拉杆式型钢悬挑脚手架在工程施工中的应用

王 熙

（中铁十八局集团 第四工程有限公司，天津 300350）

随着城市化进程的加快，建筑施工规模不断扩大，高空作业的要求越来越高，各种类型的脚手架应运而生。拉杆式型钢悬挑脚手架是目前高层建筑施工中常使用的脚手架形式。该类型脚手架由拉杆、型钢、悬挑梁等组成，其中，拉杆是悬挑梁的支撑结构，型钢是悬挑梁与底座的连接结构。相比于传统脚手架，拉杆式型钢悬挑脚手架具有承载力强、耗材量少，安装、拆除方便灵活，周转效率高等优点，且可实现轻量化操作，搭设安装时无需穿透结构楼板，室内渗漏隐患少，非常契合现代化高层建筑施工的要求。本文以苏州吴韵青秀项目施工为例，探析拉杆式型钢悬挑脚手架在高层建筑工程中的应用，以期为实际工程施工提供参考和借鉴。

1 工程概述

苏州吴韵春秀项目占地面积为13 876 m2，容积率3～4，建筑密度20 %，绿化率30 %，地上建筑面积55 504.00 m2，地下建筑面积22 610.98 m2，共计78 114.98 m2。建筑面积约79 000 m2，住宅约40 000 m2，写字楼约15 500 m2。工程结构类型包括剪力墙、框架剪力墙、框架等结构体系。具体如下：1#办公楼为框架剪力墙结构体系；2#和4#楼为剪力墙结构体系；3#楼为26 层地上剪力墙结构体系；5#配套用房（办公楼）为2 层框架结构体系；6#开闭所为1 层框架结构体系；地库分为人防和非人防地库，均为框架结构体系。

2#、3#、4#楼为住宅，涉及PC 构件，采用拉杆式型钢悬挑脚手架。2#楼（除东侧）、3#楼（除西侧及南侧）、4#楼（除东侧及南侧）以及5#、6#楼采用双排脚手架落在地下室顶板上；2#楼东侧、3#楼西侧及南侧、4#楼东侧及南侧采用双排脚手架落在挡土墙外侧筏板基础上，待回填土完成后再落在硬化地面上；2#、4#楼完成五层顶板后开始搭设悬挑架，由六层底板起挑；3#楼完成三层顶板后开始搭设悬挑架，由四层底板起挑。具体楼栋平面布置见图1。

图1 楼栋平面布置

2 拉杆式型钢悬挑脚手架的施工要点

案例工程工期紧，施工质量和安全性要求高，拉杆式型钢悬挑脚手架的设置要求结构安全可靠、造价经济合理，并在规定条件下及使用期限内，充分保障预期安全性和耐久性[1]。因此，拉杆式型钢悬挑脚手架的搭设材料需满足可多次周转利用及便于保养维修等施工要求；结构选型要保证受力明确、结构稳定、构造措施全面、升降搭设拆除方便。

2.1 主杆搭设

结合落地脚手架基层涉及范围和场地条件，采用土质较好的回填土回填至周边，并将场地充分夯实，密实度须达0.93。垫层采用C15 混凝土浇筑，垫层厚度不低于10 cm。由架体内侧向外侧带1.5 %坡度，以利排水，垫层由最外边的结构向外侧拓宽1.5 m。立杆基础需铺设脚手板或采取其他支垫措施，操作示意如图2 所示。

图2 立杆基础铺设（单位：mm）

为确保拉杆式型钢悬挑脚手架的稳定性，要牢牢拧紧型钢螺栓，保证悬挑架具有良好的承载力。合理控制立杆间距，纵向间距1.5 m，横向间距0.9 m，步距1.8 m，立杆与建筑外边缘的间距约控制为0.3 m[2]。拉杆式型钢悬挑脚手架底部立杆需采用不同长度的钢管进行参差布置，保证钢管立杆的对接接头能交错布置，错距在高度方向需大于50 cm，且相邻接头严禁布置在同步和同跨中[3]。悬挑梁的工字钢端头130 mm 处需焊接定位筋，立杆插入此定位筋以防偏移。立杆安装中最大的垂直度偏差不能超过拉杆式型钢悬挑脚手架高度的1/400。工程结构层高3 m，外立面较规整，无线条构造，拉杆式悬挑脚手架立面如图3 所示。

图3 悬挑脚手架立面

2.2 横杆设置

本工程拉杆式型钢悬挑脚手架的横杆分为大横杆和小横杆。其中，大横杆在脚手架高度方向的间距要控制在1.8 m 左右，以便挂设立网，大横杆需布置在立杆里侧，每侧外伸长度不超过100 mm。外架需在立杆和大横杆交叉点处设置小横杆，两端须固定在立杆上，以形成一个稳定的空间结构受力体系[4]。

2.3 剪刀撑

当拉杆式型钢悬挑脚手架的高度超过24 m时，在外侧全立面上布设连续剪刀撑；低于24 m时，在外侧两端、转角位置及中间位置，每隔15 m在立面上各设置一道剪刀撑，从底部开始，逐步向上布设连续剪刀撑。案例工程每挑搭设高度均未超过20 m，采用剪刀撑连续布置方式，布置示意图如图4 所示。

图4 剪刀撑布设施工示意

为确保拉杆式型钢悬挑脚手架结构的稳定性，每道剪刀撑之间的宽度应不少于4 跨，不小于6 m，斜杆与地面间的倾角应为45°～60°[5]。剪刀撑斜杆的连接有搭接和对接两种方式。本工程采用搭接方式，搭接长度不小于1 m，使用至少3 个可转动的扣件进行紧固，端部扣件盖的边沿与杆端的间距不小于100 mm。一字型、开口型双排架的两个断口处均要设水平对角支撑；架身超过24 m时，须在架身的转角和中部，每六跨段设一个交叉对角支撑。横向斜撑应在同一节段上，从下往上按“之”字形排列，并将斜撑与内、外两根较大的横杆连接在一起。

2.4 钢笆网和脚手板铺设

为保证拉杆式型钢悬挑脚手架上施工人员的人身安全，避免因施工工具和材料掉落而引发高空伤人事件，在拉杆式型钢悬挑脚手架上每步均须铺满钢笆网，脚手片通过12～14#铅丝双股并联绑扎，且不能少于4 个点，绑扎及交接须平整牢固[6]。钢笆网安装时要垂直墙面横向铺设，满铺到位，无法满铺的位置必须采取有效的防护措施，如铺设跳板。铺设时要选择完好无损的脚手片进行安装，发现破损及时更换。

2.5 连墙杆安装

本工程拉杆式型钢悬挑脚手架和建筑物按照两步两跨进行设置，拉结点在转角范围内及顶部位置需进行加密处理，在转角1 m 范围内，可沿水平方向每隔30 cm 布设一个拉结点。每个拉结点必须保证牢固有效，以免发生移动变形，且拉结点需布置在外架大小横杆连接位置[7]。外墙装置阶段的拉结点布设要求相同。若因施工需要，原拉结点被去除，则要重新补设，以提升拉杆式型钢悬挑脚手架拉结的有效性。因工程部分外立面为剪力墙，需预埋PVC 管，待混凝土浇筑符合强度要求后再进行拉结，墙体拉结平面图见图5。

图5 墙体拉结平面示意（单位：mm）

2.6 架体内部封闭施工

拉杆式型钢悬挑脚手架与建筑物的间距控制在300 mm 左右。当间隙不足300 mm 时，可采用安全兜网进行处理[8]，不得留有缝隙；当间隙超过300 mm 时，采用钢笆网进行调节处理；若间隙过大，需要通过靠近墙体一侧的横向水平杆外伸的方法进行调节处理。间隙最大不能超过拉杆式型钢悬挑脚手架总宽度的40 %。本工程局部转角处的间隙超过400 mm，要通过增设芯杆的方法进行填充，每层均需通过铺设钢笆网、挂设安全兜网等方法，调节拉杆式型钢悬挑脚手架与建筑物间的间隙，保证间隙满足要求。拉杆式型钢悬挑脚手架上每隔6 步距设置一道刚性封闭防护脚手板，宜选择厚度不小于10 mm 的胶合板，安全兜网要层层布设。施工示意如图6 所示。

图6 架体内部封闭施工示意

2.7 架体拆除

考虑成本及工期因素，本工程每栋楼仅配置两套悬挑架材料，第二次悬挑脚手架需要随着施工进度搭设完成四步架，并经验收检查合格后，拆除第一次搭设的拉杆式型钢悬挑脚手架，再依次上翻。拆架遵循先搭后拆，先上再下的顺序。

3 拉杆式型钢悬挑脚手架强度验算

为确保施工安全和质量，需对工程搭设的拉杆式型钢悬挑脚手架进行强度验算。由于工程案例中2#和4#楼的拉杆式型钢悬挑脚手架搭设高度、标高均最高，自重荷载、风荷载均最大[9]，若2#和4#楼拉杆式型钢悬挑脚手架搭设方法可保障施工的安全性、稳定性，则必然满足其他楼施工要求。因此，选取2#、4#楼进行单元计算验证。2#楼和4#楼悬挑立面如图7 所示，拉杆式型钢悬挑脚手上拉杆参数见表1，螺栓参数见表2。

表1 拉杆式型钢悬挑脚手上拉杆参数

表2 螺栓参数

图7 2# 楼和4# 楼悬挑立面示意（单位：m）

3.1 受拉强度验算

1）计算上拉杆件角度α1

其中，L1为支撑件上下固定点的垂直距离，L1=3 000 mm；L2为支撑件上下固定点的水平距离，L2=1 050 mm。代入式（1）可得上拉杆角度α1=70.71°。

2）计算上拉杆件支座力RS1

其中，nZ为上拉连接板与建筑物连接螺栓个数，nZ=1；R 为支座反力，设计R=13.778 kN。代入式（2）可得上拉杆件支座力RS1=13.778 kN。

3）计算主梁轴向力NSZ1

将R=13.778 kN，α1=70.71°代入式（3），可得主梁轴向力NSZ1=4.822 kN。

4）计算上拉杆件轴向力NS1

其中，γ0为结构重要系数，γ0=1.1。将R=13.778 kN，α1=70.71°，γ0=1.1 代入式（4），可得上拉杆件轴向力NS1=16.057 kN。

5）求取上拉杆件的最大轴向拉力NS

（6）计算轴心受拉应力σ

其中，A 为上拉杆截面积，A=314.2 mm2。将NS=16.057 kN，A=314.2 mm2代入式（5）可得轴心受拉应力σ=51.104 N/mm2。

由表1 可知，上拉杆材料抗拉强度设计值f=205 N/mm2。

经计算，轴心受拉应力σ 小于强度设计值f，符合要求。

3.2 角焊缝强度验算

1）计算垂直于焊缝长度方向的应力σf

其中，σf为垂直于焊缝长度方向的应力，按焊缝有效截面（helw）计算；he为焊缝厚度，he=8 mm；lw为焊缝长度，lw=120 mm。将NS=16.057 kN，he=8 mm，lw=120 mm 代入式（6）可得σf=16.726 N/mm2。

2）计算垂直于焊缝长度方向的许用应力σV

其中，βf为正面角焊缝的强度设计值增大系数，βf=1.22为角焊缝强度设计值,=160 N/mm2，代入式（7）可得垂直于焊缝长度方向的许用应力σV=195.2 N/mm2。

经计算，垂直于焊缝长度方向的应力σf小于其许用应力σV，符合要求。

4 结语

目前，拉杆式型钢悬挑脚手架是高层建筑施工中常用的一种脚手架，本文结合实际案例，探讨拉杆式型钢悬挑脚手架在工程施工中的施工要点，并对结构的强度进行计算验证。案例实践表明，施工中采用拉杆式型钢悬挑脚手架，为钢筋绑扎、混凝土浇筑、模板施工等提供了安全有效的外立面操作平台，同时节省了型钢材料，节约了工期。经验算，搭设的拉杆式型钢悬挑脚手架，承载力、稳定性均满足施工要求。案例项目的成功应用，表明拉杆式型钢悬挑脚手架能为高层建筑工程搭建良好施工平台，可推广应用于现代化高层建筑施工。