感器产生读数。

3）继续收紧花篮螺丝，以1圈为单位，记录传感器读数变化。

重复上述步骤5次，然后计算收紧1圈的受力平均值。最后得出结论：斜拉杆收紧1圈，荷载增加约500 kg。

有了试验数据后，根据每个机位的质量（约4.5 t），要求现场工人按斜拉杆受力后转动花篮螺丝9圈为标准执行操作。

4.2.2 制订检查监测管理规定

为了确保万无一失，在刚转换完成后对整个架体的竖向水平位移进行检查监测，并对监测频率进行了规定：转换完成1周内每天监测并记录位移情况；当数据稳定无明显变化情况下，之后1个月内每周监测并记录；无明显异常情况下，之后每个月对架体每个机位的竖向水平位移进行监测并记录。当发生异常情况时，调节斜拉杆的花篮螺丝，校正架体的水平度和垂直度[4-7]。

4.2.3 施工工艺规定

在转换施工前我们制订了转换过程的施工工艺流程：检查架体所有连接节点及附着节点，确保完好可靠→按方案要求安装转换用斜拉杆及连墙件，确保受力均匀→收紧转换斜拉杆至原斜拉杆受力归零→拆除原斜拉杆，由转换用V字形斜拉杆代替→拆除原连墙件，由转换用连墙件代替→完成转换，进入检查监测阶段。

4.3 信息化监管控制措施

为了确保转换过程及结构安全，通过研究决定，在附着式升降脚手架斜拉杆处增设拉力传感器，并加载荷载监测系统，通过显示屏实施监测每个机位的荷载情况。不均匀受力超过20%时，通过调节斜拉杆上的花篮螺丝，最终使得脚手架均匀受力在结构上（图10）。

图10 荷载监测系统

5 结语

本文通过研究介绍上海锦沧文华改建项目外脚手架的施工技术，引出城市更新主题工程中，附着式升降脚手架的施工关键技术。对施工中的几个关键点及关键的安全防护措施做了详细的阐述，介绍了具体的解决方案。通过工程应用，达到了预期效果，确保了施工安全，将施工对周边环境的影响降到可接受范围，提高了企业品牌形象。随着城市更新项目日益增长，附着式升降脚手架在此类特殊工程中的应用获得了良好的社会效益，展现了城市的风采，为今后的类似工程提供理论及实践基础。