型鋼懸挑梁式腳手架基礎的設計與施工措施

冀文冬（山西晉建集團五建有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

1.1 建筑施工概況

本工程為匯景新城項目3#樓，建筑面積為12720.01m2，地下二層、地上十七層，剪力墻結構，設計使用年限50 年，抗震設防烈度為8 度，標準層層高為3m，建筑總高度52.1m，室內外高差0.6m。

1.2 型鋼懸挑梁式腳手架專項工程概況

本工程外腳手架采用懸挑架和落地架兩種，均為扣件式鋼管腳手架。具體如下：

（1）主體1層頂板以下采用雙排鋼管落地腳手架。

（2）1 層頂板及以上采用分段懸挑梁式腳手架，投入兩套型號為16a的工字鋼挑梁。1層頂板（2層地面）開始懸挑，每6 層進行一次懸挑，第一次懸挑為2 層地面至7 層頂板，第二次懸挑為8 層地面至13 層頂板，第三次懸挑為14層地面至頂層。分段懸挑高度均不超過20m，表1為懸挑雙排扣件式腳手架參數。

表1 懸挑雙排扣件式腳手架參數

2 腳手架基礎用材料選擇

（1）型鋼水平懸挑采用16a 號工字鋼，采用直徑16mm預埋鋼筋環固定懸挑水平鋼梁，鋼筋環按照鋼筋錨固要求錨入樓板。工字鋼與預埋鋼筋環之間用木楔打緊，木楔端部采用鐵釘或點焊鋼筋頭，以防木楔松動。工字鋼梁上設置固定連接棒與鋼管立桿連接，連接棒選用直徑25mm 的鋼筋，長度不應小于200mm，與工字鋼梁焊接牢固。

（2）加強對鍛鑄造扣件的管理。進場扣件應符合GB15831《鋼管腳手架扣件》的規定，不得有裂紋、氣孔、縮松、砂眼等鍛造表面缺陷，鋼管螺栓擰緊力矩達65N·m時不得破壞。扣件需進行進場的外觀檢驗和實驗室復檢，對進場的十字扣件、對接扣件和旋轉扣件等需進行復檢，試驗結果滿足設計要求后方可使用，搭設架子前應進行保養。

（3）使用的其他材料如鋼管、安全網等應符合相關規定。

3 施工工藝技術

3.1 腳手架技術參數

腳手架技術參數見表2。

表2 技術參數

3.2 工藝流程

預埋鋼筋環→混凝土澆筑→懸挑工字鋼→工字鋼固定→搭設第一步縱向水平桿（掃地桿）→搭設立桿→設置第一步橫向水平桿（掃地桿）→縱向水平桿→橫向水平桿→搭設護身桿→搭設剪刀撐→設置連墻件→鋪設腳手板→固定安全網。

3.3 施工方法

懸挑腳手架除架體基礎與落地式腳手架不同外，其他桿件的布置要求與落地式腳手架基本相同，本文主要講述型鋼懸挑梁式腳手架基礎的設置，即根據腳手架立桿的位置，定好立桿下方懸挑工字鋼的設置位置，即定距定位。根據樓座外觀，在樓座平面圖中提前畫出立桿的位置，根據立桿的位置，排布出懸挑工字鋼的設置位置，根據工字鋼的位置，將預埋環設置到位。

3.3.1 普通部位工字鋼的設置

普通部位指的是可以通過工字鋼外懸挑，內、外立桿可直接支撐在工字鋼上，即每一跨可設置一根工字鋼挑梁，無須采用疊梁、下支撐等方式設置的部位，需滿足如下基本要求：

（1）混凝土樓板厚度大于100mm，混凝土強度不應低于20MPa。

（2）工字鋼截面高度大于160mm，需有合格的出場報告和復檢報告。

（3）外懸挑長度不應超過3m，應滿足錨固長度的要求，即錨固段長度應大于懸挑段的1.25 倍。工字鋼出廠為9m 整料，施工現場一般將其裁剪為3 根3m、2 根4.5m 或3m、6m 各一根，故市面上存在的大量為3m、4.5m 和6m 模數。若懸挑長度超過3m，錨固長度需達到3.75m，一方面樓面上無3.75m的錨固長度，另一方面用6.75m 的工字鋼不經濟；特別注意的是，外伸陽臺和懸挑樓板不得作為懸挑支承點，外伸陽臺寬度和懸挑樓板寬度算在外懸挑長度中計算。

（4）錨固工字鋼的U 形鋼筋環或螺栓直徑不應小于16mm，需有合格的出場報告和復檢報告。

滿足以上要求后，根據現場實際參數完成大橫桿的計算（均布荷載值、抗彎強度、撓度）、小橫桿的計算（均布荷載值、抗彎強度、撓度）、扣件抗滑力的計算、腳手架荷載標準值、立桿的穩定性計算（考慮風荷載和不考慮風荷載）、連墻件的計算、懸挑梁的計算（受力計算、整體穩定性計算）、錨固段與樓板連接的計算（若采用鋼筋拉環，計算拉環強度；若采用螺栓，計算螺栓黏結力錨固強度和混凝土局部承壓）。計算合格后，方可采用懸挑工字鋼的形式進行施工。具體步驟如下：

（1）根據建筑物結構平面圖，沿建筑物四周將擬設置立桿的部位根據腳手架跨度1.5m 的要求標記出，切記注意卸料平臺部位、施工升降機擬安裝部位的立桿跨度，需根據現場實際尺寸設置。

（2）根據立桿排布位置，在平面圖中畫出懸挑工字鋼的設置位置。特別標注出每根工字鋼的外懸挑長度、內錨固長度、工字鋼所在的水平位置等。

（3）加工鋼筋預埋環或購買預埋螺栓。懸挑工字鋼與主體結構之間常用的連接方法有非預埋螺栓連接法、預埋U型鋼筋法、預埋螺栓法等。特別注意加工或購買的預埋環需滿足鋼筋伸入混凝土的錨固長度的要求，預埋環的整體高度不得小于樓板厚度和工字鋼高度的總和。

（4）待頂板鋼筋底筋鋪設完成后，進行鋼筋預埋環的設置。每根懸挑工字鋼需設置至少3 個預埋環。在外伸支座部位設置一個定位環，保證工字鋼不左右晃動，在錨固端尾200mm、400mm處各設置一個鋼筋預埋環，與樓板結構鋼筋焊接或綁扎牢固，如圖1所示。

圖1 穿墻與不穿墻預埋環設置

（5）混凝土澆筑過程中，需加強過程檢查，保證預埋環不被破壞或移位。

（6）混凝土澆筑完成后設置工字鋼。逐個檢查預埋環的位置是否有位移，有位移的需進行整改。逐個將工字鋼放置在定位環中固定到位，當采用螺栓壓板固定時，鋼壓板尺寸不應小于100mm×10mm（寬×厚），用雙螺母擰緊；當采用螺栓角鋼壓板固定時，角鋼的規格不應小于63mm×63mm×6mm，用雙螺母擰緊。當采用鋼筋預埋環時，用鋼楔或硬木楔緊，即懸挑工字鋼與預埋環應緊固，嚴禁懸挑工字鋼晃動，做法如圖2～圖4所示。

圖2 預埋螺栓基礎

圖3 非預埋螺栓基礎

圖4 預埋U型環基礎（整環）

（7）為保證架體的穩固，腳手架立桿應與懸挑工字鋼之間有可靠的定位，保證立桿不滑動或竄動，確保架體的穩固。搭設立桿前，需在工字鋼上焊接牢固直徑不應小于25mm、長度不應小于200mm的定位鋼筋或短管，定位點距工字鋼端部不少于100mm。搭設立桿時，立桿需插入定位鋼筋內。

（8）外懸挑的工字鋼前端需有吊拉卸荷措施。采用鋼絲繩（直徑14mm 以上）或鋼拉桿與上一層建筑結構斜拉結，鋼絲繩、鋼拉桿不參與受力計算，只是卸荷措施。與建筑結構拉結的吊環應使用HPB300級鋼筋，直徑不宜小于20mm。如圖5所示。

圖5 工字鋼設置立面圖

（9）以上設置完成后，開始搭設基礎架體。將第一道縱向水平桿（縱向掃地桿）沿縱向放置在多跨工字鋼上，搭設立桿，立桿與縱向水平桿連接，而后設置第一道橫向水平桿（橫向掃地桿）。在此部位需特別注意，縱向水平桿的對接接頭需相互錯開，不得在同步同跨內，掃地桿要求縱向在上、橫向在下，橫向水平桿與工字鋼的距離為200mm。

3.3.2 特殊部位工字鋼的設置

特殊部位指的是轉角處、樓梯間、電梯間等，由于位置的限制，此部位無法對懸挑工字鋼的錨固端進行錨固，需要單獨進行疊梁或下支撐的方式進行設置。此設置方法標準規范中無詳細介紹，就需進行單獨計算。首先排布特殊部位工字鋼，而后排布其余部位工字鋼。本文主要介紹以下3種設置方法。

（1）采用聯梁（重疊梁）形式設置（轉角部位、無法單獨設置外挑工字鋼部位）

采用聯梁連接形式，需明確以下參數：①主梁截面尺寸；②次梁截面尺寸；③主梁間距與立桿間距的倍數關系；④連接螺栓尺寸；⑤其他荷載等參數，用計算軟件計算。

設置聯梁時，必須保證主次梁連接部位的穩固，可采用焊接或螺栓連接等形式連接，另需按照集中荷載作用下的簡支梁對聯梁進行計算。

（2）采用下支撐方式設置（轉角部位、陽臺部位預埋件焊接型鋼三腳架形式）

如圖6 所示，采用下支撐方式，水平陽角型鋼采用焊接預埋件連接，計算條件為一端固支的連續梁。

圖6 下支撐方式立面圖

需明確以下參數：①陽角工字鋼截面尺寸、長度；②支撐材料選擇（角鋼、槽鋼、鋼管、工字鋼等）；③內、外側聯梁傳遞支座力；④支桿上支點（主梁處支點）與建筑物角點的距離（水平距離）；⑤支桿下支點（建筑物支點）與建筑物角點的距離（垂直距離）。

需開展型鋼受力計算、型鋼整體穩定性計算、支桿的強度計算和型鋼與建筑物連接的計算。

（3）采用上拉方式設置（轉角部位）

采用上拉方式，水平陽角型鋼采用焊接建筑物預埋件連接，計算條件為一端固支的連續梁。

需明確以下參數：①陽角工字鋼截面尺寸、長度；②拉桿材料選擇（鋼絲繩等）型號、公稱抗拉強度；③內、外側聯梁傳遞支座力；④拉桿上支點（主梁處支點）與建筑物角點的距離（水平距離）；⑤拉桿下支點（建筑物支點）與建筑物角點的距離（垂直距離）。

需開展型鋼受力計算、型鋼整體穩定性計算、拉繩強度計算和型鋼與建筑物連接的計算。

4 腳手架基礎的驗收

懸挑腳手架的驗收不同于其他腳手架，需對腳手架基礎進行專項驗收，基礎驗收合格后，方可進行下一步的搭設作業。驗收過程分預埋環的驗收、材料的驗收和搭設的驗收三部分。

4.1 預埋環的驗收

若采用預埋環的基礎類型，則需對預埋環設置位置、距離工字鋼錨固端部的尺寸（不得小于200mm）、預埋壞是否設置在頂板鋼筋底筋下等進行檢查，且加強對混凝土澆筑過程的監護，保證預埋環位置不擾動。

4.2 基礎用材料的驗收

搭設架體使用的預埋環（鋼筋、螺栓、壓板、螺母）、工字鋼等材料，要求有出場合格證并進行進場復檢，合格的材料方可使用。

4.3 基礎施工過程的驗收

待混凝土澆筑完成且混凝土強度等級達到要求時，需對工字鋼與預埋環之間的穩固情況、工字鋼端部定位筋的設置、主次梁的連接等進行專項驗收，驗收合格后方可進行下一步的搭設工作。

4.4 驗收人員

懸挑式腳手架作為危險性較大的分部分項工程，架體基礎的驗收也需按照危大工程的要求進行專項驗收，驗收人員包括總包單位技術負責人、項目負責人、項目技術負責人、方案編制人員、項目專職安全員等，監理單位總監理工程師和架體搭設人員也需參加驗收。

5 結語

本文主要對型鋼懸挑腳手架懸挑工字鋼與主體結構之間常用的預埋螺栓連接法、預埋U型鋼筋法、預埋螺栓法的預埋做法做了探討，對進一步加強懸挑腳手架基礎的穩固性、安全性具有一定的參考價值。