田玉濤 （中鐵十四局集團有限公司，山東 濟南 250000）

隨著城鎮(zhèn)化進程的加速和建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，城市中修建了大量的高層建筑，為高層建筑提供安全、高效、便捷的施工腳手架成為一個亟待解決的問題[1]。傳統(tǒng)的腳手架類型，如扣件式鋼管腳手架、門式腳手架等，雖然具有一定的穩(wěn)定性和承載能力，但是無法適應不規(guī)則表面的高層建筑、超高層建筑的施工，且其安裝和拆卸過程比較煩瑣、穩(wěn)定性差，需要大量的人力和時間，而且容易受到天氣和環(huán)境的影響[2]。在眾多腳手架類型中，懸挑腳手架是一種將腳手架支撐結(jié)構(gòu)懸掛在建筑結(jié)構(gòu)外部的腳手架類型，具有安裝簡單、拆卸方便、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，不需要占用建筑內(nèi)部空間，同時能提供寬闊的作業(yè)面，便于施工操作。花籃螺栓懸挑腳手架通過使用高強度鋼材料制造的懸挑梁和支撐桿，以及獨特的花籃螺栓連接方式，顯著提高了腳手架的整體穩(wěn)定性和承載能力[3]。此外，花籃螺栓的獨特設計使得安裝和拆卸過程更加簡便、快捷，大大節(jié)省了施工時間。

本文以商河縣許商綜合片區(qū)（七期）棚改舊改A區(qū)項目為研究對象，提出花籃螺栓懸挑腳手架施工工藝，并對腳手架體系進行了結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性分析，提出了相應的施工技術(shù)要點。

1 工程概況

商河縣許商綜合片區(qū)（七期）棚改舊改A區(qū)項目為改善商河縣老城區(qū)棚戶區(qū)和城中村的生活條件的重大民生工程，項目位于濟南市商河縣新莊街以北、青年路以南，如圖1所示。工程所在地屬大陸性暖溫帶半濕潤季風氣候，年降水量600mm 左右。安置房建設全部是按照商品房的標準，在黃金地段核心地塊上，用最好的建筑材料，戶型設計合理。其中A3地塊建筑面積達到93251.01m2，均采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其余建筑基本參數(shù)見表1。項目建設單位為商河城鎮(zhèn)開發(fā)置業(yè)有限公司，設計單位為山東華僑建筑設計有限公司，施工單位為中鐵十四局集團有限公司，監(jiān)理單位為濟南中建建筑設計院有限公司。通過分析可知，建筑各單體工程陽臺多，結(jié)構(gòu)懸挑部位多，受力復雜，使得腳手架節(jié)點處理較難，同時建筑結(jié)構(gòu)外形不規(guī)則，陰陽角較多，懸挑主梁布置難度大。

表1 建筑基本參數(shù)

圖1 項目建設效果圖

2 新型懸挑腳手架的計算

2.1 新型懸挑腳手架的基本設計條件

針對建筑物腳手架工程面對的難題，研究提出花籃螺栓懸挑架施工技術(shù)，如圖2所示。

圖2 花籃螺栓懸挑架節(jié)點構(gòu)造

根據(jù)施工工況的不同，花籃螺栓懸挑架的工字鋼懸挑長度分為3種，分別為1300mm、2000mm、3100mm，懸挑腳手架的設置參數(shù)見表2。

表2 懸挑腳手架的設置參數(shù)

懸挑腳手架的計算以最不利工況為例，即工字鋼懸挑長度為3100mm，懸挑腳手架的平面圖和立面圖如圖3所示。懸挑主梁離地面高度為42m，懸挑方式為普通主梁懸挑，主梁間距為850mm，懸挑主梁與建筑物采用錨固螺栓連接，主體建筑物樓板或梁混凝土的強度等級為C30，工字鋼懸挑梁采用2 個支點進行上拉，支點1 和支點2 距離主梁外錨固點水平距離分別為1750mm、2650mm。

圖3 懸挑長度為3100mm腳手架平面圖和立面圖

腳手架荷載設計參數(shù)見表3。懸挑工字鋼主梁的材料特性見表4。

表3 腳手架荷載設計參數(shù)

表4 懸挑工字鋼主梁的材料特性

2.2 懸挑工字鋼梁內(nèi)力和變形驗算

根據(jù)腳手架荷載，由圖3（a）中懸挑梁的作用點號，可以得到各排立桿傳遞至梁上的荷載，懸挑工字鋼梁的受力平衡分析圖如圖4所示。

圖4 懸挑工字鋼梁的受力平衡分析圖

由此可得懸挑工字鋼梁的彎矩圖、剪力圖和撓度圖[4-6]如圖5所示。

圖5 懸挑工字鋼梁的內(nèi)力和變形計算結(jié)果

計算結(jié)果表明，工字鋼梁的最大彎矩為2.71kN·m，最大剪力為14.545kN，最大撓度為0.247mm，驗算懸挑工字鋼梁的正應力、剪應力和撓度，如式（1）～式（3）所示，驗算結(jié)果符合要求[7]。

2.3 上拉桿強度驗算

上拉桿采用直徑為20mm 的HRB400鋼筋，截面面積為3.14cm2，彈性模量為206000MPa，軸銷采用45 號鋼，軸銷直徑為20mm，抗剪強度容許值為125MPa。

上拉桿件角度計算如式（4）～式（5）所示。

上拉桿件支座力計算如式（6）～式（7）所示。

主梁軸向力設計值計算如式（8）～式（9）所示。

上拉桿件軸向力計算如式（10）～式（11）所示[8]。

由此可以得到上拉桿件的最大軸向拉力設計值為NS= max[NS1,NSi]= 25.127kN

軸心受拉穩(wěn)定性計算為σ=NS/A= 25.127×103/314.2 = 79.97MPa ≤f= 205MPa，驗算符合要求。

2.4 上懸挑主梁整體穩(wěn)定性驗算

主梁軸向力如式（12）所示。

壓彎構(gòu)件強度如式（13）所示。

式中γ為塑性發(fā)展系數(shù)。

受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性分析時，φb為均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》得φb=2，由于φb大于0.6，根據(jù)GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》附表C，得到φb'=0.93，得到懸挑工字鋼整體穩(wěn)定性系數(shù)如式（14）所示[9]。

驗算表明懸挑工字鋼整體穩(wěn)定性符合要求。

3 新型懸挑腳手架施工技術(shù)

花籃螺栓懸挑架搭設施工技術(shù)分為13 步，其技術(shù)流程如圖6所示，控制要點如圖7所示。

圖6 花籃螺栓懸挑腳手架施工流程

圖7 花籃螺栓懸挑腳手架施工控制關(guān)鍵點

4 結(jié)語

以商河縣許商綜合片區(qū)（七期）棚改舊改A區(qū)項目為研究對象，提出花籃螺栓懸挑腳手架施工工藝，并對腳手架體系進行了結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形和穩(wěn)定性分析，提出了相應的施工技術(shù)要點，得到以下結(jié)論：

（1）懸挑腳手架最不利工況計算表明，懸挑工字鋼梁的正應力σmax=26.06MPa、剪應力τmax=23.318MPa、撓度νmax=0.247mm；上拉桿件的最大軸向拉力設計值為NS=25.127kN，軸心受拉穩(wěn)定性計算為σ=79.97MPa≤f=205MPa；懸挑工字鋼整體穩(wěn)定性系數(shù)0.13，均滿足驗算要求。

（2）花籃螺栓懸挑架搭設施工技術(shù)分為13步，并針對預埋件安裝、懸挑主梁安裝、縱橫水平桿安裝和上斜拉桿及連墻件安裝4 個關(guān)鍵控制要點提出了相應的措施，有效保障了花籃螺栓懸挑架的施工質(zhì)量。