一种组合式悬挑脚手架在建筑施工中的应用分析

黄成俊 张建军

上海奉贤建设发展（集团）有限公司 上海 201499

前言

众所周知，在我国高层建筑中，型钢悬挑脚手架的型钢通常来说是采用专用的U形钢筋拉环或螺栓进行锚固，或者结构墙面采用穿墙螺杆进行工字钢的锚固。这两者悬挑体系都需在混凝土结构上预留洞口，后期采用微膨胀水泥进行封堵，由于施工工艺问题，会出现封堵口混凝土观感差，渗水等方面质量隐患，本文介绍了一种组合式悬挑脚手架，悬挑工字钢梁通过前期预埋在混凝土中的锚固构件进行连接，避免了在混凝土土结构中预留洞口这一施工环节，杜绝了渗水这一质量隐患，而且锚固构件可多次循环使用，不但能降低成本，还符合节能减排的建筑趋势。

1 工程概况

某工程位于上海市奉贤区，采用新型组合式工字型钢悬挑脚手架，一次悬挑搭设高度H=17.1m（号房层高2.85m，每挑6层），经验算，采用A48x3.0 mm钢管扣件搭设，立杆纵距La=1.5m，立杆横距Lb=0.8 m，立杆步距h=1.8m。栏杆、连墙件、斜撑等均按设计计算结果搭设。施工总荷载按施工层结构荷载3 kN/m2、非施工层2 kN/m2考虑，从上至下满铺3层脚手板，每层脚手板重按0.35 kN/m2。初步选择16号工字型钢梁，结构布置如下图1所示。

图1 悬挑脚手架示意图

2 该组合式悬挑脚手架施工关键技术分析

一般来说，悬挑式脚手架具备较好的安全经济效应以及有缩短工期的特点，本工程采用的组合式悬挑脚手架其是由型钢支承架、悬挑脚手架固定件（包括固定底板、固定套管、螺栓等）、扣件式钢管脚手架和连墙件等部分组成的一个整体，其主要原理是利用悬挑在建筑物上的支承结构去搭设满足施工需求的脚手架，最终将架体所受到的垂直方向的全部荷载通过悬挑支承结构（主要是工字钢梁）传递给号房的主体结构[1]，考虑到施工工期这一重要因素，达到架体施工与主体结构能同步施工的工程目标，在梁板混凝土浇筑前将事先焊接制作完成的锚固构件预埋在梁板内，与梁板混凝土一起浇筑（为防止混凝土浇筑、振捣时预埋锚固构件偏位，预埋时可用两根A10钢筋电焊进行固定），将两个工序进行搭接，节省了时间，也就达到了缩短工期的目的。

（1）悬挑型钢安装混凝土强度控制混凝土浇筑后同条件试块达到一定强度后方可拆除模板，并进行悬挑钢梁的安装；本构件委托上海师范大学力学实验室进行力学试验并得出结论：混凝土达到设计强度的70%后可以安装悬挑型钢；安装时可以借用外脚手架水平钢管做底部临时支撑，该阶段特别需要注意的是脚手架子上不得集中堆放货物；随着楼层的升高，混凝土强度也在增强，待混凝达到设计强度，并拉好拉杆后，可撤出底部临时支撑；脚手架的安装尽量做到与结构施工同步进行。

（2）选择剪力墙的合适位置，进行剪力墙模板固定依据方案预埋锚固件到指定位置，为防止浇筑混凝土时将悬挑钢梁预埋的锚固件震动偏位，可在预埋时将固定件用A12的钢筋电焊固定在梁板上；根据施工现场实际，并考虑到号房层高一般在3.0米左右，一般将悬挑脚手架的每挑分段高度控制在6层左右，使架手架的安全性和经济性更趋合理；为保证在浇筑砼时混凝土不渗入套管，可在安装定位好套管后，用木塞或者软物充填，待拆模后清理拔出，既可安装螺杆。

（3）脚手架撑拉杆件的安装施工人员一定要注意拉杆的松紧程度，尤其要避免杆件以及钢梁架发生变形的现象，采用的M24花篮螺丝拧紧外露需要超过3丝牙，并定期或不定期用力矩扳手进行监测；为加强挑架的稳定性以及安全性，安装立杆时特别需要注意架体应每隔6跨设置一根临时拉杆进行临时固定，拉杆外部要与立杆相接，内部要与主体结构进行固定，直到连墙件完全安装并且稳定后，才可视具体情况进行拆除[3]；在混凝土未达到设计强度前，也可以用下部脚手架临时支撑柱钢梁，增强悬挑架的安全性及稳定性，待达到规定强度后，再进行拆除；连墙件的横竖向顺序排列要均匀布置，应当与架体和结构立面相垂直，当现场施工中不能做到垂直时，要尽量向下倾斜，在布设时也要尽量地与架体主节点靠近。

（4）转角部位拉杆加密转角部位悬挑跨度局部可达到2.0～3.0m，此时可以采用两根M24拉杆进行拉撑，拐角部位两侧一般可设置工12连系梁（具体需进行验算后采用），连梁与悬挑钢梁焊接，以增加转角处的整体刚度，施工方案及现场施工中需要验算悬挑钢梁、预埋锚固件、拉杆、螺栓还有焊缝的受力情况，确保安全。

（5）螺杆回收预埋套管内的M24螺杆应派专人对行回收，尤其是晚上施工，光线不好，进行拆卸时一定按操作顺序来，不能乱拧、乱砸，以免螺杆等材料损坏；回收的螺杆应堆放在固定地点，统一要求专人清理、整理、挑选、修理，以便再次周转利用。

（6）其他注意事项工程所采用的材料必须经过检测合格方可使用；焊工及管理人员需持证上岗。

3 对该悬挑脚手架施工技术采取的控制措施

（1）技术管理措施悬挑脚手架由于其存在高度较高、重量较大、稳定性较差等问题，因此，施工中需要加固得安全可靠，或在设计时就采用特别的构造；挑架底部要硬隔离全面水平封闭，脚手架外按规定布设剪刀撑，架体每三个作业层面做全面水平封闭，以杜绝物体打击和坠落事故的发生；考虑到经济效益，挑架每次使用以后，都必须要进行清理修复、并且做防锈处理后入库储存；脚手架工程一般需要用到工字钢、槽钢、铁板、钢管、电焊条等多种材料，这些材料使用前必须进行质量检查，保证质量，有相关检测合格证明方可投入使用；在进行搭设以及拆除悬挑式脚手架的过程中，必须要设置临时围护并在醒目处悬挂警示、禁戒的相关标志，除此之外，项目部还需要指派专职人员对悬挑架进行监督保护[4]。

（2）组织管理措施依据相关规范，项目部要组织相关人员定期检查（结合日称巡查、专项检查），确保脚手架杆件的设置和连接符合构造要求，检查时应当检查杆件、连墙件和悬挑构件是否牢固可靠、是否与国家规范以及施工方案相符合；项目部要建立三级巡查制度，通过建立将每次检查结果汇总，限定时间、限定人员逐项落实整改并处理；在悬挑脚手架施工前，项目部要做好三级交底，特别要注意是，由于本挑架施工为新工艺，对现场施工作业的工人进行技术交底及安全交底要有针对性、准确性，这样才能确保施工人员明白施工的每道工序以及验收合格标准，这样施工的安全和施工的质量才能得到保证；根据相关规定还要不定期的组织劳务施工班组进行交底，明确成品及半成品保护意识和强化安全文明施工意识，最终以确保搭设并经项目部验收完成的悬挑脚手架不受到二次破坏[5]；悬挑梁要在距结构300mm和1200mm处设置两根长100mm的A25钢筋，均作为定位筋（确定脚手架横距，固定脚手架位置以防滑动的作用）；在进行具体的搭设时，选用的混凝土也需要符合相关的设计要求，混凝土供应单位必须要出具混凝土配合比报告、强度报告，在悬挑钢梁安装前需对同条件养护的混凝土试块强度进行检测，达到一定70%设计强度方可安装。

（3）架体的搭拆管理建筑物（构筑物）外架拆除之前，首先要做的是拆除外架上的安全网，然后进行集中堆放，再统一进行清洗，严禁边拆外架边拆安全网的违规作业和乱堆乱放的不文明施工情况的发生；脚手架进行施工的荷载必须符合相关规范以及设计构造上的要求，严禁超出设计荷载以及在脚手架堆放重物使得脚手架局部受到集中荷载作用，而出现安全事故；脚手架的拆除顺序与安装顺序相反，拆除时应按自上而下的顺序先搭的后拆，后搭的先拆这一原则逐步进行脚手架的拆除施工作业，以“一步一清”的原则进行安全文明施工；悬挑脚手架施工中要使用防锈处理的顺直的无裂痕钢管，该钢管需符合国家相关规范，并经检测合格后方可使用，从保证结构稳定性、耐久性和安全性考虑，悬挑脚手架使用的斜撑和悬挑钢管必须是专用材料，项目管理人员要严格包好质量关，对不合格材料坚决退场处理；最后需要注意的是悬挑架一次搭设高度需要要通过严谨、科学的设计与计算确定，一次搭设高度过大，不但会增加架体的安全隐患与不稳定性，而且增加架体高度必然会加大材料的投入，超过一定高度还需要专家论证，从而额外增加工程的造价[5]。

4 几点应用体会

随着我国城市化进程的飞速进行，高层建筑数量也在日趋增加，为满足工程建设需要，悬挑脚手架应运而生，不同形式的悬挑架脚手架也越来越广泛的运用在建筑施工中。通过实际应用表明：①使用悬挑脚手架可弥补施工场地的局限性，施工单位通过合理选择施工方案、全面进行技术准备、有效控制施工材料和科学有效施工管理，可以达到不断的改进和提升悬挑架的施工质量与项目管理水平的目的[6]；②本文介绍的悬挑式脚手架能有效实现跟建筑结构之间的可靠连接，又避免了因在结构上开洞从而破坏原有的建筑结构这一缺点，具有简单美观的特点。同时科学的设计悬挑架及其锚固件，根据其受力形式，钢梁能够有效接收到脚手架的荷载，再传递到建筑结构上[7,8]，符合力学设计要求，根据建筑物的平面布置，在转角处可搭设不同长度、形式的悬挑支架脚手架，以适应不同凹凸部位的使用；③建筑工程施工现场工字钢梁一般是辐射型布设在建筑立面的转角处，按照受力形式的不懂悬挑脚手架可以分为三种（斜拉式、斜撑式、悬臂式），考虑到施工的便捷性以及成本的经济性（目前多使用的是斜拉式悬挑架即普通型钢悬挑钢丝绳斜拉[6]），本工程采用预埋构件，相比传统的采用U形钢筋拉环固定[9]（一般钢梁外挑1300mm，内部伸入2500mm左右，如下图2所示）可节省钢材60%以上，并且拧入锚固构件内的M24螺杆可以循环使用，可以降低能源消耗；④采用该组合式悬挑脚手架，由于无须预留较大洞口，只需预埋高强螺栓的套筒，因此木工支模方便、节省人工和材料、混凝土易振捣密实，在拆除脚手架时杜绝了渗水这一质量通病，混凝土不用开洞，楼地面无须预制杆和加强钢筋，楼地面平整方便，也即是提高了施工质量。

图2 U形钢筋拉环固定悬挑架简图

5 结束语

本文介绍了一种新型模板及脚手架施工应用技术，作为方案编制人（项目技术负责人）在审核通过的方案实施的过程中，要做到管理过程的动态跟踪，与方案不符的要及时纠正，在搭设完成后及时组织相关人员进行复核、验收，最终确保施工人员能够按照悬挑脚手架施工方案搭设并使用。本文介绍的组合式悬挑脚手架以施工方便，材料能够周转使用，并且搭设所需的工作量小，而且还不影响室外其他工序施工等特点，在建筑工程施工中得到了施工人员的认可，亦解决了其他形式悬挑脚手架面临的墙面渗水隐患这一通病。

[1] DGJ32/J121-2011.建筑施工悬挑式钢管脚手架安全技术规程[S].北京:中国标准出版社,2011.

[2] GB50017-2003.钢结构设计规范[S].北京:中国标准出版社,2003.

[3] JGJ130-2011.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国标准出版社,2011.

[4] GB50009-2001.建筑结构荷载规范[S].北京:中国标准出版社,2001.

[5] 吴烨,沈涛,田忠翔,等.悬挑脚手架施工技术在高层建筑工程中的应用[J].住宅与房地产,2016,(18):166.

[6] 刘红晓.高层建筑工程中悬挑脚手架的施工技术[J].四川建材,2014,(2):240-241.

[7] B50010-2010.混凝土结构设计规范[S].北京:中国标准出版社,2010.

[8] 范楚暄,叶燕华,李世歌.悬挑脚手架型钢悬挑梁的设计计算[J].建筑技术,2013,44(8):754-757.

[9] 闫乃奇.谈如何改进悬挑外架锚环的施工方法[J].山西建筑,2016,(36):125-126.