《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》是上海市第一建築有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是龔劍、朱毅敏、湯洪家、錢磊、周虹；適用範圍是所有高聳混凝土建築物，高層或超高層框架框筒體結構建築物，大小型橋樑塔體構築物及大中型公共筒式建築結構的工程施工，特別能適應複雜的多筒體超高層結構的施工。
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》主要的工法特點是工程施工適應性強；施工速度快；鋼平台承載力大；施工工藝比較簡便，勞動強度低；超高空施工安全可靠。
2008年1月31日，《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法
- 工法編號： YJGF189-2006
- 完成單位：上海市第一建築有限公司
- 主要完成人：龔劍、朱毅敏、湯洪家、錢磊、周虹
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統是上海市第一建築有限公司開發研究的課題，經過多年的工程實踐，已取得了良好的經濟效益和社會效益。該成果於1993年在東方明珠廣播電視塔工程中套用，當年申報了發明專利，1999年授權，專利名稱：《內筒外架整體自升式施工方法及其裝置》，專利號：ZL93112641.X。廣州新電視塔工程也進一步運用和拓展了該項目成果。通過多次實踐，該項目成果已趨於成熟和穩定，申請專利總計7項。經機構檢測，所有指標均符合國家有關標準，並經中科院查新中心查新，該項目成果達到國際領先水平。為了更好地使內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工技術適應超高層建築日益發展的需要，使其儘快地發揮作用，轉化成生產力，特編制《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》。
工法特點
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的工法特點是：
1.工程施工適應性強。整個鋼平台通過外構架、內筒體支撐於建（構）築物孔壁內，受自然環境影響較小，根據實施對象的不同可以局部地變動和組合。
2.施工速度快。提供交叉作業面，各工序搭接順暢，模板依靠鋼平台提升，加快施工速度，減少施工工期。
3.鋼平台承載力大，可按規定荷載堆放大量施工材料和機具，減少了垂直運輸的壓力，滿足超高層施工全過程各工序施工需要。
4.施工工藝比較簡便，勞動強度低，施工操作技術易於掌握。
5.超高空施工安全可靠。整個系統形成一個高空封閉的安全操作環境。同時在提升過程中，運用數控系統和人機互動方式，對鋼平台各個提升點進行受力控制，提高系統的安全性和穩定性。
6.與國際同類先進模板系統相比，該系統造價經濟，並具有一定回收利用的價值。
操作原理
適用範圍
根據實施對象的不同可以局部地變動和組合，《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》可廣泛地套用於所有高聳混凝土建築物，高層或超高層框架框筒體結構建築物，大小型橋樑塔體構築物及大中型公共筒式建築結構的工程施工中，特別能適應複雜的多筒體超高層結構的施工。
工藝原理
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的工藝原理敘述如下：
內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統是一種下承式整體自升式外掛腳手模板系統，通過內筒與外構架（支撐平台）交替承力實現作業平台的整體提升，並且分別通過內筒與外構架的承力底座的可翻轉鋼銷及可伸縮大梁傳至下部混凝土筒體預留空壁上，在外架上的可伸縮限位滾輪可以抵禦水平方向的風力荷載，並在提升時減小外架與筒體的摩擦，以達到一個提供安全作業環境的目的，見圖1。
圖1 施工工藝原理圖
施工工藝
- 工藝流程
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的施工工藝流程是：
一、安裝流程
方案編制設計→預留承重銷洞→外構架吊裝就位→內筒體安裝→鋼平台安裝→提升設備和絲桿吊桿安裝→鋼平台內外掛腳手及吊籃安裝→鋼大模安裝。
二、爬升流程
1.外構架承重銷擱置在混凝土牆體銷孔內，將內筒體的承重銷收縮進構架鋼樑內，使其脫離承重銷孔。
2.以外構架上的鋼樑為吊點，利用手拉葫蘆提升內筒體至層高一半高度。
3.內筒體的承重銷擱置在承重銷孔內，將外構架的承重銷脫離承重銷孔。
4.以內筒架作為支承點，開動電動提升機，提升機絲桿提升鋼平台和外構架至層高一半高度，將外構架承重銷插進承重銷孔內，完成一個提升過程。
5.重複以上過程，即完成一個樓層的提升過程。
- 操作要點
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的操作要點如下：
一、架體組裝操作要點
1.內筒體及外構架吊裝完畢後，分別檢查其頂面標高和垂直度。
2.將鋼平台按設計分塊吊裝擱置在外構架的承載樑上，連線成一整體框架鋼平台，並檢查焊接質量和螺栓連線質量。
3.在內筒體上端安裝提升設備和絲桿吊桿，並檢查提升設備和內筒連線是否牢固，絲桿是否垂直，鋪設電器控制系統的線路，並進行調試。
二、架體爬升操作要點
1.操縱室及各機位線電源正常，線路無鉤掛。鋼平台、內外腳手、大模板、底部手拉葫蘆鏈條無鉤掛。
2.檢查全部內外掛腳手，清除異物，確保清理完後打開底部下閘板。檢查內筒體限位套是否牢固，伸縮限位滾輪是否完好。
3.提升機各絲桿預緊，各責任區域人員到位。檢查哈夫套及絲桿垂直與否。
4.內筒體提升前，外構架承重銷擱置在混凝土牆體銷孔內，將內筒體的承重銷收縮進構架鋼樑內，使其脫離承重銷孔。
5.外構架提升前，內筒體的承重銷擱置在承重銷孔內，將外構架的承重銷脫離承重銷孔。
6.上部人員監控設備運轉正常，下部人員監控模板螺栓是否碰擦。各監控點注意內筒外架承重銷與混凝土接觸情況，混凝土受力情況。
三、模板提升操作要點
1.提升工具與模板吊點連線牢固後，拆除模板與牆體連線的固定螺栓，使鋼大模與混凝土牆體分離。
2.拉動倒鏈鏈條時，應均勻緩和，不得猛拉。不得在與鏈輪不同平面內進行拽動，以免造成跳鏈卡環現象。
3.倒鏈齒輪部分應經常加油潤滑，棘爪、棘輪和棘爪彈簧應經常檢查，發現異常情況應予以更換，防止制動失靈使模板墜落。
4.支承在內外鋼平台上的模板吊點板要經常檢查，確保受力可靠。
四、架體拆除操作要點
1.拆除順序：
提升機→內筒→鋼大模→鋼平台連同腳手→外架。
2.內筒分塊吊出前，應先拆除提升機、控制室及管線，將其全部吊離。清理鋼平台上及掛腳手裡的垃圾，以防吊離鋼平台時有物體高空墜落。
3.根據鋼平台形狀及塔吊起重能力等原則對鋼平台進行分塊，然後利用塔吊將分割後的鋼平台連同掛腳手整塊吊下。
4.在吊出內筒外架前，應先將承重銷縮進構架鋼樑內，使其脫離承重孔。
5.每個鋼平台分塊吊離時須至少採用4點捆吊，起吊鋼絲繩根據單塊鋼平台重量進行選用。
6.在氣割鋼平台前，應檢查剪力牆側面無任何凸出物，確保鋼平台起吊時，鋼平台掛腳手不會被鉤住。
材料設備
一、系統構造
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的系統構造如下：
1.內筒外架整體提升鋼平台系統的組成：鋼平台、內筒外架支承提升架、懸掛腳手架、鋼大模板、提升設備、電氣控制系統等組成。
2.內筒外架支承提升架由內筒和外構架構成，通過外構架上的限位套來控制內筒，確保其受力時不產生偏心。內筒、外架下部各自都設定承重底座和轉動承重銷，承重銷擱置於安裝在混凝土牆相應牛腿上。內筒外架立面，平面見圖2，圖3。
圖2 立面圖
圖3 平面圖
3.外構架由採用Φ121×14、Φ50×5鋼管和12號槽鋼組成格構式構架。外構架外側設定上下二道可伸縮限位滾輪，以避免筒架與混凝土筒壁發生碰撞、摩擦。外構架內部設定上中下三道限位套來控制內筒體。
4.內筒體由Φ299×20鋼管和水平承重底架構成，外構架與內筒體上設有可伸縮的承重銷，可以在相互交替提升時，承受來自鋼平台的荷載，承重銷擱置在核心筒混凝土牆體上的銷孔內。內筒頂部端頭安裝電動提升機。
5.施工鋼平台主、次梁均由工字形鋼組成，位於同一水平面，工字鋼形號根據計算確定。在整個鋼平台上無混凝土剪力牆的位置都用平台鋼板覆蓋，作為操作平台。
6.圍繞整體鋼平台設定的內外掛腳手及操作吊籃由槽鋼、角鋼和鋼管組成框架，繃設鋼絲網作為側擋板封閉，外腳手底部設有可與建築結構體外壁接觸的伸縮閘板，內外腳手上下全部貫通。
7.提升機構設備為電動提升機，即穿心式渦輪渦桿提升機，該機具有技術成熟、裝拆方便、安全可靠等特點，是中國國內成熟的建築用大噸位提升設備。
8.內外鋼大模主要結構為鋼面板、豎圍檁和橫圍檁三部分系統組成，鋼模板頂部設定吊耳和保險吊耳。
二、製作材料
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》所用的材料明細如下：
1.主要材料：熱軋I40a工字鋼、12號槽鋼、5號槽鋼、∟50×5角鋼、∟40×4角鋼、10毫米×10毫米×2毫米鋼絲網、8毫米花紋鋼板、40毫米×60毫米方管、Φ299×20鋼管、Φ121×14鋼管、Φ50×5鋼管、Φ48×3.5鋼管。
2.輔助材料：E43系列焊條、氧氣、乙炔、防鏽漆等材料。
三、機具設備
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》所用的主要機具設備如表1所示。
序號 | 施工機械設備 | 型號 | 數量 | 用途 |
1 | 電焊機 | BX3-300 | 3台 | 鋼平台及內簡外架安裝、拆除施工 |
2 | 氧氣、乙炔、氣割 | ╱ | 2套 | 鋼平台及內簡外架安裝、拆除施工 |
3 | 電動提升機 | 單只安全負荷 15噸 | 每組機位2台 | 鋼平台及外構架提升 |
4 | 手動葫蘆 | 5噸 | 每個內簡體1個 | 內簡體提升 |
5 | 手動葫蘆 | 3噸 | 每塊模板3個 | 鋼模板提升 |
6 | 重式感測器 | MS-2型 | 根據設計方案確定 | 鋼平台提升監控 |
7 | 筆記本電腦 | ╱ | 1台 | 鋼平台提升控制 |
質量控制
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的質量控制要求如下：
1.質量套用標準：《鋼筋混凝土升板結構技術規範》GBJ 130-90、《高層民用建築鋼結構技術規程》JGJ 99-98、《建築結構荷載規範》GB 50009-2001、《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 130-2001。
2.內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統的加工質量應滿足《高層民用建築鋼結構技術規程》要求。
3.嚴格把好內筒外架的加工和施工質量，焊縫焊接質量應符合《高層民用建築鋼結構技術規程》要求，外構架所有限位套間的垂直度偏差不大於h/1000，內筒體整體垂直度偏差不大於h/1500。
4.外構架中間的限位套管在定位焊接時，應先將內筒體插入限位套中，內筒體與限位套管之間隙，須以上、下3點榫牢後再將限位套管與外構架組裝定位、焊接，以確保內筒外架中心線一致。
5.提升機和電氣控制系統是保證架體順利提升的重要保障，施工中必須認真檢查，並按要求維修保養，確保機械設備性能良好。
安全措施
採用《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.內筒外架在安裝前，必須檢查是否符合設計要求，特別要檢查承重銷位置的可靠性，確保提升、使用安全。
2.內筒外架在提升前，承重銷應縮進鋼樑內，使其完全脫離承重孔。鋼平台上應按設計要求堆放物品。
3.當鋼平台提升前，應及時將腳手中的垃圾清除，確保腳手在提升時無雜物墜落傷人；鋼平台提升時，腳手下部閘板應牆面分離，鋼平台提升後閘板應及時關閉。
4.鋼平台系統提升時，在塔吊、泵管、水管以及電纜等位置，應有專人進行監護，確保鋼平台系統提升安全。
5.鋼平台在提升、使用過程中，應經常檢查承重銷孔，確保受力使用正常。
6.提升機運轉時應加強檢查各機構的工作是否正常，必要時停機加以調整或檢修。
7.提升鋼平台工作應儘量放在白天進行，若需夜間進行提升鋼平台工作，應保證有足夠的照明度以確保全全。
8.在鋼平台上要求安裝風速儀，掌握高空風速情況，確保使用情況與設計工況相同。
9.如遇六級以上大風、大雪、大霧或大雨等惡劣天氣時，禁止提升鋼平台系統。鋼平台在使用時，如遇十二級以上大風，應採用Φ48鋼管頂緊牆面，Φ48鋼管設定數量由當時具體情況確定，以確保鋼平台安全。
10.堆放鋼筋時，應均勻分開，不得集中堆放，滿足鋼平台堆載要求。
環保措施
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的環保措施如下：
1.內外下掛腳手底部採用鋼板和鋼閘板進行封閉，防止混凝土漿液、施工粉塵等的飄灑，減少對周邊環境造成污染。
2.該模板系統鋼平台、腳手架、內筒外架支撐體系、提升系統等部分均可實現重複利用，大大減少了材料的損耗。
效益分析
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的效益分析如下：
1.在超高層建築的施工中，鋼大模在架體內拆裝和提升既安全又快速，並節約了模板的材料費用，模板體系費用僅相當於國外同類模板價格的1/3，可節約費用1000萬元左右（德國PERI模板系統造價為1533.75萬元，該模板系統造價為505萬元）。
2.該模板系統完全實現了標準化和工具化，平均回收率可達26%，節約費用達130多萬元，符合綠色環保施工的相關要求，也符合可持續發展政策要求。
3.該模板系統解決了超高層高空墜落的施工隱患，施工工序、勞動組織系統化、規範化，提高了施工效率。使施工最快速度達到了2天/層，平均2.5~3天/層（德國PERI模板系統的施工速度平均為5~6天/層）。
4.由於內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統採用全封閉的施工作業環境，從而確保了上下交叉施工的安全，減少了施工安全防護設施費用，並且使得後期施工工序能儘早開始，縮短了施工總工期。
5.由於內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統的材料堆載量大，從而減少了垂直運輸施工材料的次數將近1/4，緩解了高空垂直運輸的矛盾。
6.模板體系在解決了超高層結構施工難題的同時還確保了工程質量與精度，經專業人員測量，東方明珠電視塔直筒體施工垂直偏差僅為1.5萬分之一。
7.該課題獲得多項發明專利和實用新型專利，發表了多篇學術論文，完成了多項企業標準，並且正在制定相應的地方標準，研究成果形成了統的自主智慧財產權，取得了社會效益。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
套用實例
《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》的典型工程實例見表2。
工程名稱 | 東方明珠廣播電視塔 | 廣州新電視塔 |
建築高度 | 468米 | 610米 |
建築面積 | 7萬平方米 | 11.41萬平方米 |
開工日期 | 1991年9月 | 2005年12月 |
竣工日期 | 2001年2月 | 在建 |
工法套用時間 | 1992年8月~1993年10月 | 2007年1月~ |
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《內筒外架支撐式整體自升鋼平台腳手模板系統施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。
