超長附著式型鋼懸臂外架施工技術淺析

袁文俊 葉光榮 胥悅 謝東 陳玲

針對現有技術對高層（超高層）建筑結構邊緣在通層、大面積、大跨度環繞型下掛大檐影響外架架設的難題，創造性地采用了超長型鋼附著式外架架設技術，有效地避免了下掛挑檐部分后期二次混凝土澆筑造成的工期、成本增加，保證了施工效率。

高層（超高層）建筑; 大跨度檐; 超長型鋼; 附著式外架

TU731.2 B

［定稿日期］2022-12-30

［作者簡介］袁文俊（1990—），男，碩士，工程師，主要從事項目技術管理工作；葉光榮（1987—），男，本科，高級工程師，主要從事建筑施工管理工作；胥悅（1985—），男，本科，高級工程師，主要從事技術質量安全等管理工作；謝東（1981—），男，本科，工程師，主要從事項目技術管理工作；陳玲（1991—），女，本科，工程師，主要從事項目資料管理工作。

隨著建筑行業的進步和發展，人們對建筑物的質量要求也不斷提高，從前滿足于單一的使用功能，提升到兼顧感覺的多樣性和藝術化，隨之帶來了建筑物結構的復雜化和異形化［1］。建筑物正朝著大跨度、高空間、新型結構的方向發展，這無疑對施工過程的外裝修提出了更高的防護和安全要求。附著式外架具有安全可靠、技術操作簡單、可重復利用、技術先進、全封閉效果等特點，廣泛應用于建筑工程。根據可持續發展目標，建筑單位在施工材料方面更傾向于應用環保、節能、可回收的施工材料，因此，能夠充分使用的附著式懸掛式外腳手架已成為高層建設施工中的常用構件。

目前，在國內外工程中，高層建筑結構邊緣少有通層、大面積、大跨度的環繞型大檐，因此通常附著式懸掛外架采用主梁為1.25/1.5 m的型鋼即可完成建筑的周邊防護。本工程應采用最短3 m長的型鋼作為附著主梁，長度遠遠超過規范要求和常規工程，對鋼材選擇、承重、附加節點和下拉節點都有新要求。如果整體采用下掛大挑檐后期二次混凝土澆筑工藝，就意味著樓層支架和外架都需要二次搭設和拆架，造成工期和成本的增加。本文介紹超長型鋼附著式懸掛外架，并通過收集整理過程數據，為后續類似工程提供可靠的數據和工程經驗。

1 工程概況

成都市新津區人民醫院項目位于成都市新津區寶腳鎮迎仙村5組、鶴村10組。項目總用地面積46 123.39 m2，總建筑面積129 902.57 m2，地面建筑89 087.86 m2，地下建筑面積40 095.16 m2。工程主要單體建筑為三中心、醫療技術樓、住院樓，其中住院樓最高達84.85 m。住院樓共19層，9～19層為標準層，每層高4.2 m，每層面積3 000 m2。住院樓各層結構最外側邊梁邊緣包括寬1.8 m超長檐，繞各層結構一周，檐厚120 mm，無梁，為典型超長超薄型下掛大檐，檐結構本身不能承載懸掛型鋼外架荷載。

本工程根據現場實際情況，采用高層建筑結構邊緣通層、大面積、大跨度環繞型下掛大檐的超長附著式型鋼外架的施工方法和技術，可以有效解決高層建筑結構邊緣通層、大面積、大跨度環繞型下掛大檐外架施工的難題，確保施工進度。避免了下掛挑檐部分后期二次澆筑和防護外架重復支模、脫模，有效節約工期和成本，具有良好的經濟和社會價值。

2 技術原理

超長型鋼附著式懸掛外架，制作中利用工字鋼良好的抵抗力變形及彎曲變形特點［2］。以3 m長16#工字鋼為主梁，20 mm厚Q235鋼板為連接板，以3個8.8級M20高強度螺栓為主附著點，同時采用2根20 mm提升花籃螺栓，充分保證外架的穩定性（圖1）。

3 技術特點

（1）采用超長型鋼附著式懸掛外架施工，有效解決了高層建筑的通層、大面積、大跨度的環繞型大檐外圍防護問題。

（2）采用超長型鋼附著式懸掛外架施工具有安全可靠、技術操作簡單、可重復利用、技術先進、全封閉效果等特點［3］。

（3）主梁采用3 m長16#工字鋼，20 mm厚Q235鋼板作為連接板，采用8.8級M20高強度螺栓的3個主附著點，同時設置2根20 mm提升花籃螺栓，充分保證外架的穩定性。

4 施工工藝及操作要點

4.1 施工程序

為保證超長附著式型鋼懸掛外架的安全性和可靠性，對其整體荷載進行了分析計算，嚴格選定了外架材料，并優化了主梁的布置位置，最終確定了施工技術流程圖（圖2）。

4.2 主要施工工序操作要點

4.2.1 受力驗算分析

利用工字鋼具有良好的抗力變形及彎曲變形的特點，以3 m長16#工件鋼為附著式主梁，20 mm厚Q235鋼板為主梁與埋入件連接板，以3個8.8級M20高強度螺栓為主附著點，同時設置2條道20 mm提升花籃螺栓，充分保證外架的穩定性。鋼管扣件外架荷載通過型鋼主梁（主）和花籃螺栓（次）通過埋入錨件傳遞到建筑物結構側梁（表1）。

4.2.2 外架材料的選定

4.2.2.1 主梁

根據荷載受力計算附著式主梁采用16#工字鋼，鋼材為Q235，16#工字鋼的整體長度分別為3 m、3.2 m、4.2 m，為保證整體受力效果，工字鋼原則上采用整體通長減少焊接，保證二級焊縫全數合格，需進行現場焊縫探傷檢驗（表2）。

4.2.2.2 螺栓

主梁附著螺栓采用8.8級摩擦型高強度螺栓，高強度螺栓直徑為M20附著螺栓采用可回收的半埋入螺栓，總長度為25 cm，半埋入長度為18 cm，露出長度為7 cm。

4.2.2.3 連接板

16#工字鋼主梁與附著高強度螺栓采用鋼板連接，鋼板板材采用Q235，厚度20 mm主梁懸置長度首次大量超過3 m，為充分保證外架穩定性，連接板采用3孔連接，鋼板尺寸為250 mm×300 mm×20 mm連接鋼板與懸挑工字鋼完全焊接連接，焊縫等級為二級，焊縫尺寸較薄板厚（腹板位置6 mm，翼緣板位置10 mm）以上（圖3）。

4.2.2.4 花籃螺栓

連接花籃螺栓的拉桿是懸掛體的重要受力構件之一，采用20 mm的HPB300圓鋼。上部系桿的一端用高強度螺栓固定在上部系桿梁上，上、下系桿用花籃螺栓連接，下部系桿的另一端用高強度螺栓固定在耳板上［4］。并在使用期間巡視，檢查上拉桿松動，保證上拉桿與梁的受力，一致均勻，拉桿處于緊固狀態，花籃螺栓外露長度不小于100 mm。

4.2.2.5 耳板

花籃螺栓下拉桿通過銷螺栓與焊接在工字鋼上的掛耳板連接，掛耳板采用Q235鋼板加工制造，厚12 mm的雙排掛耳板，采用與16#工字鋼主梁焊接，焊縫長度不小于120 mm，花籃螺栓下拉桿和掛耳板采用22 mm的45號鋼插銷固定，部件整體能夠再利用（圖4）。

4.2.3 平面布局優化

附著式外架選用鋼管扣件式外架，外架布置為立桿橫距0.85 m，立桿縱距1.5 m，步距1.8 m，高度不得超過20 m。住院樓整體高度84.85 m，共19層附著式配置層為5層、9層、13層、17層。

由于型鋼主梁在陽角處的長度遠大于常規部位，因此型鋼布置從陽角開始。計算的陽角主要配置3根16#工字鋼主梁，長度分別為：1根4.2 m位于陽角，2根3.2 m位于兩側約500 mm。為了防止主梁后滑，將主梁配置卡箍加密，距離為300 mm（圖5、圖6）。

4.2.4 連接節點的預埋

在側梁模板關閉完成之前，在框架柱（梁）上安裝M20的高強度螺栓或25 mm個PVC套管，預埋件或套管通過模板牢固地固定在模板上，確保預埋位置、標高控制準確，脫模后需要切除突出結構表面的PVC套管，使螺栓鋼墊片、工字鋼連接板與結構表面的貼緊［5］。

根據附著式懸掛工字鋼的平面布置圖確定埋入位置（埋入孔的位置應比地板底面低50 mm），采用電鉆在梁或墻體外側的模上開孔將預埋件放入模具內側，M20×220 mm的雙頭螺栓通過孔從模具外側擰入預埋件內，再將螺母擰入模具外側的雙頭螺栓，將預埋件夾在模具上，如圖7、圖8所示。

5 結束語

結合工程實際情況，針對高層（超高層）建筑結構邊緣通層、大面積、大跨度環繞型下掛屋檐情況下的外架施工難題，采用超長附著式型鋼外架施工技術，保證了工期，節約了成本。同時，由于目前國內外工程中高層建筑結構邊緣少有通層、大面積、大跨度的環繞型大檐，本文的應用為同型工程提供了可靠的工程數據和參考實例，促進了高層建筑施工技術發展。避免了下掛大挑檐二次澆筑和防護外架重復支模、脫模，節約了工期和成本，具有良好的經濟和社會價值。

參考文獻

［1］ 李平.承插型盤扣式鋼管腳手架在機場塔臺分層分段懸挑外架中的應用［J］.江西建材，2022（1）：135-138.

［2］ 梁斌.高層建筑懸挑外架設計及施工探討［J］.山西建筑，2021，47（2）：88-90.

［3］ 李紀方，王雙龍.高層建筑懸挑外架安全施工技術［J］.建材與裝飾，2019（22）：23-24.

［4］ 劉義豐.高層建筑懸挑外架安全施工技術［J］.江西建材，2019（5）：118-119.

［5］ 郭天印，母軍安.淺談馬來西亞帝景灣項目懸挑外架工程施工應用總結［J］.智能城市，2018，4（21）：60-61.