楊秦虎

（赤峰市巴林右旗建設局，內蒙古 赤峰 024000）

懸挑式外腳手架高層建筑搭設技術

楊秦虎

（赤峰市巴林右旗建設局，內蒙古 赤峰 024000）

介紹了懸挑式外腳手架的特征、結構承力方式及技術要求.結合工程實例探討了高層建筑懸挑式外腳手架搭設技術及工字鋼、鋼絲繩、預埋吊環(huán)、外架架體的安全驗算問題.

懸挑式；腳手架；搭設

1 懸挑式外腳手架受力分析及搭設技術要點

懸挑式腳手架的主要技術包括兩大部分：一是懸挑承力結構的制作與安裝技術；二是依靠懸挑承力結構向上搭設外腳手架的搭設技術.依靠承力結構向上搭設外腳手架的技術，與普通外腳手架搭設的技術要求一致，架體高度一般控制在25m以下.

1.1 懸挑式腳手架的結構形式

懸挑承力結構從結構承力形式上可分為挑梁式、挑拉式、挑撐式、撐拉結合式四類（見圖1）.

圖1 懸挑式腳手架的結構形式分類

1.1.1 挑梁式.采用型鋼挑梁作為向上搭設外腳手架的承力結構.其受力如同懸臂梁，在梁的根部承受較大的彎矩和剪力.為了確保承載力安全，型鋼的規(guī)格往往較大，以采用工字鋼或雙槽鋼做挑梁較為合適.挑梁錨固于混凝土樓板時，應注意外腳手架的安全性，可在架體高度一半處的節(jié)點上設置鋼絲繩，吊拉于混凝土結構的邊緣構件進行卸載.

1.1.2 挑撐式.采用型鋼挑梁與斜撐桿構成的倒三角承載力結構（斜撐桿可采用普通鋼管扣件搭設）來承擔上部的外腳手架荷載，主要應用于剪力結構.當應用于框架結構時，三角架的布置可結合梁、柱位置或采取三角架的高度為一個樓層層高的方法，設計時應確保斜撐桿的壓桿穩(wěn)定性.懸挑的鋼梁可直接預埋入混凝土邊緣構件或固定于樓板.為防止壓桿失穩(wěn).斜撐桿應增加具有雙向約束的支點，可用扣件鋼管搭設形成支點.

1.1.3 挑拉式.采用型鋼挑梁與斜拉桿構成的正三角承載力結構承擔上部的外腳手架荷載.由于斜拉桿對比斜壓桿而言沒有壓桿穩(wěn)定性的問題，所以挑拉結構作為懸挑外腳手架的承載力具有較高的承載力，為推薦的懸挑腳手架主承載力結構形式.型鋼挑梁的設置間距同外腳手架立桿的柱距，挑梁與結構的連接一般設計成固接，也可設計成鉸接.為保障斜拉桿與挑梁的共同工作，斜拉桿在構造上應設計成長度可調式.施工現(xiàn)場常用帶麻芯的鋼絲繩做拉桿，此時應注意三點.

（1）鋼絲繩的彈性模量較低，在受力后有較大的伸長時，會影響外腳手架的垂直度，安裝位于腳手架底部的主承載力架時，應預緊并適當調短斜拉鋼絲繩.

（2）調鋼絲繩長短的花籃螺絲應選用正規(guī)廠家生產的有質保單的“00”型.“0C”型或“CC”型花籃螺絲的腳手架，荷載大時C型鉤易拉直失效，故不建議使用；

（3）注意吊拉處鋼絲繩的彎曲半徑不能過小，應避免鋼絲繩散股、磨毛，避免鋼絲繩直接與混凝土構件棱角磨擦.

1.1.4 撐拉結合式.采用型鋼挑梁與斜拉桿及斜撐桿構成的承載力結構承擔上部的外腳手架荷載.由于結構的超靜定次數(shù)增加，斜拉桿與斜壓桿間的協(xié)同工作程度難以控制，因而設計時應以挑拉或挑撐中的一種結構式承載力為主，另外的撐或拉的方式為輔（做為第二道防線），以確保結構安全.

1.2 懸挑腳手架的主要技術指標和技術要求（1）構成懸挑承力結構的各個構件安全可靠；（2）懸挑承載力結構與建筑結構連接安全可靠；（3）建筑結構本身安全可靠；

（4）在懸挑承力結構之上搭設的外腳手架的結構安全，包括腳手架的局部穩(wěn)定與整體穩(wěn)定，與結構連墻件拉結的間距符合要求等；

（5）分段懸挑搭設的外腳手架不宜超過25m（一般控制在6個樓層高度以內），以減少懸挑承載力結構向建筑結構的傳力，保障建筑結構本身的安全；

（6）盡可能將傳力進行分散，避免局部的受力破壞，以保證懸挑承載力架與結構連接的節(jié)點安全；

（7）在選用撐拉結合懸挑承載力結構時，應采取措施確保斜拉桿與斜壓桿共同工作.

2 外腳手架工程搭設設方案實例

2.1 工程概況

赤峰某工程，建筑面積35408m2，地上十九層，地下兩層，建筑高度87.10m.建筑平面呈矩形布置，平面尺寸63.3M×33.30M,地下兩層層調勻為3.6M，地上一層4.2M，二層5.7M，三~十九層為3.8M.

針對本工程建筑結構形式特點，采用扣件式鋼管外腳手架.外腳手架主要采用型鋼懸挑梁式外腳手架，四層以下采用常規(guī)落地式雙排鋼管腳手架.當主體工程施工至四層時，首先搭設雙排立桿式腳手架，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，當上部結構允許搭設懸挑式腳手架并搭設完畢后予以拆除.從第五層開始，每四層一挑，搭設高度15.2M，即搭好上一隔斷層三層后再拆除下一隔斷層的材料，循環(huán)搭上；退下時循環(huán)退下.型鋼采用14號工字鋼，外架鋼管均采用φ14鋼絲繩卸荷，外架四周用綠色密目網(wǎng)全封閉.

2.2 懸挑式外腳手架的搭設

2.2.1 外架搭設工藝流程：吊環(huán)及工字鋼加工→預埋吊環(huán)→架設工字鋼→加木楔加固工字鋼→鋼管→加鋼絲繩→搭設雙排鋼管架→拉桿加固→鋪架板→掛密目網(wǎng)→安全檢查驗收→施工.

3M長的工字鋼從結構的大洞口（或墻體預留洞，避開暗柱），垂直于外墻面懸挑出外墻1.4M，工字鋼間距1.5M，房內一端伸入預埋吊環(huán)25cm，吊環(huán)錨入現(xiàn)澆混凝土板中，用木楔加緊，每次工字鋼安裝好后共挑15.2M，加工兩套工字鋼梁，隨施工層交替搭設.吊環(huán)的形狀及尺寸見圖2.

圖2 預埋吊環(huán)簡圖

2.2.2 為增強外架的整體剛度及穩(wěn)定性，用φ48的鋼管及扣件在每一個工字鋼的兩側，用鋼絲繩與工字鋼加固牢靠，在工字鋼的上表面距墻0.4m、13m位置橫臥兩根通長掃地桿，立桿底插到工字鋼固定件上，立桿頂距搭設頂層板面底30mm.每層立桿用φ48的鋼管與墻體拉結，即搭好上一隔斷層三層后再拆除下一隔斷層的材料，循環(huán)搭上，退下時循環(huán)退下.外排架上豎向剪刀撐每隔五跨設一道，應聯(lián)4~5根立桿，斜桿與地面夾角為45°—60°.拆設時先搭好安全防護欄桿（距外墻位置2m），再拆除隔斷層.五、九、十三、十七層頂板預埋φ16鋼筋拉環(huán)作為拉鋼索用.鋼索用14號鋼絲繩，間距同外立桿工字鋼縱距.14號鋼絲繩一端固定于工字鋼懸挑端100mm處，在工字鋼底焊卡環(huán)，另一端固定于距該層結構框架梁頂，預埋φ16鋼筋吊環(huán)，吊環(huán)錨入混凝土邊梁內≥40d，并鉤住梁內鋼筋，用鐵絲扎好.待拆模2天后，或混凝土澆筑3天后，用φ14鋼絲繩向下一層工字鋼底與立桿節(jié)點，用倒鏈收緊，每卡頭上用Y4-12扎頭三個卡實（花藍螺絲）.鋼絲繩在雙排架搭設4步時再收緊，其收緊程度以立桿不脫離工字鋼上表面為準.懸挑架生根及吊索示意見圖3.

圖3 懸挑架生根及吊索示意圖

2.3 外腳手架的穩(wěn)定與安全驗算

2.3.1 工字鋼受載時的安全驗算

（1）荷載計算：工字鋼間距按1.5m，鋼管架高度15.2m，φ48鋼管理論重量38.5N/m，扣件按10N/個計算，竹架板（長3M，寬25cm）80N/個.根據(jù)《建筑安裝工人安全技術操作規(guī)程》第50條，施工荷載2700N/m2，考慮動力系數(shù)1.2，超載系數(shù)2，則作用于工字鋼上的豎向荷載W應為：

鋼管重量：W1=3465N

附加荷載：W2=2700N

扣件重量：W3=250N

竹架板：W4=480N

W=（W1+W2+W3+W4）×1.2×2=6895×1.2× 2=16548N

工字鋼自重16.9kg/m.

（2）工字鋼的受力分析：由于工字鋼主要受自重、上部外架自重及施工荷載的作用，工字鋼的受力情況可簡化為懸挑構件，受力分析如圖4所示.

圖4 工字鋼的受力分析圖

彎矩：M=15109.6NM，在支座處彎矩最大

荷載標準值：F=16548×0.85÷1.35=10419.11N

（3）工字鋼在荷載作用下的彎曲強度

F1=MX/RXWNX+MY/rYWNY

式中MX、MY——同一截面處繞x軸和Y軸的彎矩；

WNX、WNY——對X軸和Y軸的凈截面模量；RX、ty——截面塑性發(fā)展系數(shù).

由于工字鋼在X軸向上僅受彎矩作用，故

MX=15109.6NM

RX取1.0

由查表可得：Wnx=102N/cm2，MY=0

則f1=mx/rxWNX=15109/1.02=148.14N/mm2

而14號工字鋼為3號鋼，查表得搞彎設計強度為：

F=215N/mm2

由于f＞f1，故工字鋼在最大荷載作用下是安全的，吊環(huán)、拉索強度使用要求.

2.3.2 鋼絲繩強度驗算

懸挑的14號工字鋼端部斜拉鋼絲繩后按簡支梁，鋼絲繩斜度≥60°，鋼絲繩的安全系數(shù)K取3.5，鋼絲繩的破斷拉力換算系數(shù)α，對于14號鋼絲繩取0.85.

按公式kN/α≤pg計算鋼絲繩的設計強度:

Nt=N/sin60°=16.55×2/1.732=19.1KN

kN/α=3.5×19.11/0.85=78.69KN

故選直徑為φ14的鋼絲繩允許承受的最大拉力為125KN.

Pg=125kN≥78.69KN，滿足要求.

2.3.3 預埋吊環(huán)設計

現(xiàn)澆板預埋吊環(huán)驗算

Nt吊=215×π×142/4=33.08KN＞F（10.42KN）

鋼絲繩上端拉在鋼筋吊環(huán)上，吊環(huán)采用Ⅰ級鋼筋制作，吊環(huán)埋入深度不應小于30d，并應焊接或綁扎鉤住結構主筋.

Nt吊=215×π×142/4=33.08KN＞Nt=19.11KN

2.3.4 外架架體穩(wěn)定性驗算

基本風壓值W0=0.35KN/m2，架體總高度h=15.2m，立桿縱距La=1.5m，橫距Lb=1.0m，步距h1=1.8m.連墻桿二步三跨設置，采用竹架板腳手板.

其他計算參數(shù)為：立桿截面積A=489mm2，立桿截面抵抗矩W=5.08×103mm3；立桿回轉半徑ι=15.8mm.擋風面積An=1.1×1.5+(1.8-1.1)× 0.05=1.69m2；鋼材抗強度設計值Fc=205KN/mm2.連墻桿橫距LW=4.5m，連墻桿件豎距hW=3.8m.

①荷載計算.具體過程從略.

②腳手架整體穩(wěn)定性驗算

驗算公式N/ΦA+MW/W≤fc/0.9rm

由前面的計算已知：

N/ΦA+MW/W≤103N/mm2

Fc/0.9rm=227N/mm2

計算結果滿足N/ΦA+MW/W≤fc/0.9rm要求，安全.經工程施工實踐證明，該腳手架是穩(wěn)定、安全的.

3 結語

懸挑腳手架通過懸挑承力結構將整個高層外腳手架多次分段并向建筑結構卸載傳力，分段的外腳手架結構自成體系，因而懸挑腳手架不僅能夠滿足不同高度的外腳手架的搭設需要，還可根據(jù)施工的實際需要進行相對獨立的拆除或翻搭.由于懸挑外腳手架可根據(jù)不同的結構形式及搭設高度選擇不同結構形式的懸挑承載力結構，因此可適用于各種高層建筑結構的施工.這種承載力方式還可與一些特殊的高空懸挑結構支模施工相結合起來發(fā)揮其重要作用.

TU731.2

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1673-260X（2010）05-0116-03