1、 建厂科技交流 2003年第4期 - 1 - 保利大厦外装修改造工程外脚手架设计方案 北京分公司 钟世原 1 工程概况 保利大厦坐落在东四十条路口繁华地带， 中 部是大厅和剧院（其屋面是轻型结构） ，四周由 多栋高楼和约20m高的裙房,高低错落环绕构成。 A、B、C 区及其对称的 G、H、J 区为高层建筑 （楼 高分别为 84m、54m、41m） ，结构形式为框架剪力 墙结构，框架部分的外围为悬挑阳台。二层以上 外立面装修为面砖，一、二层为石材，外装修改 造时须将原有外墙面砖层全部剔凿掉至结构层， 再抹灰做外墙涂料，因此需搭设施工用外脚手 架。 甲方要求在装修改造施工期间必须考虑写字 楼正常办
2、公、剧院演出活动等营业正常进行，为 此施工期间脚手架要全封闭。 宾馆及写字楼内侧的保利剧院和大厅处是 轻型屋面，外侧需考虑环大厦行车的安全通道， 因而外脚手架内、外侧均不能落地，只能考虑在 建厂科技交流 2003年第4期 - 2 - 三层以上搭设悬挑类的脚手架， 三层以下包括裙 房部分外侧结合安全通道搭设普通双排外脚手 架即可。A、J 区（见上页图 1）高度自三层起算 超过 60m，如采用型钢悬挑，高度太高，而且必 须分段悬挑这样势必会占用大楼中间两层以上 外侧房间，其它用的悬挑架、插口架等也会占用 室内房间。 由于甲方要求施工时脚手架不能影响 室内办公等使用，为满足甲方要求及施工需要， 并根
3、据保利大厦的结构特点设计了一种新的高 层附墙式外脚手架，主要方案如下： 2 高层脚手架搭设形式 2.1 框架结构悬挑阳台部分 二层以上层高均为 3.25m，脚手架按两层为 一段进行搭设，各段之间完全断开，每段内分成 四步架，一层两步。架体每根立杆位置处下方支 顶在悬挑出的楼层结构上（窗台为砌块，将立杆 位置处剔凿至结构楼面， 见图 2） ， 上方靠穿过楼 层悬挑板外沿的梁 （750mm 高） 的 14 螺栓拉结 （室内一侧隐藏在吊顶内，不影响室内使用） 。 在架体第二步处各跨设置一道刚性连墙件 （16 螺栓外侧与小横杆钢管焊上， 内侧置于吊顶内） 。 搭设步骤： 第一步：利用下层架体搭设附加立
4、杆，剔凿 出放置角钢位置。 第二步： 将焊好角钢的小横杆放置在悬挑板 外沿梁上，并打孔用14 膨胀螺栓将角钢固定。 搭设立杆大横杆， 及此段架体内其它三步内的杆 件，最上一步杆件搭设完毕后，用 10 #铅丝将架 体与结构临时拉结上并顶紧， 在下部角钢上焊接 斜撑并与架体立杆用旋转扣件扣紧。 第三步：在悬挑板外沿梁上打孔固定14 穿墙螺栓并与架体立杆拉结， 螺栓弯勾端头用短 钢筋焊接封闭，里侧双螺母拧紧。 第四步：拆除附加立杆，在架体第二步处的 悬挑板外沿梁上打孔设16 穿墙螺栓， 并与架体 第二部上的小横杆焊接， （此连墙杆件隔跨设 置） 。 2.2 混凝土结构墙处 上下均用直径32mm的螺栓
5、穿墙固定钢管， 再在其上拉设受力杆件 （见下页图 3） 。 其搭设步 骤基本同框架结构悬挑阳台部分架体。 钟世原： 保利大厦外装修改造工程外脚手架设计方案 2003 年第 4 期 - 3 - 2.3 架体搭设参数 （1） 立杆柱距 1.5m、排距 1.2m、步距按 层高均分为两步，内立杆距建筑外皮 250mm。 （2） 连墙件：除每根立杆位置处上下各有 一连结点外， 再在架体中部每隔一跨设置一刚性 连墙。 为使架体能有较好的整体性， 每隔六跨及转 角处加设横向支撑（之字形） ，间隔 8 跨布置剪 刀撑，每剪刀撑道跨越 6 根立杆设置。所有立杆 必须采用搭接，不得对接。 外架使用时必须进行严格控
6、制， 确保每段架 体内只能有一个作业层， 同时作业层内不得集中 放置荷载， 确保作业层施工荷载不大于 200kg/m 2 （按建筑施工脚手架实用手册要求的装修用 荷载取值） ，同时不得使用小车进行运输。 3 计算 三层以下的架体仅 12m 左右， 按构造搭设即 可，不用进行计算。 三层以上架体：由于各段（每两层一段）之 间竖向断开（不传力） ，故计算只按段考虑，下 面就一跨架体进行分析（见图 4） ： 3.1 荷载 （1） 永久荷载 主要是脚手架的结构自重， 它包括组成脚手 架结构的主要构件：立杆、纵横向水平杆、支撑 杆件及连接它们的扣件。 架体结构自重，按建筑施工脚手架实用手 册 P95 表
7、 4-38 或 建筑施工扣件式钢管脚手架 安全技术规范 （以下简称扣件规范 ） ，可知 一个柱距范围的每米高脚手架结构自重产生的 轴力标准值为 0.135kN/m，因此一跨架体的结构 自重应为：0.1356.52=1.755 kN （按实际材 料的用量计算更小，因为建筑施工脚手架实用 手册表中考虑的是各种支撑均全部加上的情 况） （2） 活荷载 主要包括脚手架上的附件、 施工荷载和风荷 钟世原： 保利大厦外装修改造工程外脚手架设计方案 2003 年第 4 期 - 4 - 载。 脚手架上的附件 脚手板（5cm 厚的木板）自重：按 0.35kN/m 2 计，因此一跨为 0.351.51.2=0.6
8、3kN 防护材料自重：按建筑施工脚手架实用手 册 P96 表 4-40 可查每根立杆为 0.228kN 因此每 跨为 0.2282=0.456kN（两根立杆） 施工荷载 2.01.21.5=3.6 kN （按装修施工荷 载 200kg/m 2计） 风荷载 按建筑结构荷载规范取值，北京地区基 本风压：o=0.35kN/m 2 ，风振系数取 1.0，并 对基本风压o乘以0.7的修正系数 （ 扣件规范 第 62 页） 。 风荷载体型系数 s=1.0=1.00.095=0.095（ 扣件规范 第 12 页表 4.2.4） 风压高度变化系数z=1.64 （考虑80m高处， 按建筑结构荷载规范取值） 因此
9、风荷载标准值为 k=0.70.350.0951.64=0.038 kN/m 2 （3） 各荷载总值 竖向各荷载标准值共计：6.511 kN 以上各荷载设计值共计： 1.7551.2+(0.63+0.456+3.6)1.4 =8.67 kN 垂直与脚手架表面的风荷载 0.038KN/m 2 即 3.8kg 的荷载值非常小，按 1.5m 的步距和立杆间距计算， 作用在立杆和水平 横杆上的线荷载才 3.81.5=5.7kg，对其强度或 变形基本没有影响。 对所计算的一跨架体来说，除了上有拉点 外，中部每隔一跨还设置了用 16 螺栓与小横 杆焊接的刚性连墙点 （每个刚性连墙件覆盖的范 围为 6.53.
10、0=19.5m 2 ） ， 因此由风荷载产生的连 墙件的轴力设计值为：1.40.03819.5=1.0kN， 远远小于 16 螺栓和其与钢管焊缝的承载力。 3.2 架体受力计算 (1) 悬挑楼板结构部分的架体 现视计算架体为刚性体（由于架体较低，在 架体搭设完，并设置好横向支撑和剪刀撑后，其 整体性较好， 在其受力破坏前基本可看作刚性整 体） ，见图 4。经计算可得： T=8.67(0.6+0.3)6.5=1.2kN N1=T=1.20 kN N2=8.67 kN 注：N1、N2靠角钢（10 #）支撑在结构梁上， 钢 管 与 角 钢 满 焊 ， 因 此 焊 缝 长 度 至 少 为 3.144.
11、8=15cm（钢管直径 4.8cm，壁厚 3.5mm） ， 钟世原： 保利大厦外装修改造工程外脚手架设计方案 2003 年第 4 期 - 5 - 其角焊缝高度至少为 3mm，由建筑施工脚手架 实用手册第 86 页表 4-27 可知，其承载力至少 为 2.515=37.5kN 远远大于 N1、 N2值。 T 靠 14 穿墙螺栓受力， 14 螺栓的抗拉和抗剪承载力都 在 14kN 左右，考虑其它不利因素其承载力也在 10kN 以上，也远远大于 T 的值。 一个直角扣件或旋转扣件的承载力设计值 均为 8.5kN，N1、N2值均有三个以上的扣件分担， 在扣减的受力均小于其承载力设计值的情况下， 对杆件
12、只要其长细比不超过扣件规范第 14 页表 5.1.9 的容许长细比即可。 = 经计算立杆的长细比为： 1.5150/1.58=142.4立杆容许长细比：210 对斜杆：1.51501.4/1.58=1996.1kN，以 下的分析基本与悬挑楼板结构部分的架体相同。 3.3 附着点结构受力 一跨架体竖向荷载标准值 6.511 kN， 每跨间 距为 1.5m，经对照原结构图纸的设计使用荷载， 并根据其配筋进行验算结构受力是安全的。 4 使用效果 该脚手架方案由甲方请清华大学设计院的 专家审核过后，并经各方审批认可后，于 2003 年 2 月开始实施搭设，于 2003 年 8 月拆除，历 时 6 个多
13、月，经受了春季大风和雨季的考验，在 不影响保利剧院及大厦写字楼正常营业的情况 下， 以最少的投入圆满完成了外装修改造施工任 务，受到了甲方的好评。 （上接第 9 页） 计算段的长度计算长度系数 杆件的回转半径 钟世原：保利大厦外装修改造工程外脚手架设计方案 2003 年第 4 期 6 合各方面的因素， 防止超大长结构产生各种结构裂缝， 采用掺加各种不同外加剂来加以控制。 由于框架梁无后浇带又受到框架柱的约束， 掺加杜拉纤维以增加砼的抗裂、 抗收缩性能并掺 加膨胀剂以补偿早期混凝土的收缩率， 由于砼后期裂缝可由因施加的预应力来控制， 所以重 点是保证混凝土早期不出现裂缝。 根据国内外众多工程实例
14、以及专家们的试验论证， 采用每 立方米混凝土中掺 0.7kg 杜拉纤维，ZY 膨胀剂为水泥用量的 8%。简支梁由于纵向简支于框 架梁用板式橡胶作为支座， 横向设置后浇带与框架梁断开可自由伸缩， 故而砼中无需掺加膨 胀剂，只掺加杜拉纤维。在工程第一次浇筑砼之前，对掺加不同掺加剂的混凝土由专业试验 室做试验研究并可取得可行性结果。 由于梁、柱钢筋间距小，要求砼石子粒不大于 20mm，坍落度不小于 20cm。砼浇筑时设 专人负责检查梁内各部位的密实性，发现有漏，立即通知砼工及时振捣，同时在砼浇筑之前 对梁预应力筋的位置在梁上侧作好标记， 避免因振捣棒直接接触波纹管而造成对波纹管的损 坏或致使预应力筋的错位。 经过总共约 5000m 3 砼量的浇筑，并通过长时期的观察，在超大长框架梁及简支梁中未 发现有任何裂缝， 充分说明了掺加外加剂取得了良好的效果， 在重要性工程结构以及对抗渗 防水要求高的结构中尤其值得推广。
