悬挑脚手架在高层建筑施工中的应用研究

王苛楠 田炜

河南六建建筑集团有限公司 河南 洛阳 471000

引言

随着建筑科学技术的发展，许多行业开始出现大量高层建筑，在许多高层建筑施工中，采用悬挑脚手架不仅为机械施工的正常进行奠定基础，而且给工程项目带来新的技术问题。与同类型的一些施工工艺相比，悬挑脚手架施工工艺具有显著优势，在复杂高层建筑的施工中，传统落地脚手架由于施工周期长而显示出其弊端，而悬挑脚手架作为一种新型脚手架，以其操作简单、安全性高等优点在高层建筑施工中得到广泛应用[1]。

1 悬挑脚手架概述

悬挑脚手架主要用于建筑主体或装饰工程中，与旧的传统脚手架相比，悬挑脚手架是在楼层外双排脚手架基础上，增加了钢支撑截面，但是，对于建筑物的某些特定部分，例如阳台不能用作悬臂梁的支撑，在这种情况下，仅由型钢结构很难完全承受荷载，必须在型钢结构两端增加拉杆，以实现斜力。就压力而言，悬挑脚手架有其独特的特点，包括悬索钢结构和低牵引钢结构，对于悬索钢而言，应力极限完全取决于同一钢丝绳的性能，而钢丝绳在物理上属于柔性绳，很难准确确定其承载力的极值，当钢丝绳强度满足设计要求时，钢梁可能超过极限变形值，并超出安全范围。

2 悬挑脚手架类型

2.1 普通钢管悬挑式脚手架

在普通钢管悬挑式脚手架使用期间，为保证施工安全，施工人员多采用分段施工法，由于高层建筑施工高度从两层到六层不等，普通钢管脚手架在应用期间需要建造三角梁，旨在提高资源利用率。当第二节脚手架施工完成后，施工人员需要拆除脚手架，以便拆除隔墙，因此材料使用率相对较高。

2.2 型钢悬挑脚手架

型钢悬挑脚手架广泛应用于平墙施工中，高度一般为4～8层，横向型钢脚手架具有高阻力，这与型钢特性密切相关，该类型脚手架具有布置灵活、施工舒适、安全性高的优点，在实际应用中起着主导作用[2]。在高层建筑中，由于楼层相对较高，框架重量会随着楼层高度的增加而增加，从而导致钢材和型钢发生变形。

3 悬挑脚手架在高层建筑施工要点

3.1 搭建位置

目前，高层建筑施工系统主要基于国家建筑服务局发布的《脚手架施工技术规范》，在本规定范围内，各省详细规定仍存在一些差异，我省规定每个部分安装高度不得超过25m。在编制具体图表时，首先，必须根据经验制定每个区段悬挑脚手架的初步高度参数，并必须根据规则计算悬挑脚手架的物理特性，如果高度参数与物理性质有冲突，则不得通过验算，通过逐一调整参数，直到其强度和稳定性满足要求为止。同时，在悬挑脚手架施工前，应考虑风荷载对建筑物的影响，对于高层建筑而言，几乎所有的高海拔建筑，风荷载都是最关键的水平荷载，可以改变建筑的应力并引起结构位移，风荷载的影响也不例外，因为建筑物的高度增加，其风荷载也将逐渐增加。

3.2 钢管厚度

目前，在高层建筑施工期间应用悬挑脚手架所使用的钢管包括两种规格，即直径为48×3.5mm和直径为51×3mm，第一种建议用于一般施工系统。如今，中国建筑市场在使用钢管时仍以租赁为主，而租赁市场供应的钢管壁厚通常在3.0～3.2mm之间，许多壁厚即使在3mm以下，也无法满足标准要求。此外，材料使用多次后，由于腐蚀，管壁变厚，因此，希望在方案编制过程中充分减小钢管厚度，例如，带有3.5mm标记的钢管应按3.0mm厚度计算，或至少按墙的实际厚度计算，以确保施工人员的安全。

3.3 截面造型

悬挑脚手架在高层建筑施工中应使用型钢带，而不是普通钢管。目前，多数拖网梁采用普通梁和槽钢，由于普通梁具有双轴截面、截面对称、受力明显和直接导电等特点，因此可以广泛应用。在实际施工中可以发现，即使建筑物外表截面钢梁不是最长的悬臂，也可以位于两侧立杆的集中点，然而，在编制方案时没有考虑到这一问题，仍是根据一般位置计算的，这将不可避免地引起一定程度的安全问题。

3.4 斜拉钢绳

高层建筑施工中，由于高层建筑大多有18栋住宅建筑和其他相关公共建筑，尽管相同高度住宅建筑采用相同的工字钢布线和钢缆建造，但钢结构形式存在很大差异，主要是由于每个施工部门对钢丝绳受力能力有不同的计算，根据应力形式的不同，可以广泛应用牵引法，这种影响将直接影响应力模型以及截面钢梁的类型和模型，当考虑同一钢丝绳应力时，无须考虑钢梁前部锚固点的应力[3]。在具体计算中，型钢和钢丝绳的型号和规格分别根据以下两种情况确定，一是钢梁受力，钢丝绳不加下划线；二是钢丝绳受力，其破断拉力作为极限载荷，选择这两种情况的最终结果非常不同，其中柔性材料，如电缆不能用作结构的受力构件，在安装和使用悬挑脚手架过程中，即使钢丝绳已画线，不同钢丝绳的张力程度也不完全一致，如果完全按照悬挑脚手架结构计算，则钢截面选择应更为合理，钢类型的选择可能也会相应减少，因此，有必要将两种不同模型结合起来，分别应对钢丝绳和钢梁的荷载。

3.5 钢梁固定

高层建筑主体混凝土与钢梁之间的固定连接可采用不同的方法，如整体螺栓法、钢筋牵引法等，当牵引环用于连接时，牵引环至地板的深度应至少为钢筋直径的30倍，如果无法满足钢筋混凝土保护层的厚度要求，也可将拉伸环固定在下部钢筋平面的上部。同时，在牵引环上部的两个翼子板上可加两根标准钢筋，并与地板钢筋绑扎牢固，以保证牵引环不因受力而被拉出。

3.6 承载力验算

当型钢梁与主体结构连接固定时，脚手架的荷载应在型钢梁帮助下传递至结构支撑构件，如果悬挑脚手架太高或型钢梁太长，构件本身就会损坏，外框架最终会变得不稳定。在实际施工过程中，往往存在忽视支护构件控制计算的问题，当梁与板连接时，应根据经验计算强度和刚度。

3.7 抗风涡流

悬挑脚手架在高层建筑施工中，有些方案只是简单的框架高度大于40m，然而，采用什么样的墙体连接措施来抵抗倒转系统仍很难实施。我国目前尚缺乏相关参考数据，需要进行具体的计算，形成涡旋原因相当复杂，当定量分析不容易时，可通过在外部垂直面设置刚性斜杆并将其连接到主上部结构的结合部分来处理。

4 悬挑脚手架在高层建筑施工搭建顺序与安全措施

4.1 悬挑脚手架在高层建筑施工搭建顺序

悬挑脚手架在高层建筑施工中应按照以下顺序施工，首先严格检查悬挑脚手架使用的建筑，然后从拐角处安装搁板，架子和底座安装成功后，固定架子和小横杆，并检查所有结构是否符合技术要求，然后安装固定螺栓；其次当横截面安装完成后，应对整体进行测试，以确保连接件满足施工要求和工程标准；最后当整个施工完成后，必须对整个机架进行系统、完整的检查，确认每个部件的质量，这是确保悬挑脚手架安全施工的唯一途径[4]。

4.2 悬挑脚手架在高层建筑施工安全措施

要想进一步确保悬挑脚手架在高层建筑施工中的安全性，就需要建造投影支撑结构，并在完成墙体安装后才能拆除，在一般施工过程中，必须分工细致，无关人员不得进入工作区域，只有采取安全措施，才能防止人员坠落造成人员伤亡。同时，工程进度必须与施工密切配合，施工过程中墙体连接杆与脚手架的长度必须严格控制在2m以内，在框架结构和连接过程中，应确保脚手架的稳定性，在施工过程中，如果工作未在同一天完成，则必须中断作业，并确保已完成施工的稳定性。此外，悬挑脚手架拆除前需要进行技术沟通，了解项目施工现场的实际情况，包括地面障碍物等，并在建筑物周围设置新的警告信号，指派专人到地面指挥，通过协调和相互合作，以确保最大程度的项目安全，防止事故发生[5]。

5 高层建筑施工中悬挑脚手架施工方案

5.1 挑选合适的施工人员

在高层建筑施工前，相关设计负责人应根据相关规范和施工组织设计，向坡道施工人员提供技术沟通，任何项目的施工都由管理人员和施工人员共同控制，因此，在悬挑脚手架施工期间，有必要选择适当的管理和施工人员。同时，悬挑脚手架搭设前，必须向施工人员传达施工制度，并进行安全技术培训，确保安全。

5.2 严把材料质量关

悬挑脚手架施工需要许多材料，材料质量与整个项目质量有关。一般情况下，在施工过程中需要管道中钢材、钢管、铁丝、锚固钢等材料，通常，这些材料必须在进入现场前进行检查，首先核实相关质量证书和质量检验报告，并检查外观、尺寸、墙体厚度等材料指标[6]。原则上必须使用新的钢丝绳、圆钢、槽钢等材料，材料表面不得出现裂纹和孔洞，不得使用锈蚀严重的钢管，除扶手外，其他钢管应平直。

5.3 悬挑脚手架搭建要求

在高层建筑施工中应在施工前建立专门的施工制度，严格按程序施工，现场指挥必须有专人负责，悬挑脚手架施工人员经考试合格后方可上岗，作业过程中要注意安全，戴好安全帽，穿好防滑鞋，系好安全带。在使用悬挑脚手架过程中，严禁随意拆除墙体连接杆等安全系统，而在拆除架子时，应在相应建筑物下方放置警告标志，防止他人进入，以免坠落物伤人[7]。

5.4 悬挑脚手架搭设质量检查验收

悬挑脚手架搭设完毕后，必须进行施工质量验收。悬挑脚手架整体结构应符合设计制度的规定，单个部件尺寸可稍微修改，但应在规定范围内，必须重点检查机架上常见部件，整个框架水平偏差不得超过50mm，并定期验收和检查覆盖脚手架，以便于将来的维护和继续使用。

5.5 悬挑脚手架的拆除

高层建筑施工完成后，施工中使用的悬挑脚手架需要按照一定程序和较高顺序拆除，只有在拆除上部可拆卸钢筋后，才能拆除连接钢筋，拆除的附件必须安全有序地按一定顺序运至建筑物外，严禁在建筑物正下方抛掷钢筋。拆除过程中，现场设专人统一指挥，通力合作，禁止一人拆卸重型钢筋，以避免坠落和安全事故。

6 结束语

总之，悬挑脚手架具有结构简单、成本低、节省工期、安全稳定等优点，已广泛应用于高层建筑施工中，可以带来巨大经济效益。随着现代建筑市场的快速发展，高层建筑越来越多，对其施工技术提出更高的要求，与其他施工方法相比，悬挑脚手架投入的材料量较小，并且除了结构施工外，没有保护高空架设的程序，虽然每层吊装过程增加了8小时，但如果有合理的施工组织，就不会对施工进度产生影响。同时，根据高层建筑的不同施工类型，可以选择合适的悬挑脚手架，只要方案合理，就能实现施工，满足工程需要，缩短工期。