悬挑式外脚手架高层建筑搭设技术的应用

李玉宾

（贵州逢源恒通工程项目管理咨询有限公司，贵州 贵阳 550001）

1 工程概况

优品新城39#、40#、41#、50#楼及地下室工程为4 栋高层，其中39#楼一、二单元为31F/-2F，建筑面积约29318.36m2，40#楼为30F/-2F，建筑面积约27598.20m2，41#楼为31F/-2F，建筑面积约28527.72m2，50#楼为33F/-2F，建筑面积约27957.69m2，总建筑面积约：113401.97m2。本工程为桩基础，框支剪力墙结构设计，安全等级按二级设计，使用年限50a，建筑抗震设防按丙类设计。本建筑属于商业+高层住宅楼，框架剪力墙结构结构，各单体工程凸窗较多，受力状况较为复杂，无形中增加了架体节点的施工处理难度。为此，本高层建筑工程应将细部构造处理作为悬挑外脚手架搭设施工质量控制的重点。

2 施工方案设计

结合脚手架设计原则以及本高层建筑工程实际情况，充分借鉴“优品新城36#、37#、38#、49#楼及地下车库”施工经验，决定采用如表1 所示的脚手架施工方案。

表1 优品新城39#、40#、41#、50#楼及地下室工程脚手架方案

3 悬挑式外脚手架的搭设要点

3.1 搭设控制要点

将长3.0m、按1.5m 间距设置的工字钢从墙体预留大孔洞穿出并与外墙面垂直而悬挑出1.5m，工字钢里端则伸入预埋吊环24.5m，此后将吊环锚固于混凝土板内，并塞入木楔使其稳固。本工程在不同施工层中2 套工字钢梁交替搭设。考虑到外架结构的刚度和稳定性，在工字钢两侧加设Ф48 钢管和扣件，并通过钢丝绳牢固加固。将2 根扫地杆横卧于工字钢上表面与墙体相距0.5m、1.4m 的位置，并将双排钢管架立杆按1.5m 间距搭设在扫地杆上，将立杆按设计要求及于顶层板面底相差30cm的距离插至工字钢固定。下一个断层材料的拆除应待上一隔断层三层搭设完成后循环进行[1]。外排架上每间隔5 跨设置一道竖向剪力撑，并保证斜杆和地面呈50～60°的夹角，在拆除时应先在距离外墙2.0～2.5m 范围内搭设安全护栏再进行隔断层拆除。

拉钢索用钢筋环预埋于5、9、13、17 层顶板，钢丝绳钢索一端固定在距离工字钢悬挑端头10cm 位置，另一端固定在本层结构框架梁顶。钢筋吊环在浇筑混凝土结构内钩住梁内钢筋预埋的时间应控制在40d 以上，混凝土浇筑3d 或拆模2d 后用钢丝绳倒链收紧工字钢底和立杆节点，并用花篮螺丝将卡头处扎紧，在双排架搭设的过程中还应以保证立杆和工字钢不脱离的标准继续收紧钢丝绳。

安装好工字钢支座后，按照设计技术要求进行脚手架立杆、水平杆、扫地杆及连墙杆的依次搭设，脚手架立杆纵横距分别为1.5m 和0.8m，步距2.0m，为保证脚手架整体性能，其底部立杆采用长度不同的钢管并对接，确保其接头在高度向错位50cm 以上，在同步同跨内不能出现相邻的接头。将直径Ф25、长≤15cm 的钢筋头焊接在立杆底部工字钢上，再增设纵横向扫地杆并与立脚点杆相连。

剪力撑连续设置在脚手架外侧立面，并采用搭接方式完成其斜杆接长，对于搭接长度超出1.0m 的斜杆，应通过至少3 个旋转扣件予以固定。采用旋转扣件将剪力撑斜杆固定于横向水平杆的外端头或立杆处，并将扣件中心线和主节点距离控制在15cm 以内，剪力撑单位宽度应至少为4 跨（或6.0m），剪力撑斜杆和地面应当形成45～60°的夹角。

3.2 材料选择

本工程选用材质符合《直缝电焊钢管》（GB/T13793-2016）规定的普通钢管，单根钢管的质量应控制在25.5kg/根以内，钢管材料表面必须光滑洁净，不能出现毛刺、裂缝、划痕、结疤、锈蚀、错位等质量瑕疵，并在施工开始前进行现场质量检验，将钢管材料的壁厚、内外径、弯曲变形、端面等参数偏差控制在设计技术要求及相关规范范围内，并按要求涂刷防锈漆，并每年进行锈蚀情况的定期检查。

除钢管材料外，高层建筑悬挑式外脚手架搭设施工对扣件材料也有较高要求，必须选用性能、质量均符合《钢管脚手架扣件》（GB 15831-2006）要求且经检验验收的扣件。待扣件材料进场后还应进行抽样复检，并在使用前逐个挑选，不得使用螺栓滑丝、弯曲形变、裂缝等扣件，当施工过程中螺栓拧紧扭力矩高达35kN·m 时[2]，应防止扣件发生破坏。

3.3 稳定及安全验算

3.3.1 工字钢安全验算

本工程悬挑式外脚手架搭设施工过程中工字钢设置间距1.5m，钢管架搭设高度15.5m，Ф48 钢管设计重量40.5N/m，扣件重量10N/个，长3.0m*宽25.0m 的竹板架重80N/个，按照《建筑安装工人安全技术操作规程》（原国家建总工局(80)建工劳字第24 号）的规定，在施工荷载为2700 N/m2的情况下，若超载系数为2.0，动力系数为1.3[3]，则工字钢所承受的竖向荷载W 为：

式中：W1- 钢管重量（N），取3564N；W2- 附加荷载（N），取2650N；W3- 扣件重量（N），取245N；W4- 竹板架重量（N），取460N。

经计算，工字钢所承受的竖向荷载为17989.4N，工字钢结构自重18.0kg/m。在结构自重及施工荷载等的影响下，工字钢的受力模式可以简化为悬挑构件结构，支座处弯矩达最大值。

施工荷载影响下工字钢弯曲强度f1按下式确定：

式中：Mx、My- 相同截面绕x 轴和y 轴的弯矩，考虑到工字钢x 轴主要受弯矩的影响，所以Mx取15120.5Nm，My为0；Wnx、Wny-x 轴和y 轴的净截面模量，通过查净截面模量表可得Wnx取102N/cm2；rx、ry- 截面塑性指数，rx取1.0。

通过计算可得，本工程施工荷载影响下工字钢弯曲强度为148.24N/mm2，而本工程所使用工字钢为3 号钢，其设计抗弯强度值为215N/mm2，比其弯曲强度计算值大，表明：工字钢在最大施工荷载影响下符合安全要求。

3.3.2 钢丝绳强度验算

本高层建筑工程简支梁设置在悬挑架工字钢端部斜拉钢丝绳后，钢丝绳倾角不小于60°，其安全系数3.5，且破裂拉力换算系数取0.85，根据对钢丝绳设计强度的计算可得出其所允许最大承载拉力值为125kN，符合设计要求。

4 结论

悬挑脚手架结构主要运用悬挑承力系统多次进行高层外脚手架的分段，并不断向高层建筑结构卸荷传力，使悬挑式外脚手架能自成体系，既满足高层建筑脚手架搭设要求，又可根据工程实际进行脚手架分段式拆除、翻搭，并根据高层建筑搭设高度和施工需要选择不同结构形式的悬挑承力结构，对于各种类型和高度的建筑施工均较为适用。结合工程实践，悬挑式外脚手架承力方式还可以与高空悬挑支模等特殊支模施工结构相结合，以发挥更高的工效。