房建工程典型懸挑腳手架施工方案的編制要點(diǎn)探討

楊代文，仲鑫

(中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176）

1 引言

外腳手架作為施工操作平臺(tái)，它既可以保證施工人員的在高處操作時(shí)的安全[1]，又可以讓施工人員完成外墻保溫等裝飾裝修施工工序，是房建工程施工中不可或缺的重要工具之一，同時(shí)也能體現(xiàn)施工企業(yè)良好的形象，因此，確保外腳手架的施工質(zhì)量及搭設(shè)美觀十分重要。而具有良好的形象和質(zhì)量的前提是方案設(shè)計(jì)策劃滿足規(guī)范要求，特別是方案策劃中的計(jì)算要全面分析措施外腳手架與主體結(jié)構(gòu)間的受力關(guān)系。高層房屋建筑工程中懸挑腳手架的應(yīng)用非常常見，錨固式型鋼懸挑腳手架較為常規(guī)，主要遵循規(guī)范中1.25 倍錨固長(zhǎng)度的原則[2]；花籃螺桿上拉式型鋼懸挑腳手架在房建工程中使用相對(duì)較少，懸挑型鋼根部錨固于建筑的結(jié)構(gòu)梁上；還有工具式全鋼爬架，可隨結(jié)構(gòu)施工整體提升。本文主要從示例項(xiàng)目的典型懸挑腳手架設(shè)計(jì)策劃過程來(lái)探討房建工程典型型鋼懸挑腳手架施工方案的編制要點(diǎn)。

2 工程概況

本工程位于海南省三亞市,包括3#、4#、6#、7#、11#、12#樓6 棟19 層住宅和1 棟10 層辦公樓，建筑高度57.4～59.6 m，建筑面積約1.4×105m2，結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻。項(xiàng)目地面設(shè)有人行路徑、綠地、泳池等設(shè)施，總體呈南低北高的趨勢(shì)。

3 方案設(shè)計(jì)概況

本文以住宅6#樓為例進(jìn)行型鋼懸挑腳手架設(shè)計(jì)策劃分析，探討房建工程中典型型鋼懸挑腳手架的施工方案的編制要點(diǎn)。

6#樓塔樓首層層高為3.95 m，2～14 層標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.9 m，15～17 層層高為3 m，18 層層高3.05 m，屋面層層高4.8 m。

型鋼懸挑腳手架范圍內(nèi)搭設(shè)雙排扣件式腳手架，內(nèi)立桿離墻300 mm，腳手架常規(guī)位置步距1 800 mm，立桿縱距1 500 mm，立桿橫距850 mm，腳手板兩步一設(shè)，連墻件2 步3 跨設(shè)置[3]。根據(jù)當(dāng)?shù)啬_手架市場(chǎng)調(diào)研，腳手架立桿、橫桿及連墻件桿件采用φ48 mm×3.0 mm 規(guī)格的無(wú)縫鋼管，桿件連接件采用可鍛鑄鐵鑄造扣件，腳手板為圓鋼焊接的規(guī)格1 000 mm×800 mm 鋼笆網(wǎng)，懸挑型鋼采用工型16#、18#、20a#熱軋工字鋼，保險(xiǎn)鋼絲繩采用6×19a 纖維芯、公稱抗拉強(qiáng)度為1 570 N/mm2、直徑為φ16 mm 的鋼絲繩，鋼絲繩吊環(huán)采用φ20 mm 圓鋼制作，型鋼主梁與結(jié)構(gòu)樓板的內(nèi)外錨固點(diǎn)采用φ20 mm U 形螺栓制作，安全網(wǎng)采用綠色阻燃型密目式安全網(wǎng)，材料均需滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

懸挑架搭設(shè)范圍內(nèi)，建筑存在飄窗、懸挑陽(yáng)臺(tái)等影響腳手架搭設(shè)的結(jié)構(gòu)存在，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)情況，將其整理后得出懸挑腳手架的懸挑高度、型鋼懸挑長(zhǎng)度等搭設(shè)參數(shù)。型鋼選用原則如下[4]：非懸挑陽(yáng)臺(tái)懸挑型鋼和小洞口擱置主梁型鋼選用16 號(hào)工字鋼；懸挑陽(yáng)臺(tái)部位懸挑型鋼選用18 號(hào)工字鋼；電梯井兩側(cè)3 排架和結(jié)構(gòu)洞口外3 排架處型鋼主梁選用20a 號(hào)工字鋼；懸挑型鋼主梁內(nèi)錨固點(diǎn)不在樓板上時(shí)洞口采用20a 號(hào)工字鋼與懸挑型鋼主梁焊接作為內(nèi)錨固點(diǎn)（洞口壓錨），且設(shè)置φ20 mm 的U 形螺栓對(duì)2 道工字鋼進(jìn)行鎖固，作為加強(qiáng)措施。所有懸挑的內(nèi)錨固點(diǎn)不得設(shè)置在陽(yáng)臺(tái)板上。

4 懸挑型鋼腳手架代表性部位的方案設(shè)計(jì)策劃

4.1 構(gòu)件組成

本工程懸挑腳手架采用雙排全封閉扣件式鋼管腳手架，局部為3 排，主要包括立桿、橫桿、縱/橫向掃地桿、工字鋼、連墻件、剪刀撐、鋼絲繩、安全網(wǎng)、腳手板及擋腳板等構(gòu)件。

4.2 工字鋼布置原則

挑梁采用熱軋工字鋼沿建筑外墻均勻分布且遇暗柱須避開，間距最大為1 500 mm。陽(yáng)臺(tái)部位處材料選用18 號(hào)工字鋼（局部采用20a#），其他部位架體材料選用16 號(hào)工字鋼。

在剪力墻部位，工字鋼挑出結(jié)構(gòu)邊長(zhǎng)度為1 250 mm、1 850 mm（電梯井兩側(cè)工字鋼挑出結(jié)構(gòu)邊2 100 mm）。工字鋼預(yù)留樓內(nèi)的長(zhǎng)度不得小于懸挑長(zhǎng)度的1.25 倍，否則即使計(jì)算通過，也應(yīng)該增加1 道鋼絲繩拉結(jié)措施。

4.3 工字鋼埋設(shè)

剪力墻處工字鋼埋設(shè)：工字鋼穿過混凝土墻面，采用預(yù)埋U 形螺栓錨固，預(yù)埋螺栓錨入梁板內(nèi)，在梁板位置分3 處固定懸挑梁，即結(jié)構(gòu)邊緣1 處，挑梁后端間隔200 mm 各設(shè)置1 處。

轉(zhuǎn)角處工字鋼埋設(shè)：轉(zhuǎn)角處陽(yáng)角部位等型鋼應(yīng)優(yōu)先采用扇形布置[5]，對(duì)于斜角工字鋼主梁上無(wú)法布置立桿的情況采用焊接聯(lián)梁的方式，保證立桿作用于工字鋼上面，聯(lián)梁需與混凝土主梁一樣在立桿位置設(shè)置定位鋼筋。

4.4 鋼絲繩拉結(jié)

工字鋼挑梁端用φ16 mm 鋼絲繩拉結(jié)，鋼絲繩的另一端用繩卡與拉環(huán)連接，在外立桿與小橫桿交接處斜拉1 道鋼絲繩。鋼絲繩設(shè)置時(shí)，將鋼絲繩一端用預(yù)埋件固定在梁上，另一端固定在懸挑工字鋼外端底部，通過焊接長(zhǎng)度為200 mm、直徑為25 mm 的三級(jí)鋼筋作為定位筋和防滑措施將鋼絲繩卡住。鋼絲繩的斜拉角度不得小于45°。

在陽(yáng)臺(tái)、轉(zhuǎn)角處及懸挑端大于1 800 mm 時(shí)，在內(nèi)外立桿處的懸挑工字鋼主梁下斜拉2 道鋼絲繩，并且須焊接定位筋作為防滑措施將鋼絲繩卡住，其余部位僅需斜拉1 道鋼絲繩，斜拉鋼絲繩間距與懸挑工字鋼間距相當(dāng)。

4.5 剪刀撐設(shè)置

在外側(cè)立面縱向滿設(shè)剪刀撐，并應(yīng)由底至頂連續(xù)設(shè)置，按照規(guī)范要求，外架開口處必須設(shè)置連墻件和橫向斜撐，例如，卸料平臺(tái)的位置。

4.6 連墻件設(shè)置

連墻件布置原則：連墻件需在每個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)置1 道，并從轉(zhuǎn)角處開始每3 跨2 步設(shè)置1 道，根據(jù)樓層實(shí)際情況，豎向間距一般采用1 層1 道。

特殊部位如施工電梯通道兩側(cè)、（臨時(shí)）開口處、外立面鋼管雙扣件連接。腳手架的轉(zhuǎn)角和拐彎處，也應(yīng)設(shè)連墻桿，以加強(qiáng)腳手架的橫向剛度。當(dāng)設(shè)置連墻件遇到剪力墻時(shí)，處理方法為取消剪力墻處連墻件，在此剪力墻兩側(cè)的最近立桿處增設(shè)連墻件。

4.7 安全網(wǎng)及擋腳板鋪設(shè)

密目式安全網(wǎng)應(yīng)設(shè)置在腳手架外側(cè)、外排立桿內(nèi)側(cè)，且必須全封閉設(shè)置，使安全網(wǎng)充分繃緊張拉，用鐵絲系牢在架管上。在模板施工作業(yè)層3 層范圍內(nèi)滿鋪腳手板和擋腳板，腳手板采用鋼笆網(wǎng)，擋腳板為180 mm 厚高沖壓鋼擋腳板，設(shè)在安全網(wǎng)內(nèi)側(cè)，擋腳板應(yīng)沿腳手板鋪設(shè)層連續(xù)設(shè)置。

4.8 特殊部位處理

本項(xiàng)工程懸挑層四周外圍均存在懸挑陽(yáng)臺(tái)，最大懸挑長(zhǎng)度2 200 mm，如果按照J(rèn)GJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》中懸挑型鋼的外錨固點(diǎn)不設(shè)置在懸挑陽(yáng)臺(tái)上，則型鋼長(zhǎng)度需達(dá)到8 m 長(zhǎng)，且型鋼撓度計(jì)算不容易通過。鑒于上述原因，經(jīng)與設(shè)計(jì)院溝通，在本工程設(shè)計(jì)在陽(yáng)臺(tái)懸挑梁下增加型鋼支撐，將懸挑梁臨時(shí)變化為簡(jiǎn)支梁承載臨時(shí)腳手架帶來(lái)的施工荷載。優(yōu)化模型中，需要對(duì)陽(yáng)臺(tái)懸挑梁下的型鋼支撐做軸心受壓構(gòu)件（16#工字鋼）強(qiáng)度穩(wěn)定性分析，并按照簡(jiǎn)支梁加大原懸挑梁的底部配筋。

5 懸挑型鋼腳手架典型部位計(jì)算方式的簡(jiǎn)要說(shuō)明

5.1 鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計(jì)算

確定腳手架參數(shù)、確定荷載設(shè)計(jì)參數(shù)[6]，根據(jù)參數(shù)對(duì)立桿靜荷載進(jìn)行計(jì)算得出各排立桿傳遞的荷載，并對(duì)立桿穩(wěn)定性和連墻件承載力進(jìn)行驗(yàn)算，確定架體滿足穩(wěn)定性要求。

5.2 非懸挑陽(yáng)臺(tái)懸挑型鋼主梁受力計(jì)算

根據(jù)型鋼布置參數(shù)，依托“鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計(jì)算”的結(jié)果將架體各排立桿荷載傳遞到懸挑型鋼上，對(duì)型鋼的內(nèi)外錨固點(diǎn)的支座反力進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算懸挑型鋼的整體穩(wěn)定性，確定錨固段與樓板連接和混凝土局部承壓滿足受力要求。

5.3 陽(yáng)角部位型鋼主梁受力計(jì)算

需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提前設(shè)定各型鋼主梁的角度和內(nèi)錨固點(diǎn)的坐標(biāo)，依托“鋼管腳手架的穩(wěn)定性及立桿傳遞的荷載計(jì)算”的結(jié)果將架體各排立桿荷載傳遞到聯(lián)梁上，對(duì)各排聯(lián)梁進(jìn)行受力計(jì)算得出聯(lián)梁在主梁處的支座反力，再根據(jù)此結(jié)果計(jì)算各懸挑型鋼的支座反力并驗(yàn)算型鋼穩(wěn)定性，最后對(duì)懸挑主梁與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力驗(yàn)算，確定錨固點(diǎn)壓環(huán)鋼筋滿足材料應(yīng)力要求。

5.4 懸挑陽(yáng)臺(tái)部位懸挑梁的加強(qiáng)計(jì)算

先按照“非懸挑陽(yáng)臺(tái)懸挑型鋼主梁受力計(jì)算”模型計(jì)算出型鋼的內(nèi)外錨固點(diǎn)的支座反力，將陽(yáng)臺(tái)兩端懸挑梁跨度范圍內(nèi)的型鋼外錨固點(diǎn)的支座反力傳到陽(yáng)臺(tái)懸挑梁上，設(shè)計(jì)加強(qiáng)懸挑梁配筋并通過在懸挑端增加軸心受壓構(gòu)件（型鋼）優(yōu)化為簡(jiǎn)支梁計(jì)算模型，對(duì)軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和穩(wěn)定性驗(yàn)算，并對(duì)軸心受壓構(gòu)件與懸挑梁和剪力墻結(jié)構(gòu)間的連接形式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，房地產(chǎn)行業(yè)加速發(fā)展，大小施工企業(yè)繁多，企業(yè)技術(shù)人員呈現(xiàn)出年輕化，其作為技術(shù)方案的主力軍，工程技術(shù)人員對(duì)危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程專項(xiàng)方案的策劃設(shè)計(jì)往往存在要素不完整、計(jì)算模型不正確或有照搬照抄等現(xiàn)象，導(dǎo)致危險(xiǎn)性較大工程事故率不能有效降低。本文通過對(duì)房建工程典型懸挑腳手架的施工方案編制要點(diǎn)進(jìn)行探討，期望給廣大技術(shù)人員的深入研究提供參考，減少因方案錯(cuò)誤引起的安全事故。