王 熙

（中鐵十八局集團 第四工程有限公司，天津 300350）

隨著城市化進程的加快，建筑施工規(guī)模不斷擴大，高空作業(yè)的要求越來越高，各種類型的腳手架應運而生。拉桿式型鋼懸挑腳手架是目前高層建筑施工中常使用的腳手架形式。該類型腳手架由拉桿、型鋼、懸挑梁等組成，其中，拉桿是懸挑梁的支撐結構，型鋼是懸挑梁與底座的連接結構。相比于傳統(tǒng)腳手架，拉桿式型鋼懸挑腳手架具有承載力強、耗材量少，安裝、拆除方便靈活，周轉(zhuǎn)效率高等優(yōu)點，且可實現(xiàn)輕量化操作，搭設安裝時無需穿透結構樓板，室內(nèi)滲漏隱患少，非常契合現(xiàn)代化高層建筑施工的要求。本文以蘇州吳韻青秀項目施工為例，探析拉桿式型鋼懸挑腳手架在高層建筑工程中的應用，以期為實際工程施工提供參考和借鑒。

1 工程概述

蘇州吳韻春秀項目占地面積為13 876 m2，容積率3～4，建筑密度20 %，綠化率30 %，地上建筑面積55 504.00 m2，地下建筑面積22 610.98 m2，共計78 114.98 m2。建筑面積約79 000 m2，住宅約40 000 m2，寫字樓約15 500 m2。工程結構類型包括剪力墻、框架剪力墻、框架等結構體系。具體如下：1#辦公樓為框架剪力墻結構體系；2#和4#樓為剪力墻結構體系；3#樓為26 層地上剪力墻結構體系；5#配套用房（辦公樓）為2 層框架結構體系；6#開閉所為1 層框架結構體系；地庫分為人防和非人防地庫，均為框架結構體系。

2#、3#、4#樓為住宅，涉及PC 構件，采用拉桿式型鋼懸挑腳手架。2#樓（除東側）、3#樓（除西側及南側）、4#樓（除東側及南側）以及5#、6#樓采用雙排腳手架落在地下室頂板上；2#樓東側、3#樓西側及南側、4#樓東側及南側采用雙排腳手架落在擋土墻外側筏板基礎上，待回填土完成后再落在硬化地面上；2#、4#樓完成五層頂板后開始搭設懸挑架，由六層底板起挑；3#樓完成三層頂板后開始搭設懸挑架，由四層底板起挑。具體樓棟平面布置見圖1。

圖1 樓棟平面布置

2 拉桿式型鋼懸挑腳手架的施工要點

案例工程工期緊，施工質(zhì)量和安全性要求高，拉桿式型鋼懸挑腳手架的設置要求結構安全可靠、造價經(jīng)濟合理，并在規(guī)定條件下及使用期限內(nèi)，充分保障預期安全性和耐久性[1]。因此，拉桿式型鋼懸挑腳手架的搭設材料需滿足可多次周轉(zhuǎn)利用及便于保養(yǎng)維修等施工要求；結構選型要保證受力明確、結構穩(wěn)定、構造措施全面、升降搭設拆除方便。

2.1 主桿搭設

結合落地腳手架基層涉及范圍和場地條件，采用土質(zhì)較好的回填土回填至周邊，并將場地充分夯實，密實度須達0.93。墊層采用C15 混凝土澆筑，墊層厚度不低于10 cm。由架體內(nèi)側向外側帶1.5 %坡度，以利排水，墊層由最外邊的結構向外側拓寬1.5 m。立桿基礎需鋪設腳手板或采取其他支墊措施，操作示意如圖2 所示。

圖2 立桿基礎鋪設（單位：mm）

為確保拉桿式型鋼懸挑腳手架的穩(wěn)定性，要牢牢擰緊型鋼螺栓，保證懸挑架具有良好的承載力。合理控制立桿間距，縱向間距1.5 m，橫向間距0.9 m，步距1.8 m，立桿與建筑外邊緣的間距約控制為0.3 m[2]。拉桿式型鋼懸挑腳手架底部立桿需采用不同長度的鋼管進行參差布置，保證鋼管立桿的對接接頭能交錯布置，錯距在高度方向需大于50 cm，且相鄰接頭嚴禁布置在同步和同跨中[3]。懸挑梁的工字鋼端頭130 mm 處需焊接定位筋，立桿插入此定位筋以防偏移。立桿安裝中最大的垂直度偏差不能超過拉桿式型鋼懸挑腳手架高度的1/400。工程結構層高3 m，外立面較規(guī)整，無線條構造，拉桿式懸挑腳手架立面如圖3 所示。

圖3 懸挑腳手架立面

2.2 橫桿設置

本工程拉桿式型鋼懸挑腳手架的橫桿分為大橫桿和小橫桿。其中，大橫桿在腳手架高度方向的間距要控制在1.8 m 左右，以便掛設立網(wǎng)，大橫桿需布置在立桿里側，每側外伸長度不超過100 mm。外架需在立桿和大橫桿交叉點處設置小橫桿，兩端須固定在立桿上，以形成一個穩(wěn)定的空間結構受力體系[4]。

2.3 剪刀撐

當拉桿式型鋼懸挑腳手架的高度超過24 m時，在外側全立面上布設連續(xù)剪刀撐；低于24 m時，在外側兩端、轉(zhuǎn)角位置及中間位置，每隔15 m在立面上各設置一道剪刀撐，從底部開始，逐步向上布設連續(xù)剪刀撐。案例工程每挑搭設高度均未超過20 m，采用剪刀撐連續(xù)布置方式，布置示意圖如圖4 所示。

圖4 剪刀撐布設施工示意

為確保拉桿式型鋼懸挑腳手架結構的穩(wěn)定性，每道剪刀撐之間的寬度應不少于4 跨，不小于6 m，斜桿與地面間的傾角應為45°～60°[5]。剪刀撐斜桿的連接有搭接和對接兩種方式。本工程采用搭接方式，搭接長度不小于1 m，使用至少3 個可轉(zhuǎn)動的扣件進行緊固，端部扣件蓋的邊沿與桿端的間距不小于100 mm。一字型、開口型雙排架的兩個斷口處均要設水平對角支撐；架身超過24 m時，須在架身的轉(zhuǎn)角和中部，每六跨段設一個交叉對角支撐。橫向斜撐應在同一節(jié)段上，從下往上按“之”字形排列，并將斜撐與內(nèi)、外兩根較大的橫桿連接在一起。

2.4 鋼笆網(wǎng)和腳手板鋪設

為保證拉桿式型鋼懸挑腳手架上施工人員的人身安全，避免因施工工具和材料掉落而引發(fā)高空傷人事件，在拉桿式型鋼懸挑腳手架上每步均須鋪滿鋼笆網(wǎng)，腳手片通過12～14#鉛絲雙股并聯(lián)綁扎，且不能少于4 個點，綁扎及交接須平整牢固[6]。鋼笆網(wǎng)安裝時要垂直墻面橫向鋪設，滿鋪到位，無法滿鋪的位置必須采取有效的防護措施，如鋪設跳板。鋪設時要選擇完好無損的腳手片進行安裝，發(fā)現(xiàn)破損及時更換。

2.5 連墻桿安裝

本工程拉桿式型鋼懸挑腳手架和建筑物按照兩步兩跨進行設置，拉結點在轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)及頂部位置需進行加密處理，在轉(zhuǎn)角1 m 范圍內(nèi)，可沿水平方向每隔30 cm 布設一個拉結點。每個拉結點必須保證牢固有效，以免發(fā)生移動變形，且拉結點需布置在外架大小橫桿連接位置[7]。外墻裝置階段的拉結點布設要求相同。若因施工需要，原拉結點被去除，則要重新補設，以提升拉桿式型鋼懸挑腳手架拉結的有效性。因工程部分外立面為剪力墻，需預埋PVC 管，待混凝土澆筑符合強度要求后再進行拉結，墻體拉結平面圖見圖5。

圖5 墻體拉結平面示意（單位：mm）

2.6 架體內(nèi)部封閉施工

拉桿式型鋼懸挑腳手架與建筑物的間距控制在300 mm 左右。當間隙不足300 mm 時，可采用安全兜網(wǎng)進行處理[8]，不得留有縫隙；當間隙超過300 mm 時，采用鋼笆網(wǎng)進行調(diào)節(jié)處理；若間隙過大，需要通過靠近墻體一側的橫向水平桿外伸的方法進行調(diào)節(jié)處理。間隙最大不能超過拉桿式型鋼懸挑腳手架總寬度的40 %。本工程局部轉(zhuǎn)角處的間隙超過400 mm，要通過增設芯桿的方法進行填充，每層均需通過鋪設鋼笆網(wǎng)、掛設安全兜網(wǎng)等方法，調(diào)節(jié)拉桿式型鋼懸挑腳手架與建筑物間的間隙，保證間隙滿足要求。拉桿式型鋼懸挑腳手架上每隔6 步距設置一道剛性封閉防護腳手板，宜選擇厚度不小于10 mm 的膠合板，安全兜網(wǎng)要層層布設。施工示意如圖6 所示。

圖6 架體內(nèi)部封閉施工示意

2.7 架體拆除

考慮成本及工期因素，本工程每棟樓僅配置兩套懸挑架材料，第二次懸挑腳手架需要隨著施工進度搭設完成四步架，并經(jīng)驗收檢查合格后，拆除第一次搭設的拉桿式型鋼懸挑腳手架，再依次上翻。拆架遵循先搭后拆，先上再下的順序。

3 拉桿式型鋼懸挑腳手架強度驗算

為確保施工安全和質(zhì)量，需對工程搭設的拉桿式型鋼懸挑腳手架進行強度驗算。由于工程案例中2#和4#樓的拉桿式型鋼懸挑腳手架搭設高度、標高均最高，自重荷載、風荷載均最大[9]，若2#和4#樓拉桿式型鋼懸挑腳手架搭設方法可保障施工的安全性、穩(wěn)定性，則必然滿足其他樓施工要求。因此，選取2#、4#樓進行單元計算驗證。2#樓和4#樓懸挑立面如圖7 所示，拉桿式型鋼懸挑腳手上拉桿參數(shù)見表1，螺栓參數(shù)見表2。

表1 拉桿式型鋼懸挑腳手上拉桿參數(shù)

表2 螺栓參數(shù)

圖7 2# 樓和4# 樓懸挑立面示意（單位：m）

3.1 受拉強度驗算

1）計算上拉桿件角度α1

其中，L1為支撐件上下固定點的垂直距離，L1=3 000 mm；L2為支撐件上下固定點的水平距離，L2=1 050 mm。代入式（1）可得上拉桿角度α1=70.71°。

2）計算上拉桿件支座力RS1

其中，nZ為上拉連接板與建筑物連接螺栓個數(shù)，nZ=1；R 為支座反力，設計R=13.778 kN。代入式（2）可得上拉桿件支座力RS1=13.778 kN。

3）計算主梁軸向力NSZ1

將R=13.778 kN，α1=70.71°代入式（3），可得主梁軸向力NSZ1=4.822 kN。

4）計算上拉桿件軸向力NS1

其中，γ0為結構重要系數(shù)，γ0=1.1。將R=13.778 kN，α1=70.71°，γ0=1.1 代入式（4），可得上拉桿件軸向力NS1=16.057 kN。

5）求取上拉桿件的最大軸向拉力NS

（6）計算軸心受拉應力σ

其中，A 為上拉桿截面積，A=314.2 mm2。將NS=16.057 kN，A=314.2 mm2代入式（5）可得軸心受拉應力σ=51.104 N/mm2。

由表1 可知，上拉桿材料抗拉強度設計值f=205 N/mm2。

經(jīng)計算，軸心受拉應力σ 小于強度設計值f，符合要求。

3.2 角焊縫強度驗算

1）計算垂直于焊縫長度方向的應力σf

其中，σf為垂直于焊縫長度方向的應力，按焊縫有效截面（helw）計算；he為焊縫厚度，he=8 mm；lw為焊縫長度，lw=120 mm。將NS=16.057 kN，he=8 mm，lw=120 mm 代入式（6）可得σf=16.726 N/mm2。

2）計算垂直于焊縫長度方向的許用應力σV

其中，βf為正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)，βf=1.22為角焊縫強度設計值,=160 N/mm2，代入式（7）可得垂直于焊縫長度方向的許用應力σV=195.2 N/mm2。

經(jīng)計算，垂直于焊縫長度方向的應力σf小于其許用應力σV，符合要求。

4 結語

目前，拉桿式型鋼懸挑腳手架是高層建筑施工中常用的一種腳手架，本文結合實際案例，探討拉桿式型鋼懸挑腳手架在工程施工中的施工要點，并對結構的強度進行計算驗證。案例實踐表明，施工中采用拉桿式型鋼懸挑腳手架，為鋼筋綁扎、混凝土澆筑、模板施工等提供了安全有效的外立面操作平臺，同時節(jié)省了型鋼材料，節(jié)約了工期。經(jīng)驗算，搭設的拉桿式型鋼懸挑腳手架，承載力、穩(wěn)定性均滿足施工要求。案例項目的成功應用，表明拉桿式型鋼懸挑腳手架能為高層建筑工程搭建良好施工平臺，可推廣應用于現(xiàn)代化高層建筑施工。