高層建筑中懸挑式腳手架施工與安全技術分析

饒方明，吳志剛

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

近年來，隨著城市用地緊張問題的加劇，建筑工程項目逐漸高層化，越來越多的高層建筑涌入人們的視野中。在高層建筑施工中，懸挑式腳手架的應用范圍正日益廣闊，并且已經逐漸替代了以往的落地式腳手架。懸挑式腳手架可以說是一種理想的施工工具，可為高層建筑施工起到良好的輔助作用。不僅如此，懸挑式腳手架還與施工人員的人身安全息息相關，探究懸挑式腳手架的施工及安全技術等內容有十分重要的意義。

2 懸挑式腳手架概述

通過在建筑物上懸挑的支承結構所搭設完成的施工用腳手架即即懸挑式腳手架，如圖1所示。

圖1 懸挑式腳手架示意圖

腳手架架體在豎直方向上的荷載會借助懸挑支承結構傳遞到主體結構上，換言之，架體承受的所有荷載都會通過懸挑式腳手架傳遞到建筑結構中。由此可見，懸挑結構是懸挑式腳手架的核心，為了保證懸挑式腳手架具備良好的性能，懸挑結構本身的穩定性、剛度和強度都要達到較高的水準，與此同時，還要保證其與建筑結構穩定、可靠連接，從而實現腳手架傳遞荷載的安全性[1]。

通常來說，連墻件、扣件式鋼管腳手架以及型鋼支承架等是懸挑式腳手架的基本構成要素。以懸挑結構本身的構造形式作為依據進行劃分，可以將懸挑式腳手架分為兩種形式：下撐式和斜拉式（見圖2）。

圖2 斜拉式懸挑式腳手架示意圖

3 懸挑式腳手架在高層建筑中的施工要點

3.1 施工流程

高層建筑懸挑式腳手架的施工期間涉及較多的工序，具體如圖3所示。

圖3 懸挑式腳手架搭設流程

3.2 材料要求

在搭設懸挑式腳手架的過程中，涉及的材料主要有鋼管、扣件、腳手板、連接件。

3.2.1 鋼管

一般情況下，腳手架搭設期間使用到的鋼管質量不宜超過25 kg，鋼管尺寸多選擇φ48 mm×3.5 mm，水平方向水平桿的長度不能超過2.2 m，其他鋼管桿件的長度不宜超過6.5 m。除此之外，還需要在鋼管表面涂抹防銹漆，防止出現生銹的情況。并且鋼管上禁止打孔，鋼管表面和其本身的材質都需要與相關標準相符合[2]。

3.2.2 扣件

扣件本身的材料和質量要符合建筑行業相關標準。應用扣件時，施工人員需要嚴格檢查其質量，一旦發現有變形或裂縫的扣件要立即淘汰，嚴禁其進入腳手架的搭設中。如果螺栓產生滑絲現象，需要在短時間內進行更換，與此同時，新扣件與舊扣件都需要進行防銹處理。

3.2.3 腳手板

制作腳手板時，腳手板材質的選擇十分廣泛，竹、木以及鋼等材料均可以用于制作腳手板，需要注意的是，腳手板的質量不宜超過30 kg。

3.2.4 連墻件

線材、型材以及管材均可以作為連墻件。

3.3 構造規定與搭拆要求

無論是整段搭設的懸挑式腳手架，還是分段懸挑搭設的腳手架，其搭設高度通常應保持在約20 m，如果無法實現這一高度，需要借助更為安全可靠的分段卸載模式，并通過科學且嚴謹的計算確定各項參數，從而從根本上保證懸挑式腳手架的穩定性和可靠性，為安全施工提供保障。懸挑式腳手架的主節點處需要完成橫向水平桿的安裝，在直角扣件的幫助下將其進行有效固定，并且在使用期間不可將其拆除。除此之外，在懸挑式腳手架搭設期間，為了保證其安全性，還需要在豎直方向上和水平方向上設置掃地桿，這兩種掃地桿均需要借助直角扣件固定。

拆除懸挑式腳手架時，需要遵守自上而下的順序，避免在拆除過程中出現上下同步拆除的情況。另外，拆除連墻件的過程中，需要與腳手架拆除模式保持一致，使用逐層拆除的形式，在此期間，施工人員不可先拆除數層或整層的連墻件之后再拆除腳手架。最后，拆除腳手架后產生的各種配件和構件需要安排專門的人員進行轉運，嚴禁在拆除期間出現直接拋擲的行為，以免傷人。

4 懸挑式腳手架在高層建筑中的安全技術問題

1）搭設懸挑式腳手架時，需要全面檢查使用到的鋼管的質量，一旦鋼管出現裂紋、壓扁、彎曲、銹蝕的情況，需要使用質量完好的進行替換，嚴禁存在問題的鋼管進入腳手架搭設現場。應用扣件之前，需要對其進行仔細的清洗，清除表面的碎屑或積灰。

2）型鋼支架在建筑物外部挑出的長度需要保持一致，并且保證其處于平整放置的狀態，型鋼支架尾端一側的錨固筋要在高層建筑樓板筋下進行預埋，型鋼與錨固筋之間要進行緊密的焊接，保證二者連接的牢固性，可以在很大程度上避免型鋼支架受到荷載作用后產生位移。

3）懸挑式腳手架在搭設時還需要設置相應的防雷擊措施，這可以為施工人員展開施工作業提供強有力的安全保障。具體而言，可以在懸挑式腳手架的轉角位置預留出φ14 mm的鋼筋，并將該鋼筋在腳手架周邊圍繞一周，形成一個閉合的整體，用于防雷擊，接地電阻應小于10 Ω[3]。

5 懸挑式腳手架在高層建筑中的實際應用

5.1 工程概況

某高層建筑計劃地下空間建設4層，地上建設24層，地上部分1～4層層高為4.8 m，5～24層層高為3.9 m。該建筑整體檐高99.29 m，建筑的主要結構為框架-剪力墻結構，其外墻裝飾的形式基本為玻璃幕墻。這一高層建筑地下室部分為一個整體，并且地下室頂板的厚度只有0.12 m，意味著其難以承受較大的施工荷載。如果在地上部分的腳手架的搭設時選擇落地式腳手架，該工程地上4層的位置都必須搭設落地式腳手架，一方面，會使用較多數量的鋼管，另一方面，地下室部分需要承受較大的荷載，這一部分的施工也會受到一定的影響，因此，該工程在選擇地面腳手架搭設的具體形式時，選擇了懸挑式外腳手架。在實際搭設腳手架的過程中，圍繞整個高層建筑的外圍進行搭設，建筑物地上部分1～4層的部分搭設鋼管懸挑腳手架，5～24層的位置分成兩部分進行型鋼懸挑式腳手架的搭設。這種腳手架搭設方式難度較低，搭設質量較高。并且腳手架結構在搭設時使用全封閉施工，對周邊區域的負面影響較小，與建筑工程環保性和安全性的要求相符，并且投入的資金較少。

5.2 型鋼懸挑式腳手架

這種懸挑式腳手架在搭建的過程中將型鋼作為懸挑梁，同時，將這些建筑結構和建筑物的梁板進行錨固，再從另一邊挑出建筑物。型鋼作為懸挑梁,發揮的主要作用是為分段搭設高度的腳手架立桿提供支承力。圖4為型鋼懸挑式腳手架示意圖。

圖4 型鋼懸挑式腳手架示意圖

該高層建筑5～24層分兩段搭設型鋼懸挑式外腳手架，分段的位置為5層和15層，在這兩個樓層搭設懸挑鋼梁。搭設腳手架時，使用的鋼管尺寸為φ48 mm×3.5 mm，并配合扣件，二者共同組成雙排架，其立桿水平方向的間距為1.05 m，豎直方向的間距為1.5 m，步距為1.8 m。同時，水平懸挑梁使用Ⅰ22b工字鋼。鋼管腳手架搭設高度為39.6 m，靠里側一端的立桿和墻體之間的距離為0.4 m，并在每處懸挑式腳手架搭設分段位置設置3個木制腳手板。腳手架在施工時單位面積承受的荷載為4 kN/m2。此外，該高層建筑腳手架施工中涉及的構件和配件還包含2 000目密目安全立網、擋腳板、欄桿等。

5.3 荷載及內力計算

5.3.1 荷載計算及荷載組合

1）扣件、水平方向斜撐、剪刀撐、橫向水平桿、縱向水平桿、立桿都包括在腳手架結構自重的范疇中。在計算這一內容時，需要依據JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》得出該高層建筑腳手架結構自重為4.942 kN。

2）安全網、擋腳板、欄桿以及腳手板都屬于構件與配件的范疇，在計算構件與配件的自重時，需要細分成若干個部分。

（1）木制腳手板：這一配件共設置了3層，其自重標準值為0.35 kN/m2：

式中，N腳手板為木制腳手板承受的自身重力，kN；K1為木制腳手板配件的自重標準值，為常數，取0.35 kN/m2；T豎直為豎直方向的間距，在案例中為1.5 m；T水平為立桿水平方向的間距，在此案例中為1.05 m；T1為里立桿與建筑物之間的距離，此案例中為0.25 m；F1為木制腳手板的搭設層數，此案例中為3層。

代入數據得：N腳手板=0.35×1.5×（1.05+0.25）×3=2.048 kN。

（2）木制擋腳板與欄桿在實際施工時需要2層同步施工，這兩部分的自重標準值為0.14 kN/m：

式中，N擋欄為木制腳手板的自身重力，kN；K2為木制擋腳板與欄桿配件的自重標準值，為常數，取0.14 kN/m2；F2為木制擋腳板與欄桿施工的實際層數，此案例中為2層。

代入數據得：N擋欄=0.14×1.5×2=0.42 kN。

（3）安全網，該高層建筑施工期間使用的安全網為2 000目密目安全立網，在計算其自重時，標準值為0.005 kN/m2：

式中，N安全網為木制腳手板的自身重力，kN；K3為安全網的自重標準值，為常數，取0.005 kN/m2；H為鋼管腳手架搭設高度，此案例中為39.6 m。

代入數據得：N安全網=0.005×1.5×39.6=0.297 kN。

基于此，該高層建筑構件和配件部分的自重需要將上述3部分內容進行合計，其結果為：

式中，N構配為木制腳手板的自身重力，kN。由于此時計算的內容為2層同時作業時的承重量，因此，若想知曉1層作業的承重量，應當將所得數值除以2。所搭設的木制腳手板視為一個整體。

帶入數據得：N構配=（2.048+0.42+0.297）/2=1.38 kN。

3）施工均布活荷載，在計算這項內容時，要根據2層裝修作業同步施工的4 kN/m2展開計算。

式中，Qk為2層裝修作業同步施工的承重量，kN/m2；NQk為均布活荷載，kN。

帶入數據得：∑NQk=3.9 kN。

總體來看，該高層建筑中懸挑式腳手架的相關數據表現可以滿足JGJ 130—2001《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》的要求，能夠發揮其本身的作用。

6 結語

綜上所述，懸挑式腳手架在高層建筑中的應用可以發揮十分關鍵的作用，有安全性和可靠性較高的特點，并且搭設也相對方便，并且搭設材料也可以進行重復利用。不僅如此，對于高層建筑而言，懸挑式腳手架是一種強化其本身施工安全系數的核心輔助工具，因此，擴大懸挑式腳手架應用范圍十分必要。在應用期間，要注重相關施工要點和安全技術問題，保證懸挑式腳手架可以真正發揮其本身的作用，提升高層建筑施工質量。