高层建筑外墙中悬挑式脚手架的施工分析

李常红

（山西中太工程建设咨询有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

在施工过程中，悬挑式脚手架的施工质量是施工中的一项关键技术，其能有效保障高层建筑的质量和安全。

1 悬挑式脚手架的类型

1.1 普通悬挑钢管脚手架

普通钢管悬挑脚手架是一种常用的脚手架，其主要用于平面墙的施工，通常都是在三脚架上进行，为确保安全，施工工人一般采用分段式施工，一般为2～6层，采用2～3个梯级的挑架。普通的悬挑式钢管脚手架有许多优点，如施工方式简单、方便安装等，适用范围更广泛。在使用常规的钢管吊挂脚手架时，也需要安装三角桁架。第二部分架设完毕后，工人要拆掉脚手架，采取隔板拆掉的方法，同时拆除下的钢管还能用于其他工程施工，从而提高了材料的利用率[1]。然而，该脚手架也存在着一些缺陷，即在后续的外墙施工中，由于其结构不够安全，很容易出现脆性断裂。

1.2 型钢悬吊脚手架

悬挑式脚手架是一种常用的建筑形式，其是在一块固定的地面上进行的，结构形式是分段式的，建筑高度通常在4～8层。型钢悬吊脚手架强度高，其特点与型钢的特点密切相关，它具有布置灵活、施工简便、安全可靠等特点，在工程中起到承重的作用。在高层建筑中，由于楼层较高，结构的自重也会随楼层的升高而加重，因此，型钢也有可能发生变形。在搭设型钢悬吊脚手架时，可以采取交替翻转的施工方法，这样既能提高拆除材料的利用率，又能降低施工费用[2]。然而，这种悬挑式脚手架也存在一些不足之处，其使用的连接柱件数量较多，从而增加了以后的墙体装饰工作的难度。

1.3 吊脚手架

吊脚手架作为一种具有很高弹性的结构形式，不仅适用于大跨度的高层建筑，还能用于某些特殊部位的施工。吊脚手架也有一些不足之处，就是其普遍性不强，因为吊脚手架是一种特殊的结构，因此，其使用不灵活，会增加建设费用和建造费用。

2 高层建筑悬挑式脚手架的使用

从分类上看，悬挑式脚手架可分为一段式和多段式两种。进行一段悬挑时要将柱子的底部支撑到楼板、墙壁、横梁等部分，然后在上面安装横杆、脚手板，在上面安装横杆和脚手板，完成第一层的施工。多层悬吊是指把整个高脚手架分为若干段，每个部分的高度必须在20m以下，此时可以采用吊杆来支撑。

悬挑式脚手架是一种特殊的设计与施工设备。是进行高层建筑施工的过程中，具有相当的灵活性，因而适用范围也较大。悬挑式脚手架是高层建筑外墙工程中常用的一种结构形式，必须从整体提高施工质量的角度来考虑[3]。在采用悬挑脚手架时，应采用适当的建筑工艺，才能促进高层建筑施工质量的有效改善。

2.1 制订详细的建筑施工计划

依据设计计算书，编制施工场地的搭设和拆除方案，并选定合适的安全技术措施，并据此编制了详细的平面图和立面图。而且，一份特殊的工程项目，还需要一份设计图纸，而且图纸需要公司的专业技术人员签字盖章，然后再进行施工。

2.2 积极使用型钢或成型的桁架

建筑结构的悬挑式或悬挑式可以采用预先埋置的方法进行加固，在进行安装时必须严格按设计规范进行。脚手板的吊架层需要用脚手片覆盖，所用的脚手板应选用18#钢丝，并将其固定在四角，以保证其坚固，而在接合处需要平整，没有探头，没有空隙，脚手片完整，如果有损坏，需要及时更换。在施工过程中，应将荷载均匀铺开，保证其承载力不大于3kPa。同时，对临时不用的建筑垃圾和材料进行清理。

3 悬挑型脚手架的使用要点

在进行施工交底和验收时，一定要严格按施工计划和设计要求进行吊架的安装。如果施工现场的实际施工和设计方案不一样，必须由原来的审批部门进行现场审查，通过后才能继续使用，如果审核结果有问题，就必须进行相应的修改。在安装吊架时，要进行专业的安全技术培训，每一段都要进行一次技术交底，由各相关部门签字，然后才能进行下一步的工作[4]。每一节的吊架安装完毕后，应立即进行检查，保证其质量，并在吊牌上悬挂合格后方可投入使用。

保证保护吊杆的外部由有关施工单位检查，并保证检查结果符合要求，采用密封式安全网，并使用18#钢丝的安全网。安全网应悬挂于吊杆内侧，并应注意，不得在每一根立柱的外侧都有网片；吊杆与楼房间的间隔应维持在20cm以上。悬挂架的外侧施工层有1.2m的栏杆和18cm的高踢脚外，如果吊架的内侧有一个临边（如大开口的窗户、门洞），也要做好相应的保护。在施工的时候，要对层间的保护进行分段封闭，并对下层的安全网具进行保护。

4 高层建筑悬挑式脚手架工程实例

4.1 项目概要

某城市一座地下三层的大楼分为东西两个部分，其中东边26层，西边18层，总高104.4m，占地面积为68926m2。

4.2 脚手架的设计和施工

4.2.1 脚手架的设计

根据项目的具体情况，4层以下为地面式钢管脚手架，4层以上为落地式、悬挑式；标准层东西两栋建筑设有悬挑、扣件式钢管脚手架。

由于两栋塔楼的多个立面均为折线式，所以悬吊脚手架的吊起或收回有一定的困难，所以在实际施工时，应先计算悬挑梁荷载，保证其安全稳定性和承载能力，再检查其是否满足施工要求。

4.2.2 脚手架的手工

（1）施工流程：首先进行槽钢的安装，其次是钢绳吊挂槽钢、竖杆、小横杆、大横杆、脚手板、护栏、剪刀支撑的安装，最后安装悬挂防盗网。

（2）悬挑式脚手架的搭设：①按竖杆间距确定梁的方位，并做好标志。若在混凝土平台上设置吊梁，应预先埋设16mm直径、1m长的钢筋。②采用槽钢作为挑梁，在地面上铺设，采用16号钢作为两根钢筋圈，将槽钢与地面连接起来，并采用双道式钢管进行斜拉。③在项目西侧、东侧二层楼顶铺设4m宽的网片。

（3）槽钢上扣件式脚手架的施工规范：①立柱间距从四楼起，竖柱与楼房间隔300mm，竖柱横向间隔0.9m，竖柱纵向间隔1.2～1.4m。②在竖杆安装部位，将φ25三级钢与槽钢连接，突出槽钢200mm，并将竖杆紧固。③在水泥地面上安装槽钢，并预先埋设两个φ16扣环，用木楔将其紧固。④在一段架上，应采用竹篱式脚手板分隔，并在立柱与建筑物间0.3m处设置安全防护网。⑤对于脚手架的竖杆，可以采用对接扣件进行有效的连接，两根相邻的柱子之间的间距应大于50cm，纵向的横杆采用可移动的扣件连接，以及3个等间距的转动卡扣来固定。⑥内立杆距墙约30cm，外立杆突出20cm，外壁间距约10cm。

（4）架体与建筑物的拉结：①在混凝土层内预先埋设一根长70cm、暴露于混凝土表面300mm的钢管。②每一层拐角上的一根柱子都要用来拉结，在垂直方向上，每个楼层都要设置一个刚性的节点，并以梅花的形式布置，在顶面上要有一个拉结点，确保不会发生变形。

（5）安装小横梁：①在悬挑脚手架的架体上，在竖杆与大横梁的交叉点，应安装一根小横梁，并将其两端紧固于直立杆。②在大的横梁下面安装一个小的横梁，并且必须沿竖直的方向布置。每根大横梁的每一根都要伸直，每根都有20cm长。

4.2.3 剪刀撑的安装

在脚手架的外面用剪刀撑固定，从末端开始，每个剪刀撑长度应超过4跨，支架的纵向间距应为1.2～1.4m，立柱间距为0.9m，内侧立柱间距为300mm，按两段三跨的连接柱原则，采用剪刀撑布局，斜杆与地面成58°，由下向上，向左向右贯穿。

在此项目中，多个立面采用折线型施工，导致折线处剪刀撑不能连续贯通，剪刀撑端超过50cm处应采用转动锁具进行加固，剪刀撑斜杆的搭接部位不能少于1m，使用两个或更多的旋转扣件加固，从端扣件的边缘到杆端的间隔不能超过100mm，剪刀支撑斜杆旋转扣件固定在横梁的横端处。

4.2.4 钢索的安装

在脚手架的各别阳角处安装悬挑梁是一件很困难的事情，所以可以使用钢索进行斜拉法，将悬臂的受力部位用φ14钢索上拉，使其能够承受上部的负荷，同时在每根立杆的部位，都要设置一根可以调节螺钉的钢丝绳，调整杆的拉力必须高达40kN。

4.2.5 抛撑装置

为确保脚手架的使用安全，采用两根钢管抛拉，在每一层悬挑槽钢下进行局部卸荷。具体计算如下。

斜拉式拉杆的稳定性校核。

通过以上的计算可知，该方案满足了设计和建造的需要。

4.2.6 脚手架的斜拉式安装

由于建筑外墙采用折线式的形式，所以脚手架的安装必须是错开的，东立面的5个台阶之间的距离是50cm，东西两个台阶之间的距离是50cm，西边的3个台阶之间的距离是67cm。而在地面上，则是要在地面上铺上70cm的钢管，在混凝土的横梁上，再用直角的固定装置将钢筋固定在一起，以增加架体的稳定性。另外，在西楼东、东塔楼西立面、东立面、东立面每7步各安装一根抛撑，并进行部分卸载，以确保脚手架的安全。

5 脚手架材料要有清晰的规范

安装支架要定期维护，并且要进行除锈，并且要统一上色，以保持外观，与周边环境协调。在安装钢管脚手架时，所用的扣件应按《钢管脚手架扣件》[5]的要求，并仔细检查生产许可证，以确保其与所建钢管的尺寸一致。通常使用的是A3规格的槽钢，也可以是工字钢。吊脚手架的钢索必须加上吊篮（紧线），方便钢索的调整。

悬挑式脚手架由于其优异的性能，不受地面和场地的约束，在高层建筑中广泛应用。但由于工程平面形状、结构类型、现场条件差异较大，因此应加强对悬挑式脚手架施工与安全技术的研究，特别是对悬挑式脚手架的简化设计、局部验算、特殊部位的安全结构设计。在高层建筑的外墙工程中，其比地上的脚手架具有显著的经济效果，可以加速工程的进度，保证施工质量。悬挑脚手架具有施工方便，安全可靠等特点。

在一般的建筑工程中，这两种类型的建筑都是很常见的，根据所受到的外力和用途而定，斜拉式的吊架主要是由钢索来决定，下撑式的承重能力是由下撑杆来决定的，因此，从材料、制作、安装等各方面来看，斜拉式的吊梁要比下撑式的要好得多，这样可以更好地发挥悬挑材料的特性；但是从实际施工应用来看，斜拉式的方便程度比下推式要低。

6 悬挑脚手架的设计与计算

6.1 架体的计算方法

脚手架框架结构的计算内容包括横向、纵向水平杆受弯时构件强度、连接扣构件抗滑承载力计算，分析了墙体强度、稳定性和连接强度，分析垂直杆件的稳定性，对结构中需要承受弯曲的构件进行变形校核和计算。

6.2 悬挑式结构的计算方法

本文从悬挑式脚手架受力的传递规律出发，提出了一种计算方法：计算其张拉强度，对下撑杆的强度、稳定性进行研究，型钢基础梁的计算（包括弯曲强度、剪切强度、局部承压强度、整体稳定性、变形）。

6.3 悬挑结构与建筑物的联接计算

根据施工现场的具体情况，悬挑与建筑物的联接形式不相同，为了使二者达到较好的联接，必须考虑吊环的强度，以及螺栓、焊缝的抗拉强度和抗剪力，另外，还应对建筑物的局部抗压进行校核。

悬挑式脚手架的设计需要的计算范围很大，包括力学、混凝土、钢结构等，在具体的施工方案设计中，都要对脚手架的荷载传递特性进行详细的分析，从而得出具体的计算内容和计算的方法。

7 结语

在施工现场，良好的外框形象是建筑施工安全、文明施工的主要外在表现，是施工单位在外部展示的形象形象，对规范施工形象和城市建设有很好的促进作用。希望通过本文可以为今后的高层建筑外墙中悬挑式脚手架的施工研究提供借鉴和帮助，促进建筑施工安全和建筑行业的发展。