高层建筑悬挑外架设计及施工探讨

梁 斌

(北京铁城建设监理有限责任公司，北京 100049)

1 工程简述

某住宅小区工程，包括9个单体建筑和地下3层联体地库及人防工程，总建筑面积15.8万m2,其中,1号楼地上为11层,4号楼地上为18层,工程结构形式为剪力墙结构，由于住宅建筑外墙凸凹不平,外脚手架搭设时难度较高,为了满足施工需求；该工程外脚手架选用落地式脚手架和悬挑式脚手架。

2 外脚手架的架体设计

根据实际工程项目的结构特点，综合考虑工程施工的安全性和可操作性，以及工程项目工期、成本等多方面因素，制定出各楼座的具体外脚手架的悬挑方法。如：1号楼北、西侧从地库上搭设落地式脚手架至7层楼板悬挑层；南、东侧在2层楼板做一次悬挑，二次与北、西侧同一层做悬挑；4号楼南、西侧从地库上搭设落地式脚手架至8层楼板悬挑层；北、东侧在2层楼板做一次悬挑，二次、三次与南、西侧同一层做悬挑。悬挑脚手架搭设高度控制在6层以内，高度不超过20 m。

2.1 脚手架搭设要求

悬挑脚手架步距为1.8 m，外排立杆每步设置两道拦腰防护杆及每0.6 m设置一道拦腰防护杆；脚手架纵距为1.5 m。北侧平窗处脚手架横距0.9 m，内杆距外墙0.35 m；南侧凸窗处脚手架横距0.6 m，内杆距外墙0.95 m；搭设高度控制在20 m以内；架体连墙件设置为两步三跨；脚手板采用木跳板，每两步设置一层脚手板，同时，施工层数不得大于两层；挡脚板选用木挡脚板。

脚手架安全等级为二级。外立面每4根～6根立杆必须搭设剪力撑，剪刀撑以45°～60°角连续设置搭设。所有立杆和横杆钢管涂刷黄色油漆，剪刀撑涂刷红白相间油漆，长度为400 mm。

2.2 悬挑工字钢搭设要求

悬挑梁的支承点必须设置在结构梁以及楼板上，严禁设置在外伸的阳台或者其他出外墙上的悬挑板，在外墙处的楼板与悬挑工字钢之间放置2 cm以上的硬质楔子，尤其是在空调板的位置必须使悬挑工字钢产生1%～2%的起拱。悬挑工字钢尺寸如图1所示,其中L1为悬挑长度，L2为锚固长度，L3为内立杆距墙距，Lb为立杆横距，工字钢悬挑固定段的长度不得小于悬挑段长度的1.25倍。存在外伸阳台或悬挑板的情况下，通过计算满足锚固长度的情况下，悬挑支承点的位置仍需设置在结构梁上，不得设置在阳台上。穿墙处木制盒子尺寸为20 cm×25 cm。

悬挑工字钢采用焊接接长时，应按等强度标准连接，焊缝质量必须满足一级焊缝的要求。悬挑梁工字钢按架体立杆位置对应设置，悬挑工字钢梁节点见图2。

2.3 悬挑梁的工艺要求

本工程悬挑架主梁采用16号工字钢，每一纵距设置一根工字钢。在平面转角处，当立杆下不能设置工字钢悬挑梁时，增设纵向工字钢，主梁与次梁采用焊接连接。

在3号、4号楼北侧楼梯间位置，首先用两根长6 m的18号工字钢东西向放置，穿过楼梯间墙做支撑，南北向18号工 字钢放置在东西向工字钢上做悬挑主梁，两者用20 cm宽锚环进行锚固，悬挑端放置16号工字钢做次梁，次梁与主梁进行焊接连接。

在3号、4号楼南侧有飘窗的位置，悬挑板宽度为600，悬挑梁及悬挑架体布置如图3，图4所示。

本工程采用常规悬挑工字钢的施工方法。即向上搭设一层高度的脚手架，待本层竖向模板拆除后2 d方可进行钢丝绳拉结，在固定好工字钢、钢丝绳拉结完毕后才可拆除这一层脚手架，重新在工字钢悬挑梁上搭设悬挑脚手架。

用于锚固工字钢悬挑梁的U型螺栓采用φ20圆钢冷弯成型，底部宽度为150 mm，螺栓丝扣长度不得小于120 mm；角钢采用L63×6长度为260 mm，按标准采用机械加工开孔后使用。U型螺栓应预埋至板底层钢筋位置，并与底层钢筋绑扎牢固，U型螺栓与工字钢间隙用硬质木楔楔紧。U型锚环节点图见图5。

2.4 卸荷钢丝绳的拉结

工字钢悬挑梁外端必须设置钢丝绳与上一层建筑结构倾斜拉结，每个工字钢端部都需要用钢丝绳拉结卸荷；尤其是3号、4号楼北侧楼梯间位置处。钢丝绳不参与悬挑工字钢梁受力计算，而且直径不小于16 mm。

本工程采用φ16 mm镀锌钢丝绳，在上一层窗下墙上或下反梁上留取穿钢丝绳的孔洞，钢丝绳上部拉结点采用钢管固定，同时；在墙上放置防磨损垫片。悬挑工字钢梁端部10 cm范围内的底面焊接垂直于腹板方向的短钢筋，作为钢丝绳定位。除此之外，也可在上层下反梁上预埋短钢管，钢丝绳拉结在钢管上。钢丝绳在拉结时，必须避开大小横杆，防止钢丝绳与横杆受力。另外，为了防止混凝土产生掉角等现象，拉结钢丝绳时要求混凝土强度达到40%以上。钢丝绳斜拉处理见图6。

2.5 结构楼板厚度不足120 mm板厚的处理

工字钢悬挑梁锚固位置楼板厚度不足120 mm时，将锚固螺栓周围600 mm范围内设置双层双向φ8@150钢筋网片，当板厚超过120 mm时，只需在转角处锚固螺栓周围600 mm范围内设置双层双向φ8@150钢筋网片。

2.6 脚手架连墙件的设置

脚手架连墙件采用两步三跨的方式设置。在南侧有凸窗的位置连墙件采用斜抱窗角的方式或者采用夹住窗户的方法，内外设置一根钢管；其他位置，采用在相邻空调板上预埋短钢管，做连墙件。在无窗户的位置，例如东西山墙处，连墙件采用在墙上预留65 mm PVC套管，将圆钢管伸入套管中，在墙内外各锁一根圆钢管，是连墙件既可承受拉力，也可承受压力。北侧平窗的位置，在楼层板下的梁里预埋短钢管做连墙件与斜抱窗角的结合方式。所有方式必须满足两步三跨的要求，在悬挑架与落地架竖向交界处，最外排立杆或向内一跨的立杆必须设置连墙件，避免拆除落地架后形成不封闭架体使悬挑架受力不稳。并且在此处，落地架与悬挑架在横断面应断开，不得相连(见图7)。

2.7 出屋面外檐处外架的搭设

出屋面外檐口处的外架，应在距离檐口一步的距离处向外做45°斜向支撑，上部只需做单排脚手架，单排脚手架距外檐口边为350 mm。单排脚手架与屋面梁处预埋好的圆钢管进行连接。单排脚手架应既满足操作架，也满足安全防护架的要求(见图8)。

3 悬挑式脚手架施工顺序

量测悬挑工字钢预埋点→预埋悬挑锚固螺栓→布置工字钢并固定→焊接工字钢→搭设底层大横杆→搭设内、外立杆→依次按步距搭设大小横杆→搭设外立杆平面剪刀撑→设置脚手架连墙件→满铺脚手板→挂密目安全网→拉结卸荷钢丝绳。

4 悬挑式脚手架搭设注意事项

1)搭设脚手架前应对架管进行仔细筛选，不同长度规格的钢管要分别堆放，严格按施工方案要求的长度选用，以保证外脚手架架体安全、美观；脚手架架体与马道连接处需要留出足够尺寸的通道口，横杆断开，立杆不得断开。2)脚手架立杆在竖立时应做到纵向成线、横向成方，立杆自身垂直。3)脚手架架体中的大横杆上、下横杆的接头位置应错开布置，必须放置在不同的立杆纵距中。4)脚手架架体中的小横杆应贴近大横杆布置，在大横杆之上并用直角扣件与立杆扣紧连接。5)脚手架的外立杆平面剪力撑的搭设要与水平面保持在45°～60°的倾角满布搭设；同时，还应在整个外侧立面高度和长度范围内连续设置并搭设剪刀撑。6)悬挑 工字钢设置必须严格按照总平面图布置，在确保脚手架架体满足搭设质量要求的前提下，保证外脚手架整体美观，分布均匀，同时，还有达到标准化要求。7)悬挑工字钢放置严禁直接落于阳台及其他小悬挑混凝土板上。8)外脚手架操作层脚手板的铺设应满铺，并且铺设稳固，距墙面尺寸应小于50 mm；脚手板对接铺设时，应在脚手板端头设置踩脚杆。脚手架的搭设和拆除的安全、技术要求必须满足相关规范要求。脚手架外侧采用密目安全网封闭。9)脚手架悬挑工字钢梁在安装时，若安装主梁与次梁之间有空隙，必须按照空隙大小焊接短钢筋棍(数量依据铺设工字钢表面而定，并至少2根)。焊接位置必须满焊，以保证架体稳定。

5 结语

脚手架搭设是根据高层建筑工程项目的结构特点及结构形式的不同，选择不同结构类型的脚手架；现结合工程实例对悬挑式脚手架进行分析和探讨，提出悬挑式脚手架的架体设计及悬挑式脚手架在搭设过程中的注意事项；让人们对脚手架搭设有一个更好的、更加全面的了解，为今后高层建筑工程施工及悬挑式脚手架搭设提供一些借鉴。