高空大跨度悬挑脚手架在某高层住宅施工中的应用

骆骏，余政兵

（1重庆建工集团第十一建设有限责任公司 重庆 400050 2重庆建工集团第四建设有限责任公司 重庆 400020）

高空大跨度悬挑脚手架在某高层住宅施工中的应用

骆骏1，余政兵2

（1重庆建工集团第十一建设有限责任公司 重庆 400050 2重庆建工集团第四建设有限责任公司 重庆 400020）

本文以某高层住宅项目为例，重点对高空大跨度悬挑脚手架的设计与施工进行介绍。本项目采用吊拉式悬挑型钢承力架作为悬挑脚手架的支承架，通过计算分析，并考虑各节点的构造措施，设计出完整的悬挑脚手架方案，在工程中得到良好的应用。本文还对比两种计算模型的内力与挠度计算结果，说明对钢丝绳采取的不恰当收紧措施会导致悬挑承力架的内力和挠度发生显著的变化，实际工程中应予避免。

悬挑脚手架；大跨度；吊拉式

1 工程概况

某高层住宅位于重庆市江北区北滨路，结构形式为剪力墙结构，共33层，结构高度为99.6m。抗震设防烈度为6度，基本风压为0.4，地面粗糙度为C类。因建筑造型的需要，在33层上设置悬挑钢结构屋面，其外悬挑长度较大，距建筑边缘最大距离为3.6m。根据施工需要，需搭设跨度为4.6m～5.0m的悬挑施工外架。该悬挑结构施工荷载大，悬挑支承结构较为复杂。

2 脚手架施工方案的选择

在悬挑结构脚手架体系中，常用于支承上部脚手架的悬挑型钢支承架有4种[1][2]：一是悬臂梁式悬挑型钢承力架，二是吊拉式悬挑型钢承力架，三是下撑式悬挑型钢承力架，四是撑拉结合式悬挑型钢承力架。悬臂梁式型钢悬挑承力架，构造简单、搭设方便、不需要考虑水平方向的约束、安全性高，但承载力较低；吊拉式悬挑型钢承力架具有较高的承载力，但采用钢丝绳作拉杆时承力架变形较大；下撑式悬挑型钢承力架整体性好，承载力较高，但受压杆稳定的影响，承载力通常较吊拉式的小，用钢量较大，竖向荷载经承力架传递，在支座位置产生水平作用力，需要额外施加水平约束；撑拉结合式悬挑承力架具有较高的承载力，承力架的超静定次数的增加，提高了脚手架体系的的安全性，但难以控制斜拉杆与斜压杆间的协同工作程度。

本工程最大悬挑长度为4.6m～5.0m，悬挑跨度较大，施工荷载较大。对比几种悬挑型钢承力架方案后，决定采吊拉式悬挑型钢承力架作为脚手架的支承架，支承架下部架设钢管支架作为安全储备。

3 脚手架施工方案

采用[16槽钢作为悬挑横梁，悬挑槽钢间距1000mm，悬挑支架下部的钢管支架斜撑采用Φ48X3.5双排钢管，水平杆与斜撑连接采用双扣件连接或三扣件连接。采用Φ21.5的钢丝绳将悬挑横梁拉结于上层边梁上。为保证钢结构施工人员和钢结构下方行人的安全，悬挑承力架从30层开始搭设。型钢支承架上搭设扣件式脚手架，架管采用Φ48X3.5钢管，立杆纵距1000mm，立杆横距1000mm，步距1500mm。脚手架的搭设高度为10m。悬挑型钢脚手架体系见图1。

图1 悬挑结构脚手架体系

4 悬挑结构脚手架体系计算

4.1 荷载计算[3]

作用在脚手架上的荷载分为永久荷载与可变荷载。脚手架承受的荷载计算如下：

4.1.1 单根立杆承受的永久荷载计算

（1）立杆承受的结构自重标准值NG1k，每米立杆承受的结构自重标准值为0.1291kN/m。

（2）立杆承受的脚手板自重标准值NG2k，竹串片脚手板自重标准值为0.35kN/m2（脚手板铺3层）。

（3）立杆承受的栏杆与挡脚手板挡板自重标准值NG3k，栏杆、竹串片脚手板挡板自重标准值为0.14kN/m2（栏杆、脚手板挡板铺3层）。

（4）立杆承受的安全设施荷载自重标准值NG4k，安全网自重标准值为0.005kN/m2。

（5）立杆承受的由钢结构屋面的自重标准值NG5k。

4.1.2 单根立杆承受的活荷载计算

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和 （两个施工层）。

4.1.3 风荷载计算

作用于脚手架上的水平风荷载标准值按照以下公式计算：

4.2 立杆稳定性计算[3]

4.2.1 不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

考虑风荷载作用时，立杆稳定性也满足要求。

4.3 悬挑型钢承力架验算

4.3.1 悬挑横梁内力计算

吊拉式悬挑型钢承力架中悬挑横梁按照带悬臂端的连续梁计算。由于钢丝绳弹性模量较小，荷载作用下变形较大[2][5]，将其视为弹性支座k=5624.7kN/m，计算简图如图2所示。横梁采用[16槽钢，其截面惯性矩I=866cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2，自重标准值为qk=0.172kN/m，设计值为q=0.206kN/m。

图2 吊拉式悬挑型钢承力架计算模型图（单位：力kN、线荷载kN/m、长度m）

图3 内力图

不考虑风荷载作用时，型钢梁内力如图3所示。

4.3.2 悬挑横梁验算[4]

（1）悬挑型钢梁抗弯强度验算(压弯构件)：

式中，N为型钢梁中轴力设计值；Mx取型钢梁截面的最大弯矩。

悬挑型钢梁抗弯强度满足要求。

（2）悬挑型钢梁抗剪强度验算

式中，V为型钢梁中最大剪力值，V=16.11kN；

S为计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；tw为型钢腹板厚度；

悬挑型钢梁抗剪强度满足要求。

（3）悬挑型钢梁整体稳定性验算（平面内、平面外）平面内：

（4）悬挑横梁梁挠度验算：

悬挑横梁在荷载作用下挠度如图4所示。

型钢梁挠度满足要求。

4.3.3 钢丝绳验算

采用准21.5-6X37的钢丝绳，钢丝绳之间的荷载不均匀系数a=0.82，钢丝绳的钢丝破坏拉力总和Fg=243.5kN，钢丝绳使用安全系数K=5。

钢丝绳强度满足要求。

4.3.4 锚环验算

锚环强度满足要求。

4.4 搭设注意事项

采用吊拉式悬挑型钢承力架，当承力架挠度太大时，常通过预先收紧钢丝绳来减小承力架的挠度[3]，但钢丝绳收得过紧时，会导致悬挑横梁的计算模型发生变化。以本工程为例，若收紧钢丝绳后，悬挑横梁靠近结构梁边缘处不与结构梁接触，这时结构梁就不能给型钢梁提供支反力作用了，计算模型如图5所示，内力计算结果见图6。

图5 钢丝绳收得过紧时吊拉式型钢承力架计算模型图（单位：力kN、线荷载kN/m、长度m）

图6 计算结果

由图6可知，横梁内力和变形明显变大。因此在收紧钢丝绳时，应注意该措施是否会造成计算模型的变化，钢丝绳预先收紧应适度，否则应考虑其他减小挠度的措施。

5 搭设程序

外架搭设施工前，先选材，对严重锈蚀、弯曲变形、截面损伤的钢管等不得用于外架施工。外架搭设前，架子工专人用油漆将外架钢管刷成红白相间状的标识。

施工准备→预埋锚环及锚孔→安放槽钢悬挑装置→设置钢丝绳→设置纵向扫地杆→搭设→搭设横向扫地杆→搭设第一步纵向水平杆→搭设第一步横向水平杆→搭设连墙件 （或加抛撑）→搭设第二步纵向水平杆→搭设第二步横向水平杆→循环搭设立杆、纵横水平杆至设计标高→加设剪刀撑、横向支撑→铺脚手板→绑护身栏杆和挡脚板→挂安全立网。

6 结语

本工程悬挑部分虽然处于高空环境且悬挑跨度大，但本工程根据工程具体特点和条件，采用合理的悬挑脚手架方案和合理的力学模型，内力计算准确；采取了适当的构造措施保证脚手架各部分之间以及脚手架与主体结构间的连接可靠，使得施工质量和施工安全得到了保证，缩短了工期，同时节省了大量的人力和物力。

[1]武雷.观光水塔高空悬挑结构模板支架施工[J].施工技术,2005,(03).

[2]张建,忠徐义军.建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨[J].建筑安全,2010,（02）.

[3]JGJ130—2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[4]GB 50017—2003,钢结构设计规范[S].

[5]张根凤.高层建筑悬挑式外脚手架搭设技术[J].工程质量,2008,(15).

Application of Cantilevered Span HeightScaffold in Construction ofOne High-Rise Residential

Taking the program of one high-rise residential as an example,the author of the thesis focuseson introducing the design and construction of cantilevered span height scaffold.In this program,the hanging cantilevered steel bearing pull stand is chosen to be the bearing bracket of suspended scaffold.Based on the calculation,analysis,and the consideration of the shape andmeasures of each joint,a carefully thought-out plan regarding suspended scaffold isworked outwhich is applied in the engineering w ith perfect results.The author of the thesisalso compares the calculative resultsof internal forceand deflection com ing from two differentcalculativemodes in order to prove that improper tightening ofwire rope can lead to significant internal forceand deflection changes.Hence,they should be prevented in thepracticalengineering.

Suspended scaffold;greatspan;hanging pull

TU974

A

1671-9107（2011）05-0039-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.039

2011-03-28

骆骏（1965-），四川人，高级工程师，重庆建工集团第十一建设有限责任公司总经理。

余政兵，（1971-）重庆人，高级工程师，重庆建工集团第四建设有限责任公司副总经理兼总工。

余咏梅