高層建筑分段式型鋼懸挑腳手架施工技術研究

梁雙亮 逯波

【摘 要】在高層建筑主體結構施工中，通過對其雙排外腳手架采用落地式鋼管腳手架的計算，分析其在高層建筑應用中的不足及缺陷；采用分段式型鋼懸挑腳手架的安全可行性研究，以及在實際工程中的應用施工成本分析，從而分析研究其可推廣性。

【關鍵詞】高層建筑；分段式；懸挑；腳手架；施工技術

隨著國家建筑行業日新月異的發展，工業與民用建筑的高層建筑越來越廣泛，外圍護用的落地式雙排外腳手架，隨著建筑物的高度增加而不斷增加，落地式鋼管腳手架的經濟性、安全性都有所下降。而采用分段式型鋼懸挑腳手架，則越來越得到高層建筑施工的青睞。

一、方案比選

1.危大分部分項工程的相關規定。住房城鄉建設部辦公廳關于實施《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》有關問題的通知（建辦質[2018]31號）中關于落地式及懸挑式腳手架的相關規定：危險性較大的分部分項工程有：搭設高度24m及以上的落地式鋼管腳手架工程、懸挑式腳手架；而超過一定規模的危險性較大的分部分項工程有：搭設高度50m及以上的落地式鋼管腳手架工程、分段架體搭設高度20m及以上的懸挑式腳手架。

2.落地式鋼管雙排外腳手架。參數設置：腳手架搭設高度45m，立桿采用單立桿，立桿橫距：0.8m，縱距：1.5m，步距：1.8m，小橫桿在上，搭接在大橫桿上的小橫桿根數為 2 根；腳手架沿墻縱向長度為 200.00 m；采用的鋼管類型為 Φ48×3.0；橫桿與立桿連接方式為單扣件；連墻件采用兩步三跨，豎向間距 3.6 m，水平間距4.5 m，采用扣件連接；連墻件連接方式為雙扣件，地基承載力設定為180kpa。暫不考慮鋼絲繩卸荷。通過力學計算，小橫桿、大橫桿、扣件均能滿足要求，但是立桿的穩定性驗算不能滿足要求。只能通過減小立桿間距或者采用雙立桿的搭設方式。經過計算，該工程落地式腳手架的搭設高度限值[H]=35m。

假定腳手架搭設高度45m，立桿采用單立桿，為滿足立桿穩定性要求，采用減小立桿縱距的辦法。經過驗算，在其他參數不變的情況下，采用的立桿縱距：1.4m。立桿穩定性計算 σ = 197.766 N/mm2 <立桿的抗壓強度設計值 [f] = 205 N/mm2。

3.型鋼懸挑腳手架。參數設置：一段懸挑腳手架搭設高度15m，分三段搭設，總高度45m，立桿采用單立桿，立桿橫距：0.8m，縱距：1.5m，步距：1.8m，懸挑水平鋼梁采用20a號工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度1.15m，建筑物內錨固段長度 2.35 m。錨固壓點壓環鋼筋直徑（mm）：20.00；樓板混凝土標號：C35；其它與落地式腳手架相同。通過力學計算，小橫桿、大橫桿、扣件、立桿、工字鋼水平梁均能滿足要求，安全系數最小的為立桿穩定性；立桿穩定性計算 σ = 118.574 N/mm2 < 立桿的抗壓強度設計值 [f] = 205N/mm2。

4.兩種型式腳手架的成本對比分析。通過參數對比顯示，當高度在35m以內時，落地式雙排外腳手架不需用工字鋼等周轉性材料，懸挑腳手架只能分兩段，材料不能夠有效周轉。因此落地式腳手架施工費用較少。當高度超過35m時，由于落地式鋼管腳手架立桿必須加密或采用雙立桿，占用材料增大，使用時間長，而懸挑腳手架可以分成三段，當搭設第三段的時候，可以用第一段拆下來的材料進行周轉，以此類推，第四段用第二段的材料，隨著分段的段數增加，周轉次數增加，由此可見，隨著建筑物高度越來越高，分段式型鋼懸挑腳手架的租賃成本相比于落地式腳手架越來越節省。

以建筑高度45m的外腳手架計算，根據上述計算架體材料的數據可測算出，整個施工期按150天考慮一幢建筑物可節約租賃成本約5萬元左右，如果再考慮材料的運輸成本，由于落地式腳手架占用材料數量大，分段式懸挑腳手架的經濟效益更加明顯。

二、施工過程控制

1.施工準備。根據工程實際情況編制專項施工方案，進行技術交底，施工材料進場，并驗收合格，達到設計要求。施工人員培訓，特種作業人員持證上崗等。

2.搭設注意事項。搭設注意事項主要有9個方面：（1）懸挑梁尾端應固定在鋼筋混凝土樓板上，另一端挑出樓板，懸挑梁按立桿間距1.5m布置。（2）懸挑梁尾端樓板上的固定采用φ18鋼筋。（3）立桿接長必須采用對接扣件，兩根相鄰立桿的接頭不應設置在同步內。（4）剪刀撐設置每道跨越立桿的根采用6根（4跨6米），斜桿與地面的傾角在45°～60°之間。（5）橫桿水平桿用直角扣件在立柱上，伸出內外立桿應不少于10㎝，縱向水平桿應安置在橫向水平桿上面。（6）架體拉結（連墻件）采用剛性節點，離主節點距離大于300㎜。（7）扣件采用可鍛鑄鐵制成，規格必須與鋼管外經相同。（8）外架腳手板采用木腳手板，鋪設時應按主竹筋垂直于大橫桿方向鋪設，采用對接平鋪，四角應用18#的鍍鋅鐵絲固定在大橫桿上。滿鋪不留空檔。（9）腳手架搭設必須按照施工方案和規范施工，搭設完畢后必須經檢查驗收合格后投入使用。

3.驗收、監測及維護。架體搭設完成后，必須嚴格按規定組織驗收，并完善簽字確認后方可進行下部工序。采用的驗收規范：《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2011）。

為保證架體的安全穩固，滿足施工使用要求，避免發生超出規范要求的沉降及坍塌事故發生，須對架體進行有效監測，及時進行調整加固。對懸挑架的工字鋼支撐沉降繞曲和架體的水平位移進行重點監測。按每棟建筑每段布置12個監測點，約15m間距設置1個監測點，每個端角部必須設置一個點。預警值：每一懸挑段沉降變形按高度的0.1%進行控制，預警值為15mm，垂直度按高度的0.3%進行控制，預警值為45mm，當達到預警值時應停止使用，采取應急措施，在確保安全的情況下對支撐系統進行加固。

在使用過程中，應進行檢查維護，不得隨意拆除或切割架體構配件及連墻件等，非架子工特種作業人員不得安裝、拆除腳手架。

三、效益分析

1.安全效益

（1）落地式鋼管雙排外腳手架對地基承載力有非常嚴格的要求，對于軟弱地基需要進行特殊處理，如果遇到惡劣雨水天氣，排水不暢，極易造成腳手架整體傾覆。而分段式型鋼懸挑腳手架幾乎對地基的承載力沒有要求，安全可靠性大幅提高。

（2）落地式鋼管腳手架由于搭設高度高，立桿承載力的安全系數較小，而市場上租賃的鋼管規格難于統一，一旦疏于檢查出現管壁厚度不符合設計要求的情況，極易發生失穩現象，從而導致架體整體垮塌。而型鋼懸挑腳手架由于采取了分段搭設措施，安全系數較大，基本不會出現失穩情況。對于高度越高的高層建筑中，分段式型鋼懸挑腳手架的安全效益更加突出。

2.工期效益。落地式鋼管雙排外腳手架的搭設必須在地下室周圍回填土夯實完成以后進行，如果地基承載力不滿足要求，則需要澆筑一層混凝土板用于支撐腳手架重量；而懸挑腳手架在地下室混凝土澆筑后達到一定強度（75%）即可進行搭設。一般地下室混凝土墻外側需要做防水、防腐處理，再回填夯實等工序。懸挑腳手架的工期一般要快15-30天。

3.經濟效益。落地式腳手架材料不能周轉，占用材料數量多，占用時間長，租賃費用高，而分段式型鋼懸挑腳手架材料可以周轉使用，采用兩段的周轉材料即可滿足施工需要，租賃周轉材料的總數量可以大量減少，租賃成本可以大大降低，特別是對于總建筑高度越高的建筑物，采用分段式型鋼懸挑腳手架時經濟效益尤為明顯。

四、結語

通過合理的計算模型計算，并通過各項效益分析，結合工程實際，在超過35m的高層建筑施工中，分段式型鋼懸挑腳手架施工速度快，材料周轉周期短，整體穩定性好，安全可靠性高，各項效益明顯，而且幾乎對自然地基的承載力沒有要求，可以在高層建筑中推廣使用。

【參考文獻】

[1] 建筑施工手冊 （縮印本） 第五版.建筑施工手冊編寫組.中國建筑工業出版社.

[2]《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》.有關問題的通知（建辦質[2018]31號）.