高層建筑中懸挑式腳手架施工與安全技術(shù)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(yīng)用范圍正日益廣闊，并且已經(jīng)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(guān)，探究懸挑式腳手架的施工及安全技術(shù)等內(nèi)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(jié)構(gòu)所搭設(shè)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(jié)構(gòu)傳遞到主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中。由此可見，懸挑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度都要達(dá)到較高的水準(zhǔn)，與此同時，還要保證其與建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠連接，從而實現(xiàn)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(gòu)成要素。以懸挑結(jié)構(gòu)本身的構(gòu)造形式作為依據(jù)進(jìn)行劃分，可以將懸挑式腳手架分為兩種形式：下?lián)问胶托崩剑ㄒ妶D2）。

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(shè)流程

3.2 材料要求

在搭設(shè)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(shè)期間使用到的鋼管質(zhì)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(xiàn)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(zhì)都需要與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合[2]。

3.2.2 扣件

扣件本身的材料和質(zhì)量要符合建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用扣件時，施工人員需要嚴(yán)格檢查其質(zhì)量，一旦發(fā)現(xiàn)有變形或裂縫的扣件要立即淘汰，嚴(yán)禁其進(jìn)入腳手架的搭設(shè)中。如果螺栓產(chǎn)生滑絲現(xiàn)象，需要在短時間內(nèi)進(jìn)行更換，與此同時，新扣件與舊扣件都需要進(jìn)行防銹處理。

3.2.3 腳手板

制作腳手板時，腳手板材質(zhì)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(zhì)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(gòu)造規(guī)定與搭拆要求

無論是整段搭設(shè)的懸挑式腳手架，還是分段懸挑搭設(shè)的腳手架，其搭設(shè)高度通常應(yīng)保持在約20 m，如果無法實現(xiàn)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(xué)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎愦_定各項參數(shù)，從而從根本上保證懸挑式腳手架的穩(wěn)定性和可靠性，為安全施工提供保障。懸挑式腳手架的主節(jié)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(jìn)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(shè)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(shè)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(xiàn)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(shù)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(chǎn)生的各種配件和構(gòu)件需要安排專門的人員進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，嚴(yán)禁在拆除期間出現(xiàn)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(shù)問題

1）搭設(shè)懸挑式腳手架時，需要全面檢查使用到的鋼管的質(zhì)量，一旦鋼管出現(xiàn)裂紋、壓扁、彎曲、銹蝕的情況，需要使用質(zhì)量完好的進(jìn)行替換，嚴(yán)禁存在問題的鋼管進(jìn)入腳手架搭設(shè)現(xiàn)場。應(yīng)用扣件之前，需要對其進(jìn)行仔細(xì)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(tài)，型鋼支架尾端一側(cè)的錨固筋要在高層建筑樓板筋下進(jìn)行預(yù)埋，型鋼與錨固筋之間要進(jìn)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(chǎn)生位移。

3）懸挑式腳手架在搭設(shè)時還需要設(shè)置相應(yīng)的防雷擊措施，這可以為施工人員展開施工作業(yè)提供強(qiáng)有力的安全保障。具體而言，可以在懸挑式腳手架的轉(zhuǎn)角位置預(yù)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(yīng)小于10 Ω[3]。

5 懸挑式腳手架在高層建筑中的實際應(yīng)用

5.1 工程概況

某高層建筑計劃地下空間建設(shè)4層，地上建設(shè)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(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，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(shè)時選擇落地式腳手架，該工程地上4層的位置都必須搭設(shè)落地式腳手架，一方面，會使用較多數(shù)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(shè)的具體形式時，選擇了懸挑式外腳手架。在實際搭設(shè)腳手架的過程中，圍繞整個高層建筑的外圍進(jìn)行搭設(shè)，建筑物地上部分1～4層的部分搭設(shè)鋼管懸挑腳手架，5～24層的位置分成兩部分進(jìn)行型鋼懸挑式腳手架的搭設(shè)。這種腳手架搭設(shè)方式難度較低，搭設(shè)質(zhì)量較高。并且腳手架結(jié)構(gòu)在搭設(shè)時使用全封閉施工，對周邊區(qū)域的負(fù)面影響較小，與建筑工程環(huán)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(jié)構(gòu)和建筑物的梁板進(jìn)行錨固，再從另一邊挑出建筑物。型鋼作為懸挑梁,發(fā)揮的主要作用是為分段搭設(shè)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(shè)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(shè)懸挑鋼梁。搭設(shè)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(shè)高度為39.6 m，靠里側(cè)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(shè)分段位置設(shè)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(gòu)件和配件還包含2 000目密目安全立網(wǎng)、擋腳板、欄桿等。

5.3 荷載及內(nèi)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(jié)構(gòu)自重的范疇中。在計算這一內(nèi)容時，需要依據(jù)JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》得出該高層建筑腳手架結(jié)構(gòu)自重為4.942 kN。

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

（1）木制腳手板：這一配件共設(shè)置了3層，其自重標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值，為常數(shù)，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(shè)層數(shù)，此案例中為3層。

代入數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值，為常數(shù)，取0.14 kN/m2；F2為木制擋腳板與欄桿施工的實際層數(shù)，此案例中為2層。

代入數(shù)據(jù)得：N擋欄=0.14×1.5×2=0.42 kN。

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

式中，N安全網(wǎng)為木制腳手板的自身重力，kN；K3為安全網(wǎng)的自重標(biāo)準(zhǔn)值，為常數(shù)，取0.005 kN/m2；H為鋼管腳手架搭設(shè)高度，此案例中為39.6 m。

代入數(shù)據(jù)得：N安全網(wǎng)=0.005×1.5×39.6=0.297 kN。

基于此，該高層建筑構(gòu)件和配件部分的自重需要將上述3部分內(nèi)容進(jìn)行合計，其結(jié)果為：

式中，N構(gòu)配為木制腳手板的自身重力，kN。由于此時計算的內(nèi)容為2層同時作業(yè)時的承重量，因此，若想知曉1層作業(yè)的承重量，應(yīng)當(dāng)將所得數(shù)值除以2。所搭設(shè)的木制腳手板視為一個整體。

帶入數(shù)據(jù)得：N構(gòu)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(nèi)容時，要根據(jù)2層裝修作業(yè)同步施工的4 kN/m2展開計算。

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

帶入數(shù)據(jù)得：∑NQk=3.9 kN。

總體來看，該高層建筑中懸挑式腳手架的相關(guān)數(shù)據(jù)表現(xiàn)可以滿足JGJ 130—2001《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》的要求，能夠發(fā)揮其本身的作用。

6 結(jié)語

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