高層建筑工程中的懸挑式外腳手架搭設施工技術

張 玲

（平涼機電工程學校，甘肅 平涼 743400）

1 引言

懸挑式腳手架具有安全可靠、工藝操作簡易、可重復利用、技術先進、全封閉效果等特點，在建筑工程中得到廣泛應用。在土地資源利用率不斷提高的今天，高層建筑的工程數量遠高于普通低層建筑，懸挑式外腳手架也得到了更多建筑單位的認可。另外，基于可持續發展目標，建筑單位在施工材料方面更趨向于應用環保、節能、可回收的施工材料，因此，能夠充分使用的懸挑式外腳手架就成了高層建設施工中的常用部件。

2 懸挑式外腳手架的概念和特點

高層建筑施工和裝修期間，施工單位通常需要在建筑外部搭設懸挑式外腳手架以確保各項作業的有序開展，同時，也能夠為施工人員提供一定的安全防護。一般而言，腳手架搭設高度不會超出20m，建筑結構通常由鋼筋混凝土材料建設而成。為了避免腳手架出現結構松動等問題，施工單位不能將其應用于磚石類的建筑結構。在設計腳手架支撐體系過程中，施工單位使用的懸挑架通常為型鋼材質，較為關鍵的節點通過螺栓焊接牢固，而傳統扣件連接的方式因存在安全隱患被禁止使用，在明確各相關結構系數并經由多方人員審核確認的情況下，方可按設計圖紙開展懸挑式外腳手架的搭設施工。

相對傳統腳手架，懸挑式外腳手架有分段連接、扣件連接兩類安裝搭設方法。施工區間受到的限制較小，能夠在較多場合應用且具有較高的穩定性，相對普通腳手架，其施工工藝要求更高，需要施工單位做好培訓工作。在實際應用時，懸挑式腳手架高度應低于建筑最高層樓板，確保腳手架不會被現場環境影響。另外，在實際應用時，該腳手架能夠反復應用且不會出現性能上的較大變化，相對普通腳手架更節省資源，也更安全。

3 懸挑式外腳手架受力分析及搭設技術要點

3.1 懸挑式外腳手架的結構形式

懸挑式外腳手架按照受力形式可分為挑撐式結構、挑梁式結構、挑拉式結構和撐拉結合式結構四類，詳見圖1。

圖1 懸挑式外腳手架結構類型示意圖

3.1.1 挑撐式

挑撐式結構的承力主體為一個倒三角結構，三角由斜撐桿和型鋼材質的挑梁構成，斜撐桿的搭設可借助普通鋼管扣件來實現，該結構多用于剪力墻，能夠有效承接傳自上層腳手架的壓力。在實際應用時，施工人員需要盡可能提升斜撐桿的可靠性，可以按照單個樓層高度控制三角架搭設高度，也可以結合梁柱展開布置。同時，施工人員可以在樓板或邊緣構件處將懸挑鋼梁固定，并通過雙向約束支點提升壓桿穩定性。

3.1.2 挑梁式

挑梁式結構的承力主體為型鋼挑梁，施工人員需要在懸臂梁狀態的挑梁基礎上搭設外腳手架，這將導致挑梁承受的剪力和彎矩極大。施工單位通常會選擇提升挑梁型鋼規格的方式避免承力結構異常，型鋼形式多為雙槽或工字鋼。在混凝土樓板區域錨固挑梁過程中，施工人員需要對樓板抗載荷能力進行核查，若抗沖切參數不符合要求，則需要加裝配筋。另外，施工人員也可將鋼絲繩設置于腳手架體系中部節點部位，提升腳手架可靠性。

3.1.3 挑拉式

挑拉式結構的承力主體為一個正三角結構，三角由斜拉桿和型鋼材質的挑梁構成。相對于斜撐桿而言，斜拉桿無需考慮壓桿問題，該結構的承載能力也更強，適合在腳手架施工中作為主承力結構應用。施工人員需要根據立桿柱間距合理規劃型鋼挑梁間距，通過固接或鉸接等方式連接混凝土結構和挑梁。在斜拉桿結構設計方面，施工人員需要使挑梁與斜拉桿相互配合，將其優化為可調長度。部分施工單位應用的拉桿形式為鋼絲繩（含麻芯），應用期間需要注意以下幾點：

①彈性模量小的鋼絲繩容易在受力的情況下伸長，施工人員需要控制好斜拉鋼絲繩長度，預緊收拉，以確保腳手架的垂直度不受影響。

②為了滿足鋼絲繩條件要求，施工人員通常會選用花籃螺絲。采購螺絲時要做好質量檢查和螺絲選型工作，避免使用“CC”或“0C”型等容易影響拉直效果的螺絲。

③施工人員需要從彎曲半徑方面控制吊拉部位的鋼絲繩，避免出現磨毛或散股等異常情況。

3.1.4 撐拉結合式

撐拉結合式結構的承力主體由斜撐桿、斜拉桿和型鋼材質的挑梁共同組建，能夠有效承載上方腳手架帶來的壓力。該結構超靜定次數相對更多，施工人員在協調控制斜撐桿和斜拉桿的過程中往往面臨較多困難，設計人員應盡可能以單一的撐、拉結構為主，其他形式為輔，以提升結構的穩定性。

4 外腳手架工程搭設方案實例

4.1 工程概況

某建筑工程項目施工面積為35 408m2，建筑高度為78.1m，地下2層（3.6m層高）、地上19層（一層與二層分別為4.2m和5.7m層高，其余層3.8m層高），布置平面為33.30m×63.30m的矩形。結合本工程的建筑結構特點，選擇應用扣件式外腳手架，具體結構形式為懸挑梁外腳手架（型鋼材質），將雙排鋼軌落地式腳手架用于四層以下施工，四層施工則在雙排立桿腳手架的基礎上合理布設懸挑式外腳手架，在懸挑式搭設完畢后，將雙排立桿腳手架拆除。自第五層之后，間隔四層一挑，均設置15.2m的懸挑式腳手架搭建高度，按照循環向上的工序搭設和拆卸腳手架，確保相關施工項目有序開展。腳手架型鋼形式為工字鋼，型號為14號，使用Φ48×3.5mm型號的鋼管外架，且鋼管已焊接牢固。另外，施工期間需用14mm直徑的鋼絲繩對外架底部進行卸荷處理，并做好密布網封閉防護工作。

4.2 懸挑式外腳手架搭設技術

在懸挑式外腳手架搭設施工期間，施工人員嚴格按照工序要求做好吊環預埋、工字型鋼架設、鋼管及型鋼固定、鋼絲繩牽拉、斜拉桿固定、架板鋪設相關工作。在工字鋼架設期間，施工人員需規避暗樁，從預留的建筑結構孔洞將長度3m的型鋼垂直墻體挑出，挑出長度為1.4m，布置間距為1.5m，墻內型鋼需要由吊環套住并用木楔緊固，吊環參數如圖2所示。型鋼需準備兩套，每套15.2m搭設高度，交替使用。

圖2 預埋吊環示意圖

為了避免外架穩定性和剛度不符合要求，施工人員應使用48mm直徑的鋼管通過扣件與工字鋼連接，并借助鋼絲繩加固處理，在工字鋼上表面布置縱橫掃地桿，位置分別為間隔外墻0.4m和1.3m。掃地桿上需要將雙排鋼管架立桿以1.5m的間距裝設，并利用工字鋼固定件承插立桿底部，立桿頂端與頂層板面間距800mm。各層立桿與墻體的拉結均需要借助48mm直徑鋼管實現，在上層搭設完畢后拆除下層材料，確保腳手架搭設施工材料的循環使用，后退時則需要以相反方向搭設和拆卸。外排架上方需要間隔5跨步設豎向剪力撐，安裝45°～60°夾角布置斜桿。5、9、13、17層需要為拉鋼索工作預留相應的拉環，拉環直徑為16mm，鋼索型號為14號，與外立桿型鋼保持相同的縱距。在懸挑型鋼的區域固定鋼絲繩，具體位置為從端部向內100mm位置，并將卡環焊接于型鋼底部；鋼絲繩的另一端需與梁頂連接，通過直徑16mm的預埋吊環勾住鋼筋，期間應做好吊環錨入施工標準的空中作業，避免出現吊環脫出等事故隱患。為了避免鋼絲繩過度松弛，施工人員需用花籃螺絲對鋼絲繩進行卡實和收緊處理，具體施工結構如圖3所示。

圖3 懸挑架生根吊索示意圖

4.3 懸挑式外腳手架穩定計算

4.3.1 工字鋼受載情況計算

基于15.2m的鋼管架高度、1.5m的型鋼間距、80N/個的竹板架重力、10N/個的扣件重力、38.5N/m的48mm直徑鋼管重力進行相關參數計算。相關規程指出，施工安裝具有2 700N/m2的施工載荷，假設超載系數為2、動力系數為1.2，可以求得型鋼豎向載荷W數值為竹板架、扣件、附加載荷、鋼管重量之和與兩系數的乘積，具體為16 548N。其中，型鋼重量為16.9kg/m。

型鋼受力情況如圖4所示，主要涉及型鋼自重、施工載荷和外架自重。此時的彎矩數值為15 109.6N·m，支座部位數值最大，可以根據豎向載荷求得載荷標準為10 419.11N。

圖4 工字鋼受力分析示意圖

在彎曲強度計算方面，施工人員要考慮相同截面不同軸的彎矩數值Mx與My、兩軸的凈截面模量WNx和WNy、塑性發展系數rx和ry。由于型鋼x軸的彎矩僅體現為向上作用，可以求得x軸彎矩數值為15 109.6N·m，在rx為1、My為0以及WNx為102N/cm2的情況下，可以求得彎曲的數值為148.14N/cm2。

設計標準指出，14號工字鋼最高承受215N/cm2的彎曲強度，表明所選用的工字鋼型號符合施工安全要求。

4.3.2 鋼絲繩強度計算

在計算前，工作人員可以將結構簡化為簡支梁形式，鋼絲繩具有60°以上的斜度，取3.5為安全系數，拉力換算系數為0.85，根據公式可求得鋼絲繩的設計強度最低需要78.69kN，而14mm直徑鋼絲繩強度可達125kN，滿足施工需求。

4.3.3 外架架體穩定性計算

在架體穩定性計算方面，施工人員需要綜合考慮架體高度、立桿縱距、風壓數值、立桿參數（截面抵抗力矩、步距、橫距、截面積、回轉半徑）、擋風和迎風面積、連墻桿橫距與豎距，通過各參數求得鋼材受壓強度大小低于鋼材設計強度，滿足施工要求。

5 結語

綜上所述，懸挑式腳手架具有回收方便、施工簡單、安全穩定等優勢，在高層建設施工中得到廣泛應用。在實際應用時，施工單位需要避免懸挑式外腳手架搭設高度過高，可采用分段搭設、拆卸的方式滿足施工要求，做好承力結構的設計、相關材料負荷強度的計算選型工作，嚴格按施工工序搭設、拆卸腳手架，確保高層建設項目有序施工。