懸挑腳手架在高層建筑施工中的應用

李 濱（蘭州石化公司礦區(qū)服務事業(yè)部三聯(lián)公司，甘肅 蘭州730060）

1 緒論

隨著我國改革開放的逐步深入，國民經(jīng)濟水平不斷提升，與國外進行工程技術交流日益頻繁。我國的建筑工程技術水平有了巨大的提高，特別是近20年來，城市基礎建設如火如茶。高處建筑施工腳手架作為一項重要的分項工程在施工中的安全性一直以來都是工程技術人員關注的焦點所在。新型腳手架是建設部推廣的十大施工新技術之一。懸挑式腳手架近年來在高處建筑施工中越來越得到廣泛應用。與落地腳手架相比，高處建筑施工使用懸挑式鋼管腳手架可以大大降低腳手架費用，在深基坑大開挖條件下還可以縮短工期。與附著式整體提升腳手架相比，懸挑式鋼管腳手架使用普通鋼管腳手架的桿配件直接懸挑搭設，不需要大量的一次性投人，尤其適合于廣大施工企業(yè)資金緊張的現(xiàn)狀。據(jù)調(diào)查顯示，在深圳市的高處建筑施工中近80%的項目采用了懸挑式鋼管扣件腳手架。但是，在一些懸挑鋼管扣件腳手架的設計施工方面，設計時大多都依靠工程技術人員的經(jīng)驗，沒有形成規(guī)范化，這也是本文的研究目的之一。本文通過懸挑三角架極限承載力的研究，從受力角度推導出了型鋼懸挑與三角架卸載組合腳手架計算公式，并結(jié)合實際的現(xiàn)場施工經(jīng)驗介紹了選調(diào)試腳手架的施工方案。

2 鋼懸挑卸載組合腳手架設計

2.1 型鋼支座的力學模型及錨固件與鋼絲繩的研究與計算

1）型鋼支座是以槽鋼或工字鋼為受力結(jié)構(gòu);

2）在荷載影響下，僅考慮型鋼支座的抗彎、抗剪、抗傾覆作用，不考慮軸力的作用;

3）將型鋼支座上腳手板與彩條布或麻袋等安全防護設施引起的均布荷載轉(zhuǎn)化為立桿的集中荷載來處理;

4)鋼絲繩與墻用花藍螺絲連接，鋼絲繩的長度隨著上部荷載的增加可調(diào)節(jié);

5)型鋼支座的自重不計，簡化為勻質(zhì)桿件計算;

6)型鋼支座的懸挑段不大于錨固段;

7)懸挑腳手架整體計算高度不超過50m。

型鋼支座簡化模型如下：①將傳遞上部荷載的立桿簡化為兩個集中力Fl與F2，錨固點簡化為F3(kN)；②型鋼支座的懸挑段長度簡化為L1與L2，錨固段的抗拉鋼筋為L3、鋼絲繩拉力為L4(m)；③鋼絲繩的斜拉高度一般為搭設所在層的上一層的層高，可簡化為h(m)。

2.2 型鋼支座模型的分析與計算公式

純懸挑型鋼支座是典型的懸挑結(jié)構(gòu)，鋼絲繩斜拉式懸挑型鋼支座并非嚴格的懸挑結(jié)構(gòu)。在上部加載初期，斜拉式懸挑型鋼支座的剛度遠比鋼絲繩大，型鋼支座為懸挑梁結(jié)構(gòu)。當加載到型鋼支座與錨固點抗拉鋼筋出現(xiàn)明顯的變形及鋼絲繩達到工作狀態(tài)時，型鋼支座與鋼絲繩變?yōu)楹喼Я航Y(jié)構(gòu)。因此，斜拉式懸挑型鋼支座既有懸挑又有簡支工作狀態(tài)圈。根據(jù)靜力平衡條件可求出懸挑與簡支狀態(tài)力學計算公式。

1）懸挑力學計算公式

式中：

Fl—腳手架內(nèi)立桿集中荷載(kN);

F2—腳手架外立桿集中荷載(kN);

F3—型鋼錨固端拉力(kN);

Ll—腳手架距墻邊距離(m);

L2—腳手架的計算寬度(m);

L3—型鋼錨固端長度(m);

2）簡支力學計算公式

式中

F4一鋼絲繩的最大拉力(kN);

Fl—腳手架內(nèi)立桿集中荷載(kN);

F2—腳手架外立桿集中荷載(kN);

Ll—腳手架距墻邊距離(m);

L3—腳手架的計算寬度(m)：

θ—鋼絲繩與型鋼的夾角。

2.3 腳手架扣件、連墻件、鋼筋吊環(huán)計算

扣件抗滑移承載力計算可按下面的公式計算

R＜Rc

式中：

R—扣件節(jié)點處的支座反力的計算值1.0，荷載分項系數(shù)依前規(guī)定);

Rc—扣件抗滑移承載力設計值，每個直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件取8kN。

采用連墻件的附壁連接，對于加強腳手架整體穩(wěn)定性，提高其穩(wěn)定承載能力和避免出現(xiàn)傾倒或坍塌等重大事故具有很重要的作用。

2.4 連墻件的構(gòu)造形式

1）柔性拉結(jié)件：采用細鋼筋、繩索、雙股或多股鐵絲進行拉結(jié)，只承受拉力和主要起防止腳手架外傾的作用，而對腳手架穩(wěn)定性能(即穩(wěn)定承載力)的幫助甚微。此種方式一般只用于30米以下建筑的外腳手架中，且必須相應設置一定數(shù)量的剛性拉結(jié)件，以承受水平壓力的作用。

2）剛性拉結(jié)：采用剛性拉桿或構(gòu)件(鋼管、鋼筋等)，組成既可承受拉力、又可承受壓力的連構(gòu)造。其附墻端的連接固定方式可視工程條件確定，一般有：①拉桿穿過墻體，并在墻體兩側(cè)固定；②拉桿通過門洞口，在墻兩側(cè)用橫桿夾持和背楔固定；③在墻體結(jié)構(gòu)中設預埋鐵件，與裝有花籃螺栓的拉桿固接，用花籃螺栓調(diào)節(jié)拉結(jié)間距和腳手架的垂直度；④在墻體中設預埋鐵件，與定長拉桿固結(jié)。

3）對附墻連接的基本要求：①確保連墻點的設置數(shù)量，一個連墻點的覆蓋面為20～50m2。腳手架越高，則連墻點的設置應越密。連墻點的設置位置遇到洞口、墻構(gòu)件、墻邊或窄的窗間墻、磚柱等時，應在近處補設，不得取消；②連墻件及其兩端連墻點，必須滿足抵抗最大計算水平力的需要；③在設置連墻件時，必須保持腳手架立桿垂直，避免產(chǎn)生不利的初始側(cè)向變形；④設置連墻件處的建筑結(jié)構(gòu)必須具有可靠的支承能力。連墻件所受的軸力按下式確定：

式中：

Nw—風荷載引起的連墻件軸壓力設計值(kN)

Ns—由腳手架平面外變形在連墻件中引起的軸壓力，取不小于3kN。

3 懸挑腳手架的施工

3.1 施工部署

3.1.1 組織管理

懸挑腳手架由施工單位組織隊伍進行施工，施工隊由隊長及專業(yè)操作人員組成，操作人員8～25人，施工隊中配備施工員1～2人，高級操作工5～10人，其余為中級操作工，工齡均在5年以上。

3.1.2 施工目標

l)安全目標：杜絕重大傷亡事故，減少一般事故，年累計輕傷事故頻率控制在12‰以內(nèi);

2)文明施工目標：強化文明施工，爭創(chuàng)文明工地;

3)工期目標：確保與主體施工進度同步。

3.1.3 安全生產(chǎn)領導小組

安全生產(chǎn)、文明施工是企業(yè)生存與發(fā)展前提條件，是達到無重大傷亡事故的必然保障，也是項目部創(chuàng)建“安全文明工地”的根本要求。為此成立以施工單位生產(chǎn)副經(jīng)理為組長的安全生產(chǎn)領導小組，其機構(gòu)組成、人員編制及責任分工如下。組長 (生產(chǎn)副經(jīng)理)—安全生產(chǎn)負責組員 (技術員)—方案編制、技術交底 (質(zhì)安員)—安全督察、質(zhì)量檢查。

3.1.4 施工管理

在施工中，嚴格要求按施工方案和施工工法進行施工，操作人員須持證上崗。實行定人定崗制，職責分明，確保施工安全。懸挑架組裝完畢后，須經(jīng)過驗收合格后方可投入使用。

3.2 施工準備

1）施工單位工程負責人按施工組織設計及規(guī)范中有關腳手架的要求，向搭設和使用人員進行技術交底。

2）懸挑腳手架施工質(zhì)量及安全與下列人員有密切的關系。一是管理人員，主要包括：懸挑腳手架施工方案編制、審核人員、施工工長、質(zhì)檢員、安全員;二是直接操作的工人(架子工)。其中質(zhì)檢員、安全員、架子工必須經(jīng)過專業(yè)培訓、考核，并取得有效的上崗證，其它管理人員應具有相應的能力和類似工作經(jīng)歷。施工之前，管理人員應將施工方案向工人交底，確保施工安全。腳手架搭設人員必須是經(jīng)過國家標準《特種人員安全技術考核管理規(guī)則》考核合格的專業(yè)架子工。搭設前，架子工進行培訓考核，考核合格后方能上崗。

3）嚴把材料驗收關。本工程懸挑腳手架搭設需使用如下材料：槽鋼、鋼絲繩、錨固圓鋼、鋼管、扣件(含旋轉(zhuǎn)、直角和對接扣件)、安全網(wǎng)、腳手板、鐵絲等。所有使用的材料均須有質(zhì)量保證，其中必須對槽鋼、鋼絲繩、圓鋼、鋼管及扣件進行重點檢查。首先要檢查槽鋼、圓鋼及鋼絲繩的出廠合格證及相關檢測報告。若使用新鋼管和扣件，必須有出廠合格證及相關檢測報告。其次，要進行外觀檢查，如幾何尺寸、壁厚等是否符合要求，對質(zhì)量有懷疑的應進行復驗，符合要求后方可使用。槽鋼、鋼絲繩、圓鋼原則上要求使用新件，鋼管和扣件可使用舊件，但為了保證架體的承載力和穩(wěn)定性，必須符合下列要求：①鋼管和扣件不得嚴重銹蝕；②鋼管的壁厚最薄處不得低于3，對接鋼管端部應平整；③除作扶手用的鋼管外，其余鋼管應平直，不得有初始彎曲；④扣件的螺栓不得有滑絲，扣件不得有裂紋，扣件螺栓擰緊力矩達70N.m時，可鍛鑄鐵扣件不得損壞。對不符合要求的材料，應在外表做好相應的標識，嚴禁用于搭設懸挑腳手架。

4）經(jīng)檢驗合格的構(gòu)配件按品種、規(guī)格分類，堆放整齊、平衡。堆放場不得有積水。

5）清除搭設場地雜物，平整場地，并使排水暢通。

3.3 安全技術措施

3.3.1 懸挑腳手架的搭設要求

懸挑腳手架的搭設必須符合下列要求：

1)腳手架操作人員必須是通過考核合格后的專業(yè)人員，均應持上崗證并做到定期體檢，操作人員必須戴好安全帽，系好安全帶，穿防滑鞋;

2)使用過程中架面控制負荷不大于ZkN/mZ，禁止隨意拆除連墻桿等安全設施;

3)懸挑架拆除的各構(gòu)件、架管必須及時分段集中傳送至地面，嚴禁拋扔;架子拆除時，周圍應設圍欄或警戒標志，并派專人看管，禁止入內(nèi)，以防墜物傷人;

4)扣件與鋼管直徑配套使用，并有出廠合格證。發(fā)現(xiàn)有裂紋、變形、滑絲的禁止使用，嚴禁將48鋼管與中51鋼管混合使用;

5)臨時用電線路的架設及懸挑架接地、避雷措施等應按國家標準執(zhí)行;

6)架體上的施工荷載，必須符合設計規(guī)定，嚴禁超載以及局部承受集中荷載;

7)第一次搭設架體后，必須由公司安全技術部門驗收認可，并經(jīng)公司項目安全負責人簽證后，方可繼續(xù)進行;

8)如遇停工，架體超過一個月末使用，如重新開工，架體必須經(jīng)過加固處理，拉桿必須經(jīng)過重新緊固打油，方可使用;

9)搭設前應有經(jīng)過審批同意的專項施工方案，主體結(jié)構(gòu)施工過程中應及時按方案中的要求埋置預埋件;

10)腳手板應鋪平鋪穩(wěn)，并用鐵絲綁扎固定在下部支承鋼管上。腳手板采用對接平鋪，在對接處，與其下兩根支承橫桿距離應控制在100～200之間，其余支承橫桿的間距不得大于400～700;

11)安裝腳手架撐拉桿件時，應注意掌握撐拉的松緊程度，避免引起桿件和整架的顯著變形;

12)在架上進行搭設作業(yè)時，工人必須戴安全帽和配掛安全帶，安全帶必須高掛低用。所有操作工具必須放在工具袋內(nèi)，不良氣候、不良條件禁止上架操作。不得單人進行裝設較重桿配件和其他易發(fā)生失衡、脫手、碰撞、滑跌等不安全作業(yè)。

3.3.2 懸挑腳手架搭設質(zhì)量的檢查驗收規(guī)定

懸挑腳手架搭設完畢后，應按以下標準進行檢查驗收：

l)架體結(jié)構(gòu)符合施工方案的要求，個別部位的尺寸變化應在允許的調(diào)整范圍之內(nèi)；

2)節(jié)點安全連接可靠。其中扣件的擰緊程度應控制在扭力矩達到40N.m～60N.m，所有焊接部位焊接質(zhì)量應可靠，預埋件的埋設應符合設計要求，具有足夠的強度，鋼絲繩的接頭連接應可靠;

3)立桿垂直度應小于F300，且應同時控制其最大垂直偏差值75rnrn(架高大于20m時的垂直偏差值);

4)腳手架縱向水平桿的水平偏差應小于1/250。且全架長的水平偏差值不大于50mm;

5)作業(yè)層鋪板、安全防護等應符合相關要求;

6)懸挑腳手架的驗收和日常檢查應定期進行，檢查合格后，方允許投入使用或繼續(xù)使用。

3.3.3 懸挑腳手架拆除

懸挑腳手架拆除作業(yè)應按確定的程序自上而下進行，不能上下同時作業(yè)。在拆除過程中，禁止單人進行拆除較重桿件等危險性的作業(yè)。

l)鋼管懸挑腳手架應根據(jù)現(xiàn)場情況，設圍欄與警戒措施;2)根據(jù)現(xiàn)場施工情況，設專人看守，嚴禁非操作人員進入;3)拆除前應清理腳手架上的材料與雜物;4)嚴格遵守拆除順序。由上而下，先綁后拆，后綁先拆。嚴禁采用推倒或推拉的拆除方法;5)腳手架的附墻拉撐點應隨腳手架而定。腳手架的拆除應一步一清。分段拆除時高差不得大于二步，如果高差大于二步應進行加固處理;6)腳手架拆除選用塔吊吊運鋼管，嚴禁空中拋擲;7)拆除構(gòu)件運至地面要分類清理保養(yǎng)，根據(jù)需要涂刷油漆，并按品種進行分類;8)槽鋼的拆除應在腳手架拆除以后，才可以進行，先局部松開槽鋼所在層的鋼絲繩，再松開槽鋼處的錨固圈;9)拆除槽鋼應有現(xiàn)場批準人員的批準手續(xù)，現(xiàn)場必須有架子工工長指揮，做到上下呼應，動作協(xié)調(diào)。

4 結(jié)論

本文結(jié)合作者實踐經(jīng)歷，通過對型鋼懸挑三角架卸載腳手架承載力的研究討論，為懸挑腳手架方案的確定提供了參考方法;通過對鋼管三角架懸挑腳手架與型鋼懸挑三角架卸載腳手架施工方案的提出與討論，型鋼懸挑卸載腳手架與傳統(tǒng)純型鋼懸挑腳手架在工期、安全、經(jīng)濟效應方面的分析對比中，均體現(xiàn)出其優(yōu)勢。希望本文對這種腳手架方式的應用有所貢獻。

[1]徐晶.懸挑式鋼管腳手架的設計和應用.建筑安全，2001，1:34一36

[2]曾肇河.高層建筑外腳手架.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987.5～n