懸挑腳手架對建筑結構的影響分析

駱駿，余政兵

（1重慶建工集團第十一建設有限責任公司 重慶 400050 2重慶建工集團第四建設有限責任公司 重慶 400020）

1 問題的提出

高層建筑發展日新月異，高層建筑除滿足功能需要外，還被視作城市風景的重要組成部分，甚至成為城市的地標。高層建筑體型越來越復雜，不可避免地出現高空大跨度懸挑構件，且懸挑跨度越來越大，而懸挑腳手架體系是高空大跨度懸挑結構施工質量和施工安全得以保證的關鍵。國內某些省市都相應制定、頒布了指導腳手架設計和施工的文件或技術規程，如福建省頒發了 《建筑施工懸挑式腳手架安全技術若干規定》，用于對懸挑腳手架的審查；上海市頒布的《懸挑式腳手架安全技術規程》，對懸挑腳手架的設計和施工起到指導性的作用[1]。但懸挑腳手架的搭設對建筑結構的影響問題還沒有得到足夠的重視。懸挑結構腳手架體系是以建筑主體結構為支承的，懸挑結構施工時，施工荷載、懸挑腳手架體系的自重以及懸挑構件的自重都傳遞給了主體結構。主體結構是否出現承載力不足、出現裂縫、產生過大變形等問題在懸挑腳手架設計和施工過程中都應給予重視。

2 工程概況及懸挑腳手架

挑平面尺寸為3.65mX8.55m。為滿足施工要求，需搭設跨度為4.6～5.0m的懸挑施工外架。該懸挑施工外架懸挑跨度大、位置高、承載力要求高，施工難度大。

根據該工程的特點，選擇采用懸挑腳手架體系完成屋面局部懸挑鋼構架的施工。對比常用的幾種懸挑承力架后，決定采用吊拉式懸挑型鋼承力架作為腳手架的支承架，支承架下部設置鋼管支架作為安全儲備。為保證鋼結構施工人員和鋼結構下方行人的安全，懸挑承力架從31層高度處開始搭設。懸挑承力架懸挑橫梁采用[16槽鋼，間距1000mm，采用Φ21.5的鋼絲繩將懸挑橫梁拉結于上層邊梁上。懸挑承力架下部的鋼管支架斜撐采用Φ48X3.5雙排鋼管。在型鋼支承架上搭設的扣件式腳手架，架管采用Φ48X3.5鋼管，立桿縱距1000mm，立桿橫距1000mm，步距1500mm。腳手架的搭設高度為10m。懸挑型鋼腳手架體系見圖1。

圖1 懸挑腳手架體系

某高層住宅結構形式為剪力墻結構，共33層，結構高度為99.6m。因建筑造型需要，在屋面設置了局部懸挑鋼構架，其外

3 懸挑腳手架對結構的影響分析

懸挑腳手架的搭設改變了荷載傳遞路徑，使得結構某些部位的構件在施工時和施工完成時內力發生顯著變化。為此，建立ETABS模型，分析結構構件在懸挑腳手架搭設前，屋面懸挑鋼構架施工時及施工完成后內力的變化。

將懸挑腳手架視為荷載作用，施加到結構對應位置模擬懸挑腳手架對結構的作用。荷載計算如下[1][2]：

根據 《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130—2001)的相關規定，計算得到單根立桿內力為NGk=3.37kN，NQk=3.0kN。將吊拉式懸挑型鋼承力架中懸挑橫梁按帶懸臂端的連續梁計算，由于鋼絲繩彈性模量較小，荷載作用下變形較大[3][4]，將其視為彈性支座，k=5624.7kN/m。懸挑承力架的計算簡圖如圖2、圖3所示。

圖3 活載作用時懸挑承力架計算簡圖

恒荷載作用下，懸挑承力架支座反力：

活荷載作用下，懸挑承力架支座反力：

水平力向右為正，豎向力向上為正。

因懸挑腳手架的搭設對相鄰構件內力影響較大，對其他構件影響較小。為簡化建模過程，同時盡可能讓結構構件處于真實的受力環境，建立28層～屋面（34層）部分結構的ETABS模型，如圖4所示。

圖4 屋面懸挑鋼構架施工前及施工完成時的ETABS模型

考慮兩種荷載效應組合：(1)永久荷載效應起控制作用的組合1.35DL+0.7x1.4LL；(2)可變荷載效應起控制作用的組合1.2DL+1.4LL。離懸挑腳手架較遠的構件在施工過程中內力變化很小。現列出與懸挑腳手架相鄰的結構構件內力計算結果，見表1、表2，構件在懸挑腳手架施工過程中的內力變化見表3、表4。梁、剪力墻編號如圖1所示。

對比屋面懸挑腳鋼構架施工前、施工時及完成施工后懸挑腳手架附近梁內力可知：直接支承懸挑承力架的B1、B2梁，施工時彎矩、剪力、軸力比施工前和完成施工后的大，施工時的內力是施工完成后內力的1.3倍左右，懸挑腳手架的搭設對其影響較大；而B3梁在施工前、施工時及施工后內力變化不大，懸挑腳手架的搭設對其影響較小。

對比屋面懸挑腳鋼構架施工前、施工時及施工后懸挑腳手架附近剪力墻內力可知：剪力墻W1、W3在施工過程中彎矩和剪力變化較大，軸力變化較小。而剪力墻W2施工時的軸力比完成施工后的大，彎矩和剪力變化較小。剪力墻W4、W5的內力在施工過程中變化不大。

綜上所述，懸挑腳手架的搭設對直接支承懸挑型鋼的梁和墻的內力影響較大，對周圍構件的內力影響較小。

另外，鋼絲繩將懸挑承力架拉結與32層B1、B2梁上，如圖5所示。鋼絲繩對其施加了水平荷載作用，每根鋼絲繩施加給邊梁的水平荷載為NGk=11.32kN，NQk=9.85kN。但由于梁與樓板共同工作，樓板平面外剛度很大，水平荷載對結構的影響較

小。若鋼絲繩拉結處沒有樓板，鋼絲繩施加給邊梁的水平荷載會在梁平面外產生彎矩和剪力作用，這種情況下應驗算梁平面外的承載力是否滿足要求。

表1 梁內力（力：kN彎矩kN m）

表2 施工前、施工時梁內力與施工后的比值

表3 剪力墻內力（力：kN彎矩kN m）

表4 施工前、施工時剪力墻的內力與施工后的比值

圖5 鋼絲繩與32層邊梁連接

通過以上分析，為保證懸挑腳手架搭設施工過程中建筑結構的安全，減小懸挑腳手架對建筑結構的影響，懸挑腳手架設計施工時應做到以下兩點：

（1）懸挑腳手架搭設方案確定后，需對懸挑腳手架周圍的結構構件進行復核，并對可能出現承載力不足、產生裂縫、較大變形的構件需采取適當的現場臨時加固措施，如在梁下架設鋼管頂撐（如圖1所示）等，以保證結構在施工過程中的安全；（2）對于需承受荷載較大的懸挑腳手架，可采用分層卸荷的方式，盡可能將荷載分散到盡可能多的結構構件上去，避免少數構件集中受力的情況。

4 結語

本文分析了某高層住宅屋面局部懸挑鋼構架懸挑腳手架施工過程中懸挑腳手架對建筑結構的影響。分析結果表明，懸挑腳手架的搭設改變了原荷載傳遞路徑，使得某些結構構件在懸挑鋼構架施工過程中發生了變化。懸挑腳手架對建筑結構的影響應給予足夠的重視。在保證懸挑腳手架本身安全的同時，更應保證建筑結構的安全。

[1]DG/TJ08-2002-2006，懸挑式腳手架安全技術規程[S].

[2]JGJ130—2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[3]張建，忠徐義軍.建筑施工懸挑式腳手架有關問題探討[J].建筑安全，2010，（02）.

[4]張根鳳.高層建筑懸挑式外腳手架搭設技術[J].工程質量，2008，(15).