房建工程典型懸挑腳手架施工方案的編制要點探討

楊代文，仲鑫

(中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176）

1 引言

外腳手架作為施工操作平臺，它既可以保證施工人員的在高處操作時的安全[1]，又可以讓施工人員完成外墻保溫等裝飾裝修施工工序，是房建工程施工中不可或缺的重要工具之一，同時也能體現(xiàn)施工企業(yè)良好的形象，因此，確保外腳手架的施工質(zhì)量及搭設美觀十分重要。而具有良好的形象和質(zhì)量的前提是方案設計策劃滿足規(guī)范要求，特別是方案策劃中的計算要全面分析措施外腳手架與主體結(jié)構(gòu)間的受力關系。高層房屋建筑工程中懸挑腳手架的應用非常常見，錨固式型鋼懸挑腳手架較為常規(guī)，主要遵循規(guī)范中1.25 倍錨固長度的原則[2]；花籃螺桿上拉式型鋼懸挑腳手架在房建工程中使用相對較少，懸挑型鋼根部錨固于建筑的結(jié)構(gòu)梁上；還有工具式全鋼爬架，可隨結(jié)構(gòu)施工整體提升。本文主要從示例項目的典型懸挑腳手架設計策劃過程來探討房建工程典型型鋼懸挑腳手架施工方案的編制要點。

2 工程概況

本工程位于海南省三亞市,包括3#、4#、6#、7#、11#、12#樓6 棟19 層住宅和1 棟10 層辦公樓，建筑高度57.4～59.6 m，建筑面積約1.4×105m2，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻。項目地面設有人行路徑、綠地、泳池等設施，總體呈南低北高的趨勢。

3 方案設計概況

本文以住宅6#樓為例進行型鋼懸挑腳手架設計策劃分析，探討房建工程中典型型鋼懸挑腳手架的施工方案的編制要點。

6#樓塔樓首層層高為3.95 m，2～14 層標準層層高為2.9 m，15～17 層層高為3 m，18 層層高3.05 m，屋面層層高4.8 m。

型鋼懸挑腳手架范圍內(nèi)搭設雙排扣件式腳手架，內(nèi)立桿離墻300 mm，腳手架常規(guī)位置步距1 800 mm，立桿縱距1 500 mm，立桿橫距850 mm，腳手板兩步一設，連墻件2 步3 跨設置[3]。根據(jù)當?shù)啬_手架市場調(diào)研，腳手架立桿、橫桿及連墻件桿件采用φ48 mm×3.0 mm 規(guī)格的無縫鋼管，桿件連接件采用可鍛鑄鐵鑄造扣件，腳手板為圓鋼焊接的規(guī)格1 000 mm×800 mm 鋼笆網(wǎng)，懸挑型鋼采用工型16#、18#、20a#熱軋工字鋼，保險鋼絲繩采用6×19a 纖維芯、公稱抗拉強度為1 570 N/mm2、直徑為φ16 mm 的鋼絲繩，鋼絲繩吊環(huán)采用φ20 mm 圓鋼制作，型鋼主梁與結(jié)構(gòu)樓板的內(nèi)外錨固點采用φ20 mm U 形螺栓制作，安全網(wǎng)采用綠色阻燃型密目式安全網(wǎng)，材料均需滿足現(xiàn)行標準規(guī)范要求。

懸挑架搭設范圍內(nèi)，建筑存在飄窗、懸挑陽臺等影響腳手架搭設的結(jié)構(gòu)存在，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙設計情況，將其整理后得出懸挑腳手架的懸挑高度、型鋼懸挑長度等搭設參數(shù)。型鋼選用原則如下[4]：非懸挑陽臺懸挑型鋼和小洞口擱置主梁型鋼選用16 號工字鋼；懸挑陽臺部位懸挑型鋼選用18 號工字鋼；電梯井兩側(cè)3 排架和結(jié)構(gòu)洞口外3 排架處型鋼主梁選用20a 號工字鋼；懸挑型鋼主梁內(nèi)錨固點不在樓板上時洞口采用20a 號工字鋼與懸挑型鋼主梁焊接作為內(nèi)錨固點（洞口壓錨），且設置φ20 mm 的U 形螺栓對2 道工字鋼進行鎖固，作為加強措施。所有懸挑的內(nèi)錨固點不得設置在陽臺板上。

4 懸挑型鋼腳手架代表性部位的方案設計策劃

4.1 構(gòu)件組成

本工程懸挑腳手架采用雙排全封閉扣件式鋼管腳手架，局部為3 排，主要包括立桿、橫桿、縱/橫向掃地桿、工字鋼、連墻件、剪刀撐、鋼絲繩、安全網(wǎng)、腳手板及擋腳板等構(gòu)件。

4.2 工字鋼布置原則

挑梁采用熱軋工字鋼沿建筑外墻均勻分布且遇暗柱須避開，間距最大為1 500 mm。陽臺部位處材料選用18 號工字鋼（局部采用20a#），其他部位架體材料選用16 號工字鋼。

在剪力墻部位，工字鋼挑出結(jié)構(gòu)邊長度為1 250 mm、1 850 mm（電梯井兩側(cè)工字鋼挑出結(jié)構(gòu)邊2 100 mm）。工字鋼預留樓內(nèi)的長度不得小于懸挑長度的1.25 倍，否則即使計算通過，也應該增加1 道鋼絲繩拉結(jié)措施。

4.3 工字鋼埋設

剪力墻處工字鋼埋設：工字鋼穿過混凝土墻面，采用預埋U 形螺栓錨固，預埋螺栓錨入梁板內(nèi)，在梁板位置分3 處固定懸挑梁，即結(jié)構(gòu)邊緣1 處，挑梁后端間隔200 mm 各設置1 處。

轉(zhuǎn)角處工字鋼埋設：轉(zhuǎn)角處陽角部位等型鋼應優(yōu)先采用扇形布置[5]，對于斜角工字鋼主梁上無法布置立桿的情況采用焊接聯(lián)梁的方式，保證立桿作用于工字鋼上面，聯(lián)梁需與混凝土主梁一樣在立桿位置設置定位鋼筋。

4.4 鋼絲繩拉結(jié)

工字鋼挑梁端用φ16 mm 鋼絲繩拉結(jié)，鋼絲繩的另一端用繩卡與拉環(huán)連接，在外立桿與小橫桿交接處斜拉1 道鋼絲繩。鋼絲繩設置時，將鋼絲繩一端用預埋件固定在梁上，另一端固定在懸挑工字鋼外端底部，通過焊接長度為200 mm、直徑為25 mm 的三級鋼筋作為定位筋和防滑措施將鋼絲繩卡住。鋼絲繩的斜拉角度不得小于45°。

在陽臺、轉(zhuǎn)角處及懸挑端大于1 800 mm 時，在內(nèi)外立桿處的懸挑工字鋼主梁下斜拉2 道鋼絲繩，并且須焊接定位筋作為防滑措施將鋼絲繩卡住，其余部位僅需斜拉1 道鋼絲繩，斜拉鋼絲繩間距與懸挑工字鋼間距相當。

4.5 剪刀撐設置

在外側(cè)立面縱向滿設剪刀撐，并應由底至頂連續(xù)設置，按照規(guī)范要求，外架開口處必須設置連墻件和橫向斜撐，例如，卸料平臺的位置。

4.6 連墻件設置

連墻件布置原則：連墻件需在每個轉(zhuǎn)角處設置1 道，并從轉(zhuǎn)角處開始每3 跨2 步設置1 道，根據(jù)樓層實際情況，豎向間距一般采用1 層1 道。

特殊部位如施工電梯通道兩側(cè)、（臨時）開口處、外立面鋼管雙扣件連接。腳手架的轉(zhuǎn)角和拐彎處，也應設連墻桿，以加強腳手架的橫向剛度。當設置連墻件遇到剪力墻時，處理方法為取消剪力墻處連墻件，在此剪力墻兩側(cè)的最近立桿處增設連墻件。

4.7 安全網(wǎng)及擋腳板鋪設

密目式安全網(wǎng)應設置在腳手架外側(cè)、外排立桿內(nèi)側(cè)，且必須全封閉設置，使安全網(wǎng)充分繃緊張拉，用鐵絲系牢在架管上。在模板施工作業(yè)層3 層范圍內(nèi)滿鋪腳手板和擋腳板，腳手板采用鋼笆網(wǎng)，擋腳板為180 mm 厚高沖壓鋼擋腳板，設在安全網(wǎng)內(nèi)側(cè)，擋腳板應沿腳手板鋪設層連續(xù)設置。

4.8 特殊部位處理

本項工程懸挑層四周外圍均存在懸挑陽臺，最大懸挑長度2 200 mm，如果按照JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》中懸挑型鋼的外錨固點不設置在懸挑陽臺上，則型鋼長度需達到8 m 長，且型鋼撓度計算不容易通過。鑒于上述原因，經(jīng)與設計院溝通，在本工程設計在陽臺懸挑梁下增加型鋼支撐，將懸挑梁臨時變化為簡支梁承載臨時腳手架帶來的施工荷載。優(yōu)化模型中，需要對陽臺懸挑梁下的型鋼支撐做軸心受壓構(gòu)件（16#工字鋼）強度穩(wěn)定性分析，并按照簡支梁加大原懸挑梁的底部配筋。

5 懸挑型鋼腳手架典型部位計算方式的簡要說明

5.1 鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計算

確定腳手架參數(shù)、確定荷載設計參數(shù)[6]，根據(jù)參數(shù)對立桿靜荷載進行計算得出各排立桿傳遞的荷載，并對立桿穩(wěn)定性和連墻件承載力進行驗算，確定架體滿足穩(wěn)定性要求。

5.2 非懸挑陽臺懸挑型鋼主梁受力計算

根據(jù)型鋼布置參數(shù)，依托“鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計算”的結(jié)果將架體各排立桿荷載傳遞到懸挑型鋼上，對型鋼的內(nèi)外錨固點的支座反力進行計算，驗算懸挑型鋼的整體穩(wěn)定性，確定錨固段與樓板連接和混凝土局部承壓滿足受力要求。

5.3 陽角部位型鋼主梁受力計算

需要根據(jù)現(xiàn)場情況提前設定各型鋼主梁的角度和內(nèi)錨固點的坐標，依托“鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計算”的結(jié)果將架體各排立桿荷載傳遞到聯(lián)梁上，對各排聯(lián)梁進行受力計算得出聯(lián)梁在主梁處的支座反力，再根據(jù)此結(jié)果計算各懸挑型鋼的支座反力并驗算型鋼穩(wěn)定性，最后對懸挑主梁與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點進行受力驗算，確定錨固點壓環(huán)鋼筋滿足材料應力要求。

5.4 懸挑陽臺部位懸挑梁的加強計算

先按照“非懸挑陽臺懸挑型鋼主梁受力計算”模型計算出型鋼的內(nèi)外錨固點的支座反力，將陽臺兩端懸挑梁跨度范圍內(nèi)的型鋼外錨固點的支座反力傳到陽臺懸挑梁上，設計加強懸挑梁配筋并通過在懸挑端增加軸心受壓構(gòu)件（型鋼）優(yōu)化為簡支梁計算模型，對軸心受壓構(gòu)件進行強度驗算和穩(wěn)定性驗算，并對軸心受壓構(gòu)件與懸挑梁和剪力墻結(jié)構(gòu)間的連接形式進行強度驗算。

6 結(jié)語

近年來，房地產(chǎn)行業(yè)加速發(fā)展，大小施工企業(yè)繁多，企業(yè)技術人員呈現(xiàn)出年輕化，其作為技術方案的主力軍，工程技術人員對危險性較大的分部分項工程專項方案的策劃設計往往存在要素不完整、計算模型不正確或有照搬照抄等現(xiàn)象，導致危險性較大工程事故率不能有效降低。本文通過對房建工程典型懸挑腳手架的施工方案編制要點進行探討，期望給廣大技術人員的深入研究提供參考，減少因方案錯誤引起的安全事故。