仿古塔型建筑外墻懸挑腳手架搭設(shè)技術(shù)探討

高 健

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 工程概況

天漢樓項(xiàng)目位于陜西省漢中市漢臺(tái)區(qū)，為仿漢代建筑風(fēng)格大型建筑，外觀為樓閣式仿漢建筑，主要功能包括旅游觀光、休閑娛樂、文化展示、交流體驗(yàn)及會(huì)議等。主樓坐落在三層臺(tái)基之上，建筑面積約1.1萬m2，基臺(tái)建筑面積約2.2萬m2。上部結(jié)構(gòu)外觀為6層塔型，內(nèi)部實(shí)為14層結(jié)構(gòu)，總高度73.6m。主樓上層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，六層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以下及裙樓已搭設(shè)落地式雙排鋼管腳手架完成施工，六層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以上樓層需進(jìn)行懸挑腳手架施工。截至編寫文章前，天漢樓所有外架均搭設(shè)完成，外形美觀且滿足施工使用功能，具體如圖1所示。

圖1 天漢樓主樓示意圖

2 施工難點(diǎn)

（1）仿古塔檐口外挑尺寸較大，混凝土外檐結(jié)構(gòu)長度達(dá)3.5m，最外緣比下層樓板外挑多出1.2m，按常規(guī)型鋼懸挑架搭設(shè)型鋼懸挑長度過大。且外檐存在方椽等造型，腳手架搭設(shè)難度較大。

（2）該建筑為塔型建筑，6層以上結(jié)構(gòu)并非上下垂直，造型下大上小，結(jié)構(gòu)增加兩層往內(nèi)收縮一次，外檐等結(jié)構(gòu)隨著層數(shù)增加相應(yīng)往內(nèi)收縮，懸挑架搭設(shè)時(shí)應(yīng)根據(jù)外檐結(jié)構(gòu)變化做相應(yīng)調(diào)整。

（3）12～14層外檐結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，頂層外檐高度變大，與下部結(jié)構(gòu)存在差異，不能完全按下部懸挑外架方式搭設(shè)。

（4）樓層內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部型鋼懸挑腳手架距離較遠(yuǎn)，連墻件固定位置較遠(yuǎn)，架體穩(wěn)定性較差。

3 架體初步設(shè)計(jì)

該工程六層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以上除12～14層為3層一外檐外，其余為2層一外檐。且由于每層外檐均會(huì)往內(nèi)收縮0.8～1m不等，因此懸挑腳手架搭設(shè)不能一次搭設(shè)過高，應(yīng)以2層一挑為宜。

根據(jù)施工圖紙，天漢樓四周設(shè)置了一圈八角柱，柱高為兩層層高，施工時(shí)分兩次澆筑。在搭設(shè)懸挑腳手架前，第一層八角柱已施工完成，且強(qiáng)度滿足要求，可以作為懸挑腳手架固定點(diǎn)使用。針對(duì)該工程6層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以上懸挑腳手架的施工方法進(jìn)行了4次方案設(shè)計(jì)。

方案一：常規(guī)懸挑腳手架方法。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為6.075m，懸挑長度為2.7m，錨固長度為3.375m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25要求，U型錨環(huán)按規(guī)范要求設(shè)置，第一道錨環(huán)設(shè)置在樓板邊緣往內(nèi)30cm結(jié)構(gòu)梁內(nèi)，鋼絲繩采用φ14mm（6mm×19mm）按規(guī)范要求設(shè)置，連墻件通過混凝土梁預(yù)埋進(jìn)行拉結(jié)及八角柱拉結(jié)進(jìn)行固定，具體如圖2所示。方案評(píng)價(jià)：（1）此方法型鋼懸挑長度較大，正常部位懸挑長度達(dá)到2.7m，陽角位置工字鋼懸挑長度更大，達(dá)到3m以上。采用16#工字鋼，型鋼抗彎計(jì)算強(qiáng)度σ不符合要求，且《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 130—2011）要求一般鋼梁懸挑長度不宜超過3m。當(dāng)?shù)厥袌鲋髁鞴ぷ咒摓?6#，若加大工字鋼型號(hào)，不經(jīng)濟(jì)且高空吊裝拆卸也較為困難。若采用鋼絲繩卸載，經(jīng)過計(jì)算，提高鋼絲繩的直徑和公稱抗拉強(qiáng)度也可滿足要求。然而根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 130—2011）要求，鋼絲繩不參與懸挑型鋼受力計(jì)算，故采用鋼絲繩卸載方法不符合要求。（2）施工安全無法保證，懸挑腳手架內(nèi)側(cè)立桿與結(jié)構(gòu)樓板之間空隙間距過大，達(dá)到1.5m，施工中存在較大安全隱患，且架體與結(jié)構(gòu)距離過遠(yuǎn)，穩(wěn)定性較差。經(jīng)分析，此方法不可取。

方案二：減小型鋼懸挑長度，架體立桿穿過結(jié)構(gòu)外檐。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為3.375m，懸挑長度為1.5m，錨固長度為1.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。U型錨環(huán)與鋼絲繩設(shè)置同方案一，具體如圖3所示。方案評(píng)價(jià)：（1）此方法外檐施工較為困難，外檐結(jié)構(gòu)施工需穿過架體，部分結(jié)構(gòu)已伸出架體之外，施工極為不便。（2）部分外檐懸于架體之外，腳手架整體外觀感官較差，腳手架無法遮擋所有結(jié)構(gòu)，存在很大的施工安全問題。（3）腳手架拆除后，外檐留置的腳手眼處理困難。經(jīng)分析，此方法不可取。

圖2 方案一示意圖

圖3 方案二示意圖

方案三：懸挑腳手架在方案一的基礎(chǔ)上減小懸挑長度，懸挑架檐口部位以上采用單立桿防護(hù)架形式。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為5.175m，懸挑長度為2.3m，錨固長度為2.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。U型錨環(huán)與鋼絲繩設(shè)置同方案一，具體如圖4所示。方案評(píng)價(jià)：（1）此方案懸挑長度減少40cm，仍存在懸挑長度過長問題。（2）懸挑腳手架內(nèi)側(cè)立桿與結(jié)構(gòu)樓板之間空隙間距過大，達(dá)1.1m，施工中存在較大安全隱患。且架體與結(jié)構(gòu)距離過遠(yuǎn)，穩(wěn)定性較差。經(jīng)分析，此方法也不可取。

方案四：綜合以上三種方法，主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為3.375m，懸挑長度為1.5m，錨固長度為1.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。外側(cè)架體在第二步斜挑出一排立桿，組成三立桿架體，檐口部位以上采用單立桿防護(hù)架形式。U型錨環(huán)與鋼絲繩設(shè)置同方案一。同時(shí)通過八角柱和結(jié)構(gòu)預(yù)埋設(shè)置兩層拉桿，第一道拉桿距離根據(jù)每兩根八角柱間距設(shè)置兩道，具體如圖5所示。方案評(píng)價(jià)：此方案既減小了型鋼懸挑長度，避免了腳手架立桿與結(jié)構(gòu)樓板之間空隙過大引起的施工安全隱患及架體穩(wěn)定性差等問題，又保證了施工正常的作業(yè)條件。經(jīng)分析，可采用此方案。

圖4 方案三示意圖

圖5 方案四示意圖

4 架體方案

4.1 架體概況

該工程六層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以上根據(jù)結(jié)構(gòu)特征分成5段搭設(shè)，其中56.30～60.20m施工段采用落地腳手架，其余4段采取型鋼懸挑腳手架方式。29.60m以上腳手架類型如表1所示，56.30～60.20m落地腳手架如圖6所示。

表1 29.60m以上腳手架類型

圖6 56.30～60.20m落地腳手架示意圖

懸挑層腳手架設(shè)置分平直部分和陽角部分，陽角部分采用槽鋼焊接聯(lián)梁懸挑。懸挑腳手架主要技術(shù)參數(shù)如表2所示，29.60m以上懸挑腳手架如圖7所示。

表2 懸挑腳手架主要技術(shù)參數(shù)

4.2 工藝流程

圖7 29.60m以上懸挑腳手架示意圖

（1）型鋼懸挑腳手架（平直部分）。預(yù)埋件設(shè)置→安裝懸挑主梁→懸挑主梁上下支撐桿件設(shè)置→立桿定位點(diǎn)設(shè)置→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→橫向水平桿→縱向水平桿(格柵)→連墻件連接→剪刀撐→鋪腳手板→扎防護(hù)欄桿→扎安全網(wǎng)。

（2）型鋼懸挑腳手架（陽角）。預(yù)埋件設(shè)置→安裝懸挑主梁→懸挑主梁上下支撐桿件設(shè)置→固定聯(lián)梁→立桿定位點(diǎn)設(shè)置→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→橫向水平桿→縱向水平桿(格柵)→連墻件連接→剪刀撐→鋪腳手板→扎防護(hù)欄桿→扎安全網(wǎng)。29.60m以上懸挑腳手架平面如圖8所示。

圖8 29.60m以上懸挑腳手架平面示意圖

4.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)置

（1）連墻件。該工程塔形結(jié)構(gòu)外側(cè)周邊無墻體，連墻件設(shè)置分為三種類型。①懸挑腳手架首層連墻件按照三跨要求提前在混凝土梁中預(yù)埋鋼管管件；②懸挑腳手架第二層連墻件位置根據(jù)結(jié)構(gòu)外圍28根八角柱設(shè)置抱柱，搭設(shè)外架時(shí)，八角柱下半部分已澆筑完成，可滿足懸挑架連墻件設(shè)置條件；③懸挑腳手架第三層連墻件位置設(shè)置在外檐根部附近，可通過提前預(yù)埋鋼管設(shè)置管件。

（2）錨固螺栓。①型鋼懸挑梁固定端采用2個(gè)鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與建筑結(jié)構(gòu)梁板固定；U型螺栓上部采用雙螺帽固定，螺栓伸出上部螺母長度不小于3倍螺距長度。②鋼筋預(yù)埋至混凝土板、混凝土梁底部，每側(cè)平直段不小于0.6m。③U型螺栓預(yù)埋至梁板底部，2根1.5m長直徑18mmHRB335鋼筋放置Φ18mmU型筋上部。④鋼筋拉環(huán)、U型螺栓與懸挑梁間隙用木楔楔緊。⑤錨固處樓板上預(yù)先配置用于承受懸挑梁錨固端作用引起負(fù)彎矩的受力鋼筋。錨固螺栓連接如圖9所示。

圖9 錨固螺栓連接示意圖

（3）轉(zhuǎn)角處懸挑梁設(shè)計(jì)。在懸挑層的陽角、陰角等轉(zhuǎn)折部位，經(jīng)計(jì)算確定懸挑架的參數(shù)，必須符合規(guī)范要求，采取可靠的構(gòu)造措施保證安全。該工程在建筑結(jié)構(gòu)角部，工字鋼梁采用扇形布置，靠近角柱兩側(cè)工字鋼加長，在兩懸挑工字鋼上面設(shè)兩道橫向12.6#槽鋼聯(lián)梁，聯(lián)梁上立轉(zhuǎn)角立桿。以保證懸挑架角部腳手架搭設(shè)。天漢樓29.60m以上懸挑腳手架搭設(shè)完成效果如圖10所示。

5 結(jié)束語

文章探討了天漢樓6層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高29.60m）以上懸挑腳手架的搭設(shè)方法，對(duì)各種方案進(jìn)行了對(duì)比優(yōu)化，比選出了相對(duì)較好的方案，克服了塔型建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造型多樣等難點(diǎn)，結(jié)果證實(shí)此方案在理論上可行。在其后的工程實(shí)踐也進(jìn)一步證明，嚴(yán)格按照該方案進(jìn)行施工，能夠有效保證施工的安全順利進(jìn)行。文章一方面可為天漢樓的施工提供指導(dǎo)，另一方面也可為今后類似仿古建筑外墻腳手架工程的施工提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

圖10 天漢樓29.60m以上懸挑腳手架完成圖