懸挑腳手架在高層建筑施工中的應用研究

王苛楠 田煒

河南六建建筑集團有限公司 河南 洛陽 471000

引言

隨著建筑科學技術的發(fā)展，許多行業(yè)開始出現(xiàn)大量高層建筑，在許多高層建筑施工中，采用懸挑腳手架不僅為機械施工的正常進行奠定基礎，而且給工程項目帶來新的技術問題。與同類型的一些施工工藝相比，懸挑腳手架施工工藝具有顯著優(yōu)勢，在復雜高層建筑的施工中，傳統(tǒng)落地腳手架由于施工周期長而顯示出其弊端，而懸挑腳手架作為一種新型腳手架，以其操作簡單、安全性高等優(yōu)點在高層建筑施工中得到廣泛應用[1]。

1 懸挑腳手架概述

懸挑腳手架主要用于建筑主體或裝飾工程中，與舊的傳統(tǒng)腳手架相比，懸挑腳手架是在樓層外雙排腳手架基礎上，增加了鋼支撐截面，但是，對于建筑物的某些特定部分，例如陽臺不能用作懸臂梁的支撐，在這種情況下，僅由型鋼結構很難完全承受荷載，必須在型鋼結構兩端增加拉桿，以實現(xiàn)斜力。就壓力而言，懸挑腳手架有其獨特的特點，包括懸索鋼結構和低牽引鋼結構，對于懸索鋼而言，應力極限完全取決于同一鋼絲繩的性能，而鋼絲繩在物理上屬于柔性繩，很難準確確定其承載力的極值，當鋼絲繩強度滿足設計要求時，鋼梁可能超過極限變形值，并超出安全范圍。

2 懸挑腳手架類型

2.1 普通鋼管懸挑式腳手架

在普通鋼管懸挑式腳手架使用期間，為保證施工安全，施工人員多采用分段施工法，由于高層建筑施工高度從兩層到六層不等，普通鋼管腳手架在應用期間需要建造三角梁，旨在提高資源利用率。當?shù)诙?jié)腳手架施工完成后，施工人員需要拆除腳手架，以便拆除隔墻，因此材料使用率相對較高。

2.2 型鋼懸挑腳手架

型鋼懸挑腳手架廣泛應用于平墻施工中，高度一般為4～8層，橫向型鋼腳手架具有高阻力，這與型鋼特性密切相關，該類型腳手架具有布置靈活、施工舒適、安全性高的優(yōu)點，在實際應用中起著主導作用[2]。在高層建筑中，由于樓層相對較高，框架重量會隨著樓層高度的增加而增加，從而導致鋼材和型鋼發(fā)生變形。

3 懸挑腳手架在高層建筑施工要點

3.1 搭建位置

目前，高層建筑施工系統(tǒng)主要基于國家建筑服務局發(fā)布的《腳手架施工技術規(guī)范》，在本規(guī)定范圍內，各省詳細規(guī)定仍存在一些差異，我省規(guī)定每個部分安裝高度不得超過25m。在編制具體圖表時，首先，必須根據(jù)經(jīng)驗制定每個區(qū)段懸挑腳手架的初步高度參數(shù)，并必須根據(jù)規(guī)則計算懸挑腳手架的物理特性，如果高度參數(shù)與物理性質有沖突，則不得通過驗算，通過逐一調整參數(shù)，直到其強度和穩(wěn)定性滿足要求為止。同時，在懸挑腳手架施工前，應考慮風荷載對建筑物的影響，對于高層建筑而言，幾乎所有的高海拔建筑，風荷載都是最關鍵的水平荷載，可以改變建筑的應力并引起結構位移，風荷載的影響也不例外，因為建筑物的高度增加，其風荷載也將逐漸增加。

3.2 鋼管厚度

目前，在高層建筑施工期間應用懸挑腳手架所使用的鋼管包括兩種規(guī)格，即直徑為48×3.5mm和直徑為51×3mm，第一種建議用于一般施工系統(tǒng)。如今，中國建筑市場在使用鋼管時仍以租賃為主，而租賃市場供應的鋼管壁厚通常在3.0～3.2mm之間，許多壁厚即使在3mm以下，也無法滿足標準要求。此外，材料使用多次后，由于腐蝕，管壁變厚，因此，希望在方案編制過程中充分減小鋼管厚度，例如，帶有3.5mm標記的鋼管應按3.0mm厚度計算，或至少按墻的實際厚度計算，以確保施工人員的安全。

3.3 截面造型

懸挑腳手架在高層建筑施工中應使用型鋼帶，而不是普通鋼管。目前，多數(shù)拖網(wǎng)梁采用普通梁和槽鋼，由于普通梁具有雙軸截面、截面對稱、受力明顯和直接導電等特點，因此可以廣泛應用。在實際施工中可以發(fā)現(xiàn)，即使建筑物外表截面鋼梁不是最長的懸臂，也可以位于兩側立桿的集中點，然而，在編制方案時沒有考慮到這一問題，仍是根據(jù)一般位置計算的，這將不可避免地引起一定程度的安全問題。

3.4 斜拉鋼繩

高層建筑施工中，由于高層建筑大多有18棟住宅建筑和其他相關公共建筑，盡管相同高度住宅建筑采用相同的工字鋼布線和鋼纜建造，但鋼結構形式存在很大差異，主要是由于每個施工部門對鋼絲繩受力能力有不同的計算，根據(jù)應力形式的不同，可以廣泛應用牽引法，這種影響將直接影響應力模型以及截面鋼梁的類型和模型，當考慮同一鋼絲繩應力時，無須考慮鋼梁前部錨固點的應力[3]。在具體計算中，型鋼和鋼絲繩的型號和規(guī)格分別根據(jù)以下兩種情況確定，一是鋼梁受力，鋼絲繩不加下劃線；二是鋼絲繩受力，其破斷拉力作為極限載荷，選擇這兩種情況的最終結果非常不同，其中柔性材料，如電纜不能用作結構的受力構件，在安裝和使用懸挑腳手架過程中，即使鋼絲繩已畫線，不同鋼絲繩的張力程度也不完全一致，如果完全按照懸挑腳手架結構計算，則鋼截面選擇應更為合理，鋼類型的選擇可能也會相應減少，因此，有必要將兩種不同模型結合起來，分別應對鋼絲繩和鋼梁的荷載。

3.5 鋼梁固定

高層建筑主體混凝土與鋼梁之間的固定連接可采用不同的方法，如整體螺栓法、鋼筋牽引法等，當牽引環(huán)用于連接時，牽引環(huán)至地板的深度應至少為鋼筋直徑的30倍，如果無法滿足鋼筋混凝土保護層的厚度要求，也可將拉伸環(huán)固定在下部鋼筋平面的上部。同時，在牽引環(huán)上部的兩個翼子板上可加兩根標準鋼筋，并與地板鋼筋綁扎牢固，以保證牽引環(huán)不因受力而被拉出。

3.6 承載力驗算

當型鋼梁與主體結構連接固定時，腳手架的荷載應在型鋼梁幫助下傳遞至結構支撐構件，如果懸挑腳手架太高或型鋼梁太長，構件本身就會損壞，外框架最終會變得不穩(wěn)定。在實際施工過程中，往往存在忽視支護構件控制計算的問題，當梁與板連接時，應根據(jù)經(jīng)驗計算強度和剛度。

3.7 抗風渦流

懸挑腳手架在高層建筑施工中，有些方案只是簡單的框架高度大于40m，然而，采用什么樣的墻體連接措施來抵抗倒轉系統(tǒng)仍很難實施。我國目前尚缺乏相關參考數(shù)據(jù)，需要進行具體的計算，形成渦旋原因相當復雜，當定量分析不容易時，可通過在外部垂直面設置剛性斜桿并將其連接到主上部結構的結合部分來處理。

4 懸挑腳手架在高層建筑施工搭建順序與安全措施

4.1 懸挑腳手架在高層建筑施工搭建順序

懸挑腳手架在高層建筑施工中應按照以下順序施工，首先嚴格檢查懸挑腳手架使用的建筑，然后從拐角處安裝擱板，架子和底座安裝成功后，固定架子和小橫桿，并檢查所有結構是否符合技術要求，然后安裝固定螺栓；其次當橫截面安裝完成后，應對整體進行測試，以確保連接件滿足施工要求和工程標準；最后當整個施工完成后，必須對整個機架進行系統(tǒng)、完整的檢查，確認每個部件的質量，這是確保懸挑腳手架安全施工的唯一途徑[4]。

4.2 懸挑腳手架在高層建筑施工安全措施

要想進一步確保懸挑腳手架在高層建筑施工中的安全性，就需要建造投影支撐結構，并在完成墻體安裝后才能拆除，在一般施工過程中，必須分工細致，無關人員不得進入工作區(qū)域，只有采取安全措施，才能防止人員墜落造成人員傷亡。同時，工程進度必須與施工密切配合，施工過程中墻體連接桿與腳手架的長度必須嚴格控制在2m以內，在框架結構和連接過程中，應確保腳手架的穩(wěn)定性，在施工過程中，如果工作未在同一天完成，則必須中斷作業(yè)，并確保已完成施工的穩(wěn)定性。此外，懸挑腳手架拆除前需要進行技術溝通，了解項目施工現(xiàn)場的實際情況，包括地面障礙物等，并在建筑物周圍設置新的警告信號，指派專人到地面指揮，通過協(xié)調和相互合作，以確保最大程度的項目安全，防止事故發(fā)生[5]。

5 高層建筑施工中懸挑腳手架施工方案

5.1 挑選合適的施工人員

在高層建筑施工前，相關設計負責人應根據(jù)相關規(guī)范和施工組織設計，向坡道施工人員提供技術溝通，任何項目的施工都由管理人員和施工人員共同控制，因此，在懸挑腳手架施工期間，有必要選擇適當?shù)墓芾砗褪┕と藛T。同時，懸挑腳手架搭設前，必須向施工人員傳達施工制度，并進行安全技術培訓，確保安全。

5.2 嚴把材料質量關

懸挑腳手架施工需要許多材料，材料質量與整個項目質量有關。一般情況下，在施工過程中需要管道中鋼材、鋼管、鐵絲、錨固鋼等材料，通常，這些材料必須在進入現(xiàn)場前進行檢查，首先核實相關質量證書和質量檢驗報告，并檢查外觀、尺寸、墻體厚度等材料指標[6]。原則上必須使用新的鋼絲繩、圓鋼、槽鋼等材料，材料表面不得出現(xiàn)裂紋和孔洞，不得使用銹蝕嚴重的鋼管，除扶手外，其他鋼管應平直。

5.3 懸挑腳手架搭建要求

在高層建筑施工中應在施工前建立專門的施工制度，嚴格按程序施工，現(xiàn)場指揮必須有專人負責，懸挑腳手架施工人員經(jīng)考試合格后方可上崗，作業(yè)過程中要注意安全，戴好安全帽，穿好防滑鞋，系好安全帶。在使用懸挑腳手架過程中，嚴禁隨意拆除墻體連接桿等安全系統(tǒng)，而在拆除架子時，應在相應建筑物下方放置警告標志，防止他人進入，以免墜落物傷人[7]。

5.4 懸挑腳手架搭設質量檢查驗收

懸挑腳手架搭設完畢后，必須進行施工質量驗收。懸挑腳手架整體結構應符合設計制度的規(guī)定，單個部件尺寸可稍微修改，但應在規(guī)定范圍內，必須重點檢查機架上常見部件，整個框架水平偏差不得超過50mm，并定期驗收和檢查覆蓋腳手架，以便于將來的維護和繼續(xù)使用。

5.5 懸挑腳手架的拆除

高層建筑施工完成后，施工中使用的懸挑腳手架需要按照一定程序和較高順序拆除，只有在拆除上部可拆卸鋼筋后，才能拆除連接鋼筋，拆除的附件必須安全有序地按一定順序運至建筑物外，嚴禁在建筑物正下方拋擲鋼筋。拆除過程中，現(xiàn)場設專人統(tǒng)一指揮，通力合作，禁止一人拆卸重型鋼筋，以避免墜落和安全事故。

6 結束語

總之，懸挑腳手架具有結構簡單、成本低、節(jié)省工期、安全穩(wěn)定等優(yōu)點，已廣泛應用于高層建筑施工中，可以帶來巨大經(jīng)濟效益。隨著現(xiàn)代建筑市場的快速發(fā)展，高層建筑越來越多，對其施工技術提出更高的要求，與其他施工方法相比，懸挑腳手架投入的材料量較小，并且除了結構施工外，沒有保護高空架設的程序，雖然每層吊裝過程增加了8小時，但如果有合理的施工組織，就不會對施工進度產生影響。同時，根據(jù)高層建筑的不同施工類型，可以選擇合適的懸挑腳手架，只要方案合理，就能實現(xiàn)施工，滿足工程需要，縮短工期。