24-带保温的提升式外防护挂架施工技术

寒冷地区超高层建筑带保温的提升式外防护挂架施工工法

工法编号 : ZJ1GF-302-2009

编制单位：中国建筑一局（集团）有限公司

中建一局集团建设发展有限公司

主要执笔人：李洪海 徐巍 黄勇 王江

1 前言

在北纬50度以北地区的冬季气温通常在摄氏－15℃～―40℃，年降雪量一般都在60cm左右。在如此恶劣的环境条件下施工，要保证其现浇钢筋混凝土结构工程的施工质量、工期、安全等指标，需要有一整套有效的施工技术保证。

这些高纬度地区的超高层建筑的竖向结构一般都采用高强、高性能混凝土，这种高强、高性能混凝土的塌落度通常在24－26cm，摊铺度在62±2cm。该建筑设计寿命为100年，为保证混凝土结构的寿命，冬季施工的所有混凝土内不添加任何抗冻剂及早强剂。所以，技术规程要求混凝土浇筑前，所有与混凝土接触的钢筋、模板必须预热到摄氏5℃后才能够浇筑混凝土。所以，要预热必须搭设全封闭、保温暖棚。

在气温低、风力大、降雪也大的条件下，如果采用常规的人工搭设外防护，内部悬挂保温棉的方法，施工人员很快就会冻僵手脚，手拿物件极易坠落，这将是是极其危险的，是不可取的。所以，需要有一种无须搭设的抗侧风外防护架、还要具有全封闭保温功能、提升方便安全的多功能外架体系。

当工程外立面由下往上是逐层内收的，结构内收幅度无规律性，不能够使用外爬架的条件下。要满足以上条件，必须使用一种既能够具有保温隔热作用，又要具有安全防护作用的体系，还需要能够在大雪、大风、超低温条件下顺利上升到下一个楼层。

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采用本工法技术则完全能够实现以上要求。

2 工法特点

2.1 架体由常用型钢主龙骨为导轨，模板用的木梁作为主龙骨，外防护采用镀锌铁丝网作为安全防护网。架体的所有材料都是常规的、可以反复周转使用的材料，材料制备很容易实现。

2.2 架体的主龙骨与木梁采用普通螺杆、螺栓连接，外防护网、内部保温棉被直接用木压条钉在木梁上，拼装容易，构造简单。

2.3 架体的设计参数根据当地气候条件的最大风压、阵风系数、地形系数、建筑物层高等条件设计计算确定，属于常规设计内容。

2.4 架体与结构的连接挂件、卡件构造简单而巧妙，安装、拆除、上移都很方便，只需少量人工即可完成，而且通用性强，可在其它工程反复周转使用。

2.5架体自重轻，每层上移时只需用吊车一提即可完成，每块架体上移的时间只需几分钟。 2.6施工操作人员站在架体内侧已经浇筑完成的平台上挂钩、摘勾，无须爬上架体，既安全又方便。 2.7提升后随即锁紧防坠装置，整个架体施工安全可靠。

2.8架体内侧的保温棉被接缝采用粘扣连接，提升前分开，提升完成后随即在粘连上，密封严密，密不透风，保温效果极好。

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2.9到了结构不规则内收楼层时，只要提升时将架体稍微内倾、挂件内移固定即可解决，既简单、又容易实现。

2.10结构非标准层使用时，只需要移动卡件的高度位置即可。进入标准层后在挪回原来的卡件位置。当架体上端悬挑高度超过标准层1米时，用普通脚手架钢管将架体悬挑部分与楼板结构临时拉接，以防止架体上端的过大晃动，加快挂件的磨损速度。 2.11结构工程完成后，架体可逐块拆除、吊运至地面分解。分解后的所有材料还可继续使用。

3 适用范围

3.1 3.2 3.3

北纬50度以北的高寒地区施工。 寒冷地区全现浇钢筋混凝土结构。

建筑物立面变化不规则，或者逐层内收无规律的建筑施工外防护架。

3.4

结构施工安装有起重设备并且能够吊运防护架的工程。

4 工艺原理

4.1 结构施工到一定高度后，按照事先设计确定的防护

架宽度、预埋件位置在边缘楼板内预埋固定螺栓。架体在现场拼装后逐块吊到楼层将轨道插入连接挂件内由可翻转的钢舌卡住即可。架体内侧的保温棉被也可在架体安装后在楼层进行。

4.2 带保温的外挂架体是通过连接挂件与已经形成的结

构相连接的，首次安装后，每次上移只需要吊机上提、插入挂件内即可。边提升、边固定防坠装置和接缝粘扣，即告完成，简便、快捷。

4.3 每次架体的上移是又塔吊吊运实现的，操作人员只需站在已经完成的结构楼板上即可，安全、

方便。

4.4 如满足楼内白天的采光要求，可将每块架体中部外保温棉被置换成透明的阳光板。

4.5 当结构平面逐层内收到一定程度而不能够布置整块标准块尺寸时，将末端架体更换成宽度为标

准架体宽度1/2的非标准块，继续逐层上提。当非标准块又不能够使用时，将其撤掉，接口处用安全网封闭，以此类推，直到结构封顶。

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5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

5.1.1首次安装施工工艺流程见流程图一。 5.1.2标准层施工工艺流程见流程图二。

预埋螺栓埋件、混凝土浇筑 预埋螺栓埋件 楼板混凝土养护 安装下道连接挂件 架体预先拼装 安装本层连接挂件 安装上道挂件 架体提升前准备、检查 安装就位外架体 如此循环往复 Ok 松解防坠装置 固定外架防坠装置并逐块验收 Ok 接缝保温棉粘扣粘接 分开内接缝粘扣、解开外接缝密目网 架体提升 进入本楼层结构施工 流程图一：外挂架首次流程图

锁紧防坠装置 5.2 操作要点

5.2.1预埋螺栓：按照设计施工图位置测量定位，待钢筋绑扎完成后预埋螺栓与钢筋绑扎、固定，当螺栓不能与钢筋靠近固定时，附加短钢筋固定。附加钢筋与预埋螺栓可以点焊固定。混凝土浇筑施工时要派专人看护预埋螺栓，一旦发现位移，及时重新定位，恢复。

连接内外接缝 进入本层结构施工 流程图二：标准层施工工艺流程图 5.2.2架体拼装：架体的主龙骨（轨道）上的孔眼提前在加工场完成。工地拼装现场安装框架横梁、木龙骨、防护网。标准块架体在拼装时设置固定的模具定位主龙骨位置，防止轨道产生大的误差而影响日后的安装及顺利提升。视现场的拼装场地情况，每组装完成一批随即安装一批，所有架体分期、分批安装。

5.2.3挂件安装：当要安装架体的两层楼板混凝土强度都达到设计强度后，开始放线安装。首先根据

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螺栓设计位置控制线检查预埋螺栓的实际偏差，当螺栓的实际偏差大于设计允许值时，要对螺栓进行校正或者重新打胀栓处理。当楼板混凝土平整度不能满足挂件的高度允许偏差值时，可选择薄铁片垫高、找平，确保架体能够顺利落下挂到下挂座上。

5.2.4架体安装：首次安装架体时尽量选择天气条件较好的时间段进行，视野条件好，无大风。架体轨道插入连接挂件后下落时，人为将翻转钢舌翻转、顶进越过上挂件而落在下挂座上。

5.2.5锁紧防坠器：每块架体就位后，立即将防坠装置的花篮螺栓与楼板上的预埋钢筋环连接、拧紧。 5.2.6接缝连接：架体外层防护网之间的接缝用密目网和扎丝捆绑，绑扎点间距不大于1.0m。内层保温棉被之间的缝隙则用缝在保温棉被边缘的粘扣粘牢、密封。

5.2.7架体提升：每次架体提升之前，首先检查架体是否与结构有剐蹭的地方，确认没有后再撤除防坠装置、拆除接缝连接。架体的提升吊点设在主龙骨（轨道）上，塔吊提升到位后下落，架体落到下挂件上松钩，吊点的位置以摘除吊钩人员站立在楼板上能够触及的高度上。

5.2.8非标准层施工：当挂架在层高高于标准层高度的非标准层使用时，需要将轨道上卡件的位置下移。下移高度要保证架体顶端距离工作面不少于1.7m。当上挂件以上架体轨道的自由端高度大于标准层高度1.0m时，用架料钢管将轨道与楼板预埋钢筋环拉接，拉节点高度在楼板以上2.0m，以防止轨道产生过大的晃动而影响暖棚密封效果。

5.2.9架体上端与水平暖棚的连接：架体顶端与水平方向暖棚连接处只设置下凹的保温棉被粘接、密封，以保证架体顶端能够自由晃动而不影响水平方向暖棚的稳定和密封性能。

5.2.10挂架使用管理：架体在投入使用后由专人负责使用管理，架体内部张贴醒目标识提醒施工人员远离架体。每次提升也由专业的架子工负责，人员固定不变。

5.3 劳动力组织

5.3.1架体拼装、安装阶段需要劳动力见表5.3.1。 5.3.2进入标准层施工阶段需要劳动力见表5.3.2。

表5.3.1 架体组装、安装阶段劳动力需求表

序号 1 2 3 4 5 6 7 人员、工种 施工管理人员（工长） 技术指导 木工 电焊工 起重工 电工 架子工 所需人数 2 1 16 2 2 2 6 备注 施工管理，进度安排，检查验收。 架体施工技术指导 架体拼装 架体焊接 吊装指挥 施工用电保障 架体安装 5 / 10

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8 合 计 31人

表5.3.2 进入标准层施工阶段劳动力需求表

序号 1 2 3 4 人员、工种 施工管理人员（工长） 起重工 架子工 所需人数 2 2 8 备注 工作安排、检查监督。每个工作班一人。 提升时楼层上下各一人。 挂钩、摘钩各一人，拆除、连接防坠器、接缝网4人，安放挂件4人。 合 计 12人 6 材料与设备

架体制作、安装、提升施工所需机械设备、机具、材料见下表6.1：

表6.1 设备、机具、材料需求表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 名称 台式钻机 电焊机 钢筋辊丝机 冲击钻 活动扳手 H型钢 槽钢 铁丝网 连接挂件 保温棉 接缝粘扣 防坠保险绳 预埋连接螺栓 规格、型号 Φ20mm 单位 台 台 台 台 把 米 米 平方米 套 平方米 米 套 根 数量 1 2 2 2 10 用途、备注 轨道挂件钻孔 架体骨架焊接 预埋螺栓制作 补打胀栓孔眼 组装架体、固定木梁 35KVA Φ40mm Φ20mm 标准 H＝200mm [80 Φ3×25mm 根据设计 主龙骨（架体轨道） 根据设计 根据设计 根据设计 根据设计 根据设计 根据设计 每块架体共8个 架体横梁 外防护网 每块架体上下各2套，共4套 暖棚内保温被 保温被接缝密封 保险绳 钢筋辊丝而成 L＝500mm 10mm 宽度30mm Φ10mm×1000mm Φ20mm 14 20mm钢筋连接钢套筒 Φ20mm 个 每块架体共8个 成品钢套筒 6 / 10

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7 质量控制

7.1工程质量控制标准

7.1.1架体加工允许偏差按表7.1.1执行。

表7.1.1 架体拼装允许误差

序号 1 2 3 4 5 项 目 挂件孔眼位置偏差 孔眼直径偏差 架体总尺寸偏差 木梁间距 架体对角线偏差 允许偏差（mm） ±2 ±1 ±20 ±10 ±10 检查频率 每一根 每一片抽查3点 每一片检查 每一片抽查3根 每一片检查 检验方法 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 7.1.2施工误差见表7.1.2

表7.1.2 施工允许误差表

项次 1 2 3 4 5 检查项目 预埋螺栓平面位置误差 预埋螺栓标高误差 架体内外倾斜度 架体侧向倾斜度 架体间距 允许偏差 ±5 ±3 2‰ 1‰ ±10 检查方法 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 用钢尺测量检查 7.2质量保证措施

7.2.1架体组装在现场内专门的场地进行，并设置在塔吊起重范围之内。由于架体长度较大，倒运困难而且容易变形。

7.2.2架体叠罗高度不超过6层，防止自重过大变形。 7.2.3架体首次安装时起吊要平稳，防止吊运不合理而变形。

7.2.4预埋螺栓的位置在绑扎钢筋之前在模板上画出，预埋螺栓与楼板钢筋的固定要保证牢固、可靠，不会因为混凝土浇筑而偏位。

7.2.5预埋螺栓的丝扣部分在混凝土浇筑之前用塑料布包裹，防止砂浆污染日后拧紧困难。 7.2.6 安装挂件前先对预埋螺栓进行位置测量并校正。偏移量过大时采取胀栓补救措施。 7.2.7架体提升前先将连接挂件由轨道上方套下，置于预埋螺栓内，待架体提升到位后拧紧螺栓并将架体放置在下挂件上，以确保架体偏移量最小。

7.2.8当架体偏移量过大时，可通过调节连接挂件的相对高度进行调整。

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8 安全措施

8.1安装阶段：架体起吊吊具长度及吊点要保证吊运安装的平稳，必要的时候架体下方系上逮子绳辅助就位。起吊场地周围用警示带围挡，防止无关人员进入危险区域。

8.2首次安装时，为了防止侧风对安装就位影响，内侧保温棉在首次安装后在楼层悬挂。 8.3安装时尽量选择无风、晴朗天气进行。如确需夜间安装，照明需足够亮度，使得塔吊司机能够看见安装现场情况。

8.4安装人员悬挂安全带，并将其系在楼板的预埋拉环上。 8.5连接挂件的安防要有两人同时抬起由上往下进行，以防坠落。

8.6每安装完成一块架体随即将防坠钢丝绳与拉环连接、拉紧，防坠又防止架体晃动。 8.7架体之间的缝隙不大于200mm，安装或提升完成后随即将密目网绑扎牢固。 8.8每次提升完成后检查架体有无物件松动现象，及时修正，预防高空坠落。

8.9遇到5级以上大风、暴雨、暴雪、－20℃以下超低温气候条件时暂停安装或者提升。 8.10暖棚内加温之前检查架体保温棉被接缝是否粘牢，以防透风散热。

9 环保措施

9.1架体所使用的都是建筑工地常规使用材料，工程完工后拆除后还可以在其它工程继续使用。无材料浪费现象。

9.2 外防护网选用镀锌铁丝网强度高，网眼25mm，不但可以起到安全防护作用，在内侧不悬挂保温被时还可以防止细小物料的坠落。

9.3架体的横龙骨木梁外部涂刷浅蓝色防腐漆，排布均匀，施工外立面美观。 9.4所有物料都无毒无害，不会对环境造成污染。

9.5挂架构造简单、巧妙，安装、提升都很方便，既能可靠的安全防护又环保，短时间内即可完成提升，加快了施工进度，节约了资源，降低工程成本明显。

10 效益分析

10.1架体造价低：架体构造简单，用料少，轻巧，造价仅为常规外爬架的1/3。

10.2整体造价更低：与外爬架相比较，无需液压爬升机构，一个10万平方米工程可直接节省费用约50万元。

10.3安装费用：安装费用仅为自爬架的1/2。架体可在地面拼装，避免了爬架安装有高空作业的安全隐患。

10.4施工安全性：所有施工人员都是在外架内侧已完成的楼板上进行，不存在高空坠落的安全

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隐患。

10.5 施工简捷、速度快：按照一个流水段计算，约为20片，提升一个楼层只需要约1小时。而外爬架则需要至少数小时。速度效益明显。

10.6适用性强：本挂架可适应建筑物结构外立面层间变化在B/H≤10％的任何条件，几乎所有建筑都可以使用。但是外爬架则只能适用外立面不会变化的结构。

11 应用实例

11.1工程概况

俄罗斯联邦大厦工程地上95层，总高度364m。结构形式为全现浇钢筋混凝土结构，层高3860mm、3450mm，其中四个转换层层高在5.88m－6.22m，远大于标准层层高。 结构外立面从F20层网上逐层内收，内收量呈不规则变化，所以，无法使用外爬架。当地冬季气候条件恶劣，气温通常都在－15℃～－20℃，降雪量大，高度方向风力变化大。

竖向结构采用B90高强、高性能混凝土（抗压强度不低于105Mpa），使用高度230米高度，之上到顶为B60混凝土，梁板结构B50混凝土。结构设计寿命为100年，冬季施工的所有混凝土内不添加任何抗冻剂及早强剂。技术规程要求混凝土浇筑前，所有与混凝土接触的钢筋、模板必须预热到摄氏5℃后才能够浇筑混凝土。所以，要预热必须搭设全封闭、保温暖棚。

业主要求冬季寒冷季节仍然施工，而且工期要求还相当紧张，要是仍然沿用原来的搭设外防护架、后挂保温棉的办法，不但施工过程危险，而且效率低、施工速度慢，不能满足工期要求。

为了解决以上问题，工程结构施工到了F52层以后，外防护架采用了带保温的提升式外挂架体

俄罗斯联邦大厦工程 带保温的提升式

Ⅲ段 Ⅰ段 外防护挂架施工实景图

Ⅱ段 9 / 10 俄罗斯联邦大厦工程 带保温的提升式外防护挂架设计平面布置图

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系。

11.2施工情况

联邦大厦F52层单层建筑面积约2800平方米，周长约210m，共分三个流水段施工楼板结构。每一施工段共布置宽度4m的架体约20块。架体之间缝隙设计为200mm。（见上图）

根据统计，每一施工段架体上移一层所需时间约为1.2小时。 11.3实施结果

上层连接件、保险绳 受力件－翻转式钢舌 挂架内侧保温被效果 接缝处保温棉之间粘扣连接

经过一个冬季的使用证明，这种架体内侧挂保温被、依靠塔吊提升实现上移的外防护挂架体系，不但完全能够满足结构施工所需的安全防护高度，施工人员有很放心的安全感，从未发生安全事故。而且抗风力、密封性能相当的好，及其适合在寒冷地区使用，施工简便、快捷，施工速度快，极大的提高了施工工效，缩短了施工工期。受到了业主及当地建筑业权威人士的高度赞赏，值得大力推广。

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