型鋼懸挑腳手架在建筑工程中的設計與應用

陜西建工集團總公司 西安 710003

型鋼懸挑腳手架具有投入低、周轉快、搭設量小、節約工期等諸多優點，在工程中的應用較為頻繁。根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 130—2011）和《建筑施工安全檢查標準》（JGJ 59—2011）中的相關構造，常用雙排腳手架的立桿縱距在1.2～2.0 m之間；懸挑鋼梁的固定段長度不應小于懸挑長度的1.25 倍。但有時受到工程設計或特殊部位的影響，能夠滿足施工的腳手架參數會突破上述尺寸限制，需根據實際情況進行設計計算，以滿足施工需要并確保安全。

1 工程概況

某工程位于西安市南二環東段，是一幢地下2 層，地上9 層的辦公樓。工程東西長156 m，南北寬28.2 m。建筑面積58 520 m2，屋面結構高42.90 m，地下室埋深11.40 m，1、2層層高為5.10 m，3～7層層高為4.20 m，8、9層層高為4.80 m。框架剪力墻結構，柱間距以8.4 m為主。

2 腳手架方案選擇與設計[1,2]

2.1 腳手架方案選擇

工程中常用的腳手架類型一般為落地式腳手架、懸挑式腳手架和附著式升降腳手架。因考慮建筑物高度較高而層數較少，本工程選擇型鋼懸挑腳手架。

該工程地下室部分為落地式腳手架，為加快鋼管和扣件的周轉，并為室外回填創造條件，上部主體結構施工用的型鋼懸挑腳手架需要盡早搭設。但若從首層搭設，架體底部反而會因高度不足影響到回填施工，對樓內的人員物料進出和沉降觀測工作也會帶來不便，再加之施工現場極其狹小，后期裝飾裝修中需要大量的材料放置于樓內，綜合考慮各方因素后，確定型鋼懸挑腳手架從2層開始搭設。

考慮上部鋼結構操作專用架后期的搭設位置，本架體分3 次懸挑，型鋼分別置于2、5、8層，每挑架體高度分別為13.5 m、12.6 m和11.1 m。

2.2 腳手架方案設計

2.2.1 標準跨設計

工程建筑外圍混凝土造型柱比較多，寬度有1.2 m和0.4 m兩種，如圖1（a）所示。混凝土墻柱采用大鋼模板，型鋼需離開構件0.3 m以上才不會影響模板的吊裝作業，則要求型鋼有較大的間距；架體要滿足結構和裝飾施工需要，則要求型鋼要有較大的懸挑長度。經論證和綜合考慮后，在標準跨（8.4 m）布置4 根長4.5 m的16#工字鋼，固定段長2.5 m，懸挑段長度2 m，工字鋼間距2.1 m。工字鋼的平面布置如圖1（b）所示。

2.2.2 出入口跨設計

在建筑東西山墻的中跨出入口上方因設計有較高的鋼結構玻璃雨棚，2層混凝土梁板內收3 m，3層以上又恢復原位，增加的混凝土造型柱寬度為1.3 m。故根據混凝土結構設計情況，2層工字鋼的平面布置如圖2（a）所示，在此跨布置5 根長6 m的16#工字鋼，在框架柱之間增加2 根20#槽鋼作為工字鋼的支撐點。5層、8層工字鋼的平面布置如圖2（b）所示，布置5 根長4.5 m的16#工字鋼。

圖1 標準跨方案設計

圖2 山墻出入口跨方案設計

根據圖2（a）設計情況，為提高20#槽鋼的承載力，在其下方增設鋼管斜支撐，如圖3所示。

2.2.3 陽角設計

在建筑陽角部位因設計有樓梯和電梯間，為不影響疏散通行和電梯安裝，其方案如圖4所示進行設計。結構外寬700 mm的混凝土挑板厚200 mm，為后期填充墻、外墻石材的承力點，經設計計算，可以用作工字鋼的錨固和支撐。在剪力墻施工時墻內預留150 mm×200 mm的洞口，洞下部的框架梁上預埋鋼板，與工字鋼尾部進行焊接。陽角部位內外立桿下均加設鋼絲繩，并使鋼絲繩參與受力計算。

型鋼之間的鋼筋抱箍設計如圖5所示，委托場外加工制作。

2.2.4 腳手架參數設計

型鋼懸挑腳手架立桿直接支承在工字鋼梁上。在鋼梁面焊接長50 mm、φ20 mm以上的鋼筋頭，立桿立于其外以防鋼管滑移。腳手架立桿縱距為2.1 m，橫距0.9 m，步距1.8 m，連墻件間距豎向同層高，水平向為4.2 m。里立桿距建筑結構外皮為1 m。構造如圖6所示。

經計算，鋼管的強度、穩定性、型鋼和鋼絲繩的承載力均滿足要求。

圖3 2層山墻出入口支撐設計

圖4 陽角工字鋼布置平面示意

圖5 抱箍安裝示意

3 施工要點[3-5]

3.1 鋼筋拉環的埋設

圖6 腳手架構造示意

鋼筋拉環按架體工字鋼布置平面圖分別在2層、5層和8層所示位置埋設，在樓板上預埋3 根φ16 mm鋼筋作鋼梁固定。鋼筋拉環必須與樓板底筋綁扎牢固，不得歪斜。施工中應特別注意個別厚度較大部位樓板處鋼筋拉環的外露高度應控制好。

3.2 預埋鐵件安裝

柱側鐵件：在1層框架柱鋼筋綁扎完后，將加工好的鐵件綁扎固定于柱鋼筋上，保證鋼板面與柱混凝土面平齊。

梁面鐵件：在2、5、8層陽角梁鋼筋綁扎后，將加工好的鐵件綁扎固定于相應位置梁面鋼筋上，保證鋼板面與梁混凝土面平齊。

3.3 槽鋼安裝

在2層結構邊梁側模拆除后，借助模板的滿堂架利用塔吊將槽鋼吊平放到位，兩端與柱內埋設的鐵件進行施焊。再將鋼管斜撐按圖31）進行焊接。

3.4 工字鋼梁安裝

根據鋼梁平面布置位置在樓面安裝工字鋼梁，鋼梁安裝時，先將鋼梁擺正、擺平穩，在臨邊端部的型鋼下設墊板（邊長100 mm，厚度18 mm）使懸挑端略微向上，然后按要求固定好。注意鋼梁與鋼筋拉環之間必須等結構梁板混凝土達到3 d強度以后方可用木楔進行三面（型鋼的兩側及頂面）楔緊。

陽角部位應先預挑架體，待剪力墻模板拆除后才能安裝工字鋼。2.5 m和2.8 m工字鋼按圖4中埋設的鋼筋拉環和剪力墻上的預留孔洞位置進行安裝，并在長2.8 m工字鋼上擱置長5.5 m工字鋼，上下工字鋼之間用鋼筋抱箍連接固定，如圖5。

3.5 鋼絲繩張拉

鋼絲繩選用6×19+1，公稱抗拉強度1 700 MPa，φ14 mm。平直段每根型鋼外立桿下各設1 條鋼絲繩進行斜拉，陽角部位每根型鋼下各設2 條鋼絲繩進行斜拉。鋼絲繩下端固定于型鋼上每道立桿的底部，上端固定于上層結構梁板孔洞中。鋼絲繩端頭采用4 個配套繩夾壓結。

3.6 連墻措施

腳手架連墻件應靠近主節點設置，偏離主節點的距離≤300 mm，應優先采用菱形布置，局部再采用矩形布置。連墻件中的錨固采用長400 mm短鋼管于每層結構梁板中預埋（外露150 mm，埋入混凝土內250 mm）。避開后澆帶、施工電梯、卸料平臺、塔吊附墻等部位，并應滿足每根連墻件的覆蓋面積不超過40 m2。連墻件中的連墻桿應呈水平設置，當不能水平設置時，應向腳手架一端下斜連接。局部埋置連墻困難或效果不佳時可采用鋼管抱柱方式進行加強，抱柱部位以不影響后期施工為宜。

3.7 剪刀撐

架體外側從下到上滿設剪刀撐，桿件接長采用搭接方式，搭接長度≥1 m，并應采用不少于2 個旋轉扣件固定。

4 結語

1）本設計中立桿的縱距較大，但通過設計和施工過程控制，能夠滿足施工安全，節省鋼管和型鋼；陽角部位讓鋼絲繩參與架體受力計算，減少了樓內的錨固長度，不影響電梯安裝和樓梯間通行，且節省型鋼，經濟效益可觀。

2）型鋼間距每跨相同，有利于鋼筋拉環的埋設和檢查，加快結構施工進度；山墻出入口的支撐設計舍棄了常規滿堂架支撐方式，為后續工程的施工和材料進出帶來了極大的便利，工期效果明顯。