仿古塔型建筑外墙悬挑脚手架搭设技术探讨

高 健

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 工程概况

天汉楼项目位于陕西省汉中市汉台区，为仿汉代建筑风格大型建筑，外观为楼阁式仿汉建筑，主要功能包括旅游观光、休闲娱乐、文化展示、交流体验及会议等。主楼坐落在三层台基之上，建筑面积约1.1万m2，基台建筑面积约2.2万m2。上部结构外观为6层塔型，内部实为14层结构，总高度73.6m。主楼上层结构施工时，六层（结构标高29.60m）以下及裙楼已搭设落地式双排钢管脚手架完成施工，六层（结构标高29.60m）以上楼层需进行悬挑脚手架施工。截至编写文章前，天汉楼所有外架均搭设完成，外形美观且满足施工使用功能，具体如图1所示。

图1 天汉楼主楼示意图

2 施工难点

（1）仿古塔檐口外挑尺寸较大，混凝土外檐结构长度达3.5m，最外缘比下层楼板外挑多出1.2m，按常规型钢悬挑架搭设型钢悬挑长度过大。且外檐存在方椽等造型，脚手架搭设难度较大。

（2）该建筑为塔型建筑，6层以上结构并非上下垂直，造型下大上小，结构增加两层往内收缩一次，外檐等结构随着层数增加相应往内收缩，悬挑架搭设时应根据外檐结构变化做相应调整。

（3）12～14层外檐结构发生变化，顶层外檐高度变大，与下部结构存在差异，不能完全按下部悬挑外架方式搭设。

（4）楼层内部结构与外部型钢悬挑脚手架距离较远，连墙件固定位置较远，架体稳定性较差。

3 架体初步设计

该工程六层（结构标高29.60m）以上除12～14层为3层一外檐外，其余为2层一外檐。且由于每层外檐均会往内收缩0.8～1m不等，因此悬挑脚手架搭设不能一次搭设过高，应以2层一挑为宜。

根据施工图纸，天汉楼四周设置了一圈八角柱，柱高为两层层高，施工时分两次浇筑。在搭设悬挑脚手架前，第一层八角柱已施工完成，且强度满足要求，可以作为悬挑脚手架固定点使用。针对该工程6层（结构标高29.60m）以上悬挑脚手架的施工方法进行了4次方案设计。

方案一：常规悬挑脚手架方法。主梁采用16#工字钢，工字钢长度为6.075m，悬挑长度为2.7m，锚固长度为3.375m，符合锚固长度÷悬挑长度≥1.25要求，U型锚环按规范要求设置，第一道锚环设置在楼板边缘往内30cm结构梁内，钢丝绳采用φ14mm（6mm×19mm）按规范要求设置，连墙件通过混凝土梁预埋进行拉结及八角柱拉结进行固定，具体如图2所示。方案评价：（1）此方法型钢悬挑长度较大，正常部位悬挑长度达到2.7m，阳角位置工字钢悬挑长度更大，达到3m以上。采用16#工字钢，型钢抗弯计算强度σ不符合要求，且《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2011）要求一般钢梁悬挑长度不宜超过3m。当地市场主流工字钢为16#，若加大工字钢型号，不经济且高空吊装拆卸也较为困难。若采用钢丝绳卸载，经过计算，提高钢丝绳的直径和公称抗拉强度也可满足要求。然而根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2011）要求，钢丝绳不参与悬挑型钢受力计算，故采用钢丝绳卸载方法不符合要求。（2）施工安全无法保证，悬挑脚手架内侧立杆与结构楼板之间空隙间距过大，达到1.5m，施工中存在较大安全隐患，且架体与结构距离过远，稳定性较差。经分析，此方法不可取。

方案二：减小型钢悬挑长度，架体立杆穿过结构外檐。主梁采用16#工字钢，工字钢长度为3.375m，悬挑长度为1.5m，锚固长度为1.875m，符合锚固长度÷悬挑长度≥1.25的要求。U型锚环与钢丝绳设置同方案一，具体如图3所示。方案评价：（1）此方法外檐施工较为困难，外檐结构施工需穿过架体，部分结构已伸出架体之外，施工极为不便。（2）部分外檐悬于架体之外，脚手架整体外观感官较差，脚手架无法遮挡所有结构，存在很大的施工安全问题。（3）脚手架拆除后，外檐留置的脚手眼处理困难。经分析，此方法不可取。

图2 方案一示意图

图3 方案二示意图

方案三：悬挑脚手架在方案一的基础上减小悬挑长度，悬挑架檐口部位以上采用单立杆防护架形式。主梁采用16#工字钢，工字钢长度为5.175m，悬挑长度为2.3m，锚固长度为2.875m，符合锚固长度÷悬挑长度≥1.25的要求。U型锚环与钢丝绳设置同方案一，具体如图4所示。方案评价：（1）此方案悬挑长度减少40cm，仍存在悬挑长度过长问题。（2）悬挑脚手架内侧立杆与结构楼板之间空隙间距过大，达1.1m，施工中存在较大安全隐患。且架体与结构距离过远，稳定性较差。经分析，此方法也不可取。

方案四：综合以上三种方法，主梁采用16#工字钢，工字钢长度为3.375m，悬挑长度为1.5m，锚固长度为1.875m，符合锚固长度÷悬挑长度≥1.25的要求。外侧架体在第二步斜挑出一排立杆，组成三立杆架体，檐口部位以上采用单立杆防护架形式。U型锚环与钢丝绳设置同方案一。同时通过八角柱和结构预埋设置两层拉杆，第一道拉杆距离根据每两根八角柱间距设置两道，具体如图5所示。方案评价：此方案既减小了型钢悬挑长度，避免了脚手架立杆与结构楼板之间空隙过大引起的施工安全隐患及架体稳定性差等问题，又保证了施工正常的作业条件。经分析，可采用此方案。

图4 方案三示意图

图5 方案四示意图

4 架体方案

4.1 架体概况

该工程六层（结构标高29.60m）以上根据结构特征分成5段搭设，其中56.30～60.20m施工段采用落地脚手架，其余4段采取型钢悬挑脚手架方式。29.60m以上脚手架类型如表1所示，56.30～60.20m落地脚手架如图6所示。

表1 29.60m以上脚手架类型

图6 56.30～60.20m落地脚手架示意图

悬挑层脚手架设置分平直部分和阳角部分，阳角部分采用槽钢焊接联梁悬挑。悬挑脚手架主要技术参数如表2所示，29.60m以上悬挑脚手架如图7所示。

表2 悬挑脚手架主要技术参数

4.2 工艺流程

图7 29.60m以上悬挑脚手架示意图

（1）型钢悬挑脚手架（平直部分）。预埋件设置→安装悬挑主梁→悬挑主梁上下支撑杆件设置→立杆定位点设置→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→横向水平杆→纵向水平杆(格栅)→连墙件连接→剪刀撑→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。

（2）型钢悬挑脚手架（阳角）。预埋件设置→安装悬挑主梁→悬挑主梁上下支撑杆件设置→固定联梁→立杆定位点设置→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→横向水平杆→纵向水平杆(格栅)→连墙件连接→剪刀撑→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。29.60m以上悬挑脚手架平面如图8所示。

图8 29.60m以上悬挑脚手架平面示意图

4.3 节点设置

（1）连墙件。该工程塔形结构外侧周边无墙体，连墙件设置分为三种类型。①悬挑脚手架首层连墙件按照三跨要求提前在混凝土梁中预埋钢管管件；②悬挑脚手架第二层连墙件位置根据结构外围28根八角柱设置抱柱，搭设外架时，八角柱下半部分已浇筑完成，可满足悬挑架连墙件设置条件；③悬挑脚手架第三层连墙件位置设置在外檐根部附近，可通过提前预埋钢管设置管件。

（2）锚固螺栓。①型钢悬挑梁固定端采用2个钢筋拉环或锚固螺栓与建筑结构梁板固定；U型螺栓上部采用双螺帽固定，螺栓伸出上部螺母长度不小于3倍螺距长度。②钢筋预埋至混凝土板、混凝土梁底部，每侧平直段不小于0.6m。③U型螺栓预埋至梁板底部，2根1.5m长直径18mmHRB335钢筋放置Φ18mmU型筋上部。④钢筋拉环、U型螺栓与悬挑梁间隙用木楔楔紧。⑤锚固处楼板上预先配置用于承受悬挑梁锚固端作用引起负弯矩的受力钢筋。锚固螺栓连接如图9所示。

图9 锚固螺栓连接示意图

（3）转角处悬挑梁设计。在悬挑层的阳角、阴角等转折部位，经计算确定悬挑架的参数，必须符合规范要求，采取可靠的构造措施保证安全。该工程在建筑结构角部，工字钢梁采用扇形布置，靠近角柱两侧工字钢加长，在两悬挑工字钢上面设两道横向12.6#槽钢联梁，联梁上立转角立杆。以保证悬挑架角部脚手架搭设。天汉楼29.60m以上悬挑脚手架搭设完成效果如图10所示。

5 结束语

文章探讨了天汉楼6层（结构标高29.60m）以上悬挑脚手架的搭设方法，对各种方案进行了对比优化，比选出了相对较好的方案，克服了塔型建筑结构复杂、造型多样等难点，结果证实此方案在理论上可行。在其后的工程实践也进一步证明，严格按照该方案进行施工，能够有效保证施工的安全顺利进行。文章一方面可为天汉楼的施工提供指导，另一方面也可为今后类似仿古建筑外墙脚手架工程的施工提供实践经验。

图10 天汉楼29.60m以上悬挑脚手架完成图