懸挑式外腳手架高層建筑搭設(shè)技術(shù)的應(yīng)用

李玉賓

（貴州逢源恒通工程項(xiàng)目管理咨詢(xún)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

1 工程概況

優(yōu)品新城39#、40#、41#、50#樓及地下室工程為4 棟高層，其中39#樓一、二單元為31F/-2F，建筑面積約29318.36m2，40#樓為30F/-2F，建筑面積約27598.20m2，41#樓為31F/-2F，建筑面積約28527.72m2，50#樓為33F/-2F，建筑面積約27957.69m2，總建筑面積約：113401.97m2。本工程為樁基礎(chǔ)，框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安全等級(jí)按二級(jí)設(shè)計(jì)，使用年限50a，建筑抗震設(shè)防按丙類(lèi)設(shè)計(jì)。本建筑屬于商業(yè)+高層住宅樓，框架剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，各單體工程凸窗較多，受力狀況較為復(fù)雜，無(wú)形中增加了架體節(jié)點(diǎn)的施工處理難度。為此，本高層建筑工程應(yīng)將細(xì)部構(gòu)造處理作為懸挑外腳手架搭設(shè)施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

2 施工方案設(shè)計(jì)

結(jié)合腳手架設(shè)計(jì)原則以及本高層建筑工程實(shí)際情況，充分借鑒“優(yōu)品新城36#、37#、38#、49#樓及地下車(chē)庫(kù)”施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用如表1 所示的腳手架施工方案。

表1 優(yōu)品新城39#、40#、41#、50#樓及地下室工程腳手架方案

3 懸挑式外腳手架的搭設(shè)要點(diǎn)

3.1 搭設(shè)控制要點(diǎn)

將長(zhǎng)3.0m、按1.5m 間距設(shè)置的工字鋼從墻體預(yù)留大孔洞穿出并與外墻面垂直而懸挑出1.5m，工字鋼里端則伸入預(yù)埋吊環(huán)24.5m，此后將吊環(huán)錨固于混凝土板內(nèi)，并塞入木楔使其穩(wěn)固。本工程在不同施工層中2 套工字鋼梁交替搭設(shè)?？紤]到外架結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，在工字鋼兩側(cè)加設(shè)Ф48 鋼管和扣件，并通過(guò)鋼絲繩牢固加固。將2 根掃地桿橫臥于工字鋼上表面與墻體相距0.5m、1.4m 的位置，并將雙排鋼管架立桿按1.5m 間距搭設(shè)在掃地桿上，將立桿按設(shè)計(jì)要求及于頂層板面底相差30cm的距離插至工字鋼固定。下一個(gè)斷層材料的拆除應(yīng)待上一隔斷層三層搭設(shè)完成后循環(huán)進(jìn)行[1]。外排架上每間隔5 跨設(shè)置一道豎向剪力撐，并保證斜桿和地面呈50～60°的夾角，在拆除時(shí)應(yīng)先在距離外墻2.0～2.5m 范圍內(nèi)搭設(shè)安全護(hù)欄再進(jìn)行隔斷層拆除。

拉鋼索用鋼筋環(huán)預(yù)埋于5、9、13、17 層頂板，鋼絲繩鋼索一端固定在距離工字鋼懸挑端頭10cm 位置，另一端固定在本層結(jié)構(gòu)框架梁頂。鋼筋吊環(huán)在澆筑混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)鉤住梁內(nèi)鋼筋預(yù)埋的時(shí)間應(yīng)控制在40d 以上，混凝土澆筑3d 或拆模2d 后用鋼絲繩倒鏈?zhǔn)站o工字鋼底和立桿節(jié)點(diǎn)，并用花籃螺絲將卡頭處扎緊，在雙排架搭設(shè)的過(guò)程中還應(yīng)以保證立桿和工字鋼不脫離的標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)收緊鋼絲繩。

安裝好工字鋼支座后，按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行腳手架立桿、水平桿、掃地桿及連墻桿的依次搭設(shè)，腳手架立桿縱橫距分別為1.5m 和0.8m，步距2.0m，為保證腳手架整體性能，其底部立桿采用長(zhǎng)度不同的鋼管并對(duì)接，確保其接頭在高度向錯(cuò)位50cm 以上，在同步同跨內(nèi)不能出現(xiàn)相鄰的接頭。將直徑Ф25、長(zhǎng)≤15cm 的鋼筋頭焊接在立桿底部工字鋼上，再增設(shè)縱橫向掃地桿并與立腳點(diǎn)桿相連。

剪力撐連續(xù)設(shè)置在腳手架外側(cè)立面，并采用搭接方式完成其斜桿接長(zhǎng)，對(duì)于搭接長(zhǎng)度超出1.0m 的斜桿，應(yīng)通過(guò)至少3 個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件予以固定。采用旋轉(zhuǎn)扣件將剪力撐斜桿固定于橫向水平桿的外端頭或立桿處，并將扣件中心線和主節(jié)點(diǎn)距離控制在15cm 以?xún)?nèi)，剪力撐單位寬度應(yīng)至少為4 跨（或6.0m），剪力撐斜桿和地面應(yīng)當(dāng)形成45～60°的夾角。

3.2 材料選擇

本工程選用材質(zhì)符合《直縫電焊鋼管》（GB/T13793-2016）規(guī)定的普通鋼管，單根鋼管的質(zhì)量應(yīng)控制在25.5kg/根以?xún)?nèi)，鋼管材料表面必須光滑潔凈，不能出現(xiàn)毛刺、裂縫、劃痕、結(jié)疤、銹蝕、錯(cuò)位等質(zhì)量瑕疵，并在施工開(kāi)始前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)，將鋼管材料的壁厚、內(nèi)外徑、彎曲變形、端面等參數(shù)偏差控制在設(shè)計(jì)技術(shù)要求及相關(guān)規(guī)范范圍內(nèi)，并按要求涂刷防銹漆，并每年進(jìn)行銹蝕情況的定期檢查。

除鋼管材料外，高層建筑懸挑式外腳手架搭設(shè)施工對(duì)扣件材料也有較高要求，必須選用性能、質(zhì)量均符合《鋼管腳手架扣件》（GB 15831-2006）要求且經(jīng)檢驗(yàn)驗(yàn)收的扣件。待扣件材料進(jìn)場(chǎng)后還應(yīng)進(jìn)行抽樣復(fù)檢，并在使用前逐個(gè)挑選，不得使用螺栓滑絲、彎曲形變、裂縫等扣件，當(dāng)施工過(guò)程中螺栓擰緊扭力矩高達(dá)35kN·m 時(shí)[2]，應(yīng)防止扣件發(fā)生破壞。

3.3 穩(wěn)定及安全驗(yàn)算

3.3.1 工字鋼安全驗(yàn)算

本工程懸挑式外腳手架搭設(shè)施工過(guò)程中工字鋼設(shè)置間距1.5m，鋼管架搭設(shè)高度15.5m，Ф48 鋼管設(shè)計(jì)重量40.5N/m，扣件重量10N/個(gè)，長(zhǎng)3.0m*寬25.0m 的竹板架重80N/個(gè)，按照《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》（原國(guó)家建總工局(80)建工勞字第24 號(hào)）的規(guī)定，在施工荷載為2700 N/m2的情況下，若超載系數(shù)為2.0，動(dòng)力系數(shù)為1.3[3]，則工字鋼所承受的豎向荷載W 為：

式中：W1- 鋼管重量（N），取3564N；W2- 附加荷載（N），取2650N；W3- 扣件重量（N），取245N；W4- 竹板架重量（N），取460N。

經(jīng)計(jì)算，工字鋼所承受的豎向荷載為17989.4N，工字鋼結(jié)構(gòu)自重18.0kg/m。在結(jié)構(gòu)自重及施工荷載等的影響下，工字鋼的受力模式可以簡(jiǎn)化為懸挑構(gòu)件結(jié)構(gòu)，支座處彎矩達(dá)最大值。

施工荷載影響下工字鋼彎曲強(qiáng)度f(wàn)1按下式確定：

式中：Mx、My- 相同截面繞x 軸和y 軸的彎矩，考慮到工字鋼x 軸主要受彎矩的影響，所以Mx取15120.5Nm，My為0；Wnx、Wny-x 軸和y 軸的凈截面模量，通過(guò)查凈截面模量表可得Wnx取102N/cm2；rx、ry- 截面塑性指數(shù)，rx取1.0。

通過(guò)計(jì)算可得，本工程施工荷載影響下工字鋼彎曲強(qiáng)度為148.24N/mm2，而本工程所使用工字鋼為3 號(hào)鋼，其設(shè)計(jì)抗彎強(qiáng)度值為215N/mm2，比其彎曲強(qiáng)度計(jì)算值大，表明：工字鋼在最大施工荷載影響下符合安全要求。

3.3.2 鋼絲繩強(qiáng)度驗(yàn)算

本高層建筑工程簡(jiǎn)支梁設(shè)置在懸挑架工字鋼端部斜拉鋼絲繩后，鋼絲繩傾角不小于60°，其安全系數(shù)3.5，且破裂拉力換算系數(shù)取0.85，根據(jù)對(duì)鋼絲繩設(shè)計(jì)強(qiáng)度的計(jì)算可得出其所允許最大承載拉力值為125kN，符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

懸挑腳手架結(jié)構(gòu)主要運(yùn)用懸挑承力系統(tǒng)多次進(jìn)行高層外腳手架的分段，并不斷向高層建筑結(jié)構(gòu)卸荷傳力，使懸挑式外腳手架能自成體系，既滿(mǎn)足高層建筑腳手架搭設(shè)要求，又可根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行腳手架分段式拆除、翻搭，并根據(jù)高層建筑搭設(shè)高度和施工需要選擇不同結(jié)構(gòu)形式的懸挑承力結(jié)構(gòu)，對(duì)于各種類(lèi)型和高度的建筑施工均較為適用。結(jié)合工程實(shí)踐，懸挑式外腳手架承力方式還可以與高空懸挑支模等特殊支模施工結(jié)構(gòu)相結(jié)合，以發(fā)揮更高的工效。