對于新型花籃螺栓式懸挑架施工技術應用的相關思考

劉明

【摘要】隨著社會經濟的快速發展，出現了多種形式的建筑工程，裝配式建筑在一二線城市普及，政府在大力推行，然而也暴露出建筑工程安全隱患問題。此次研究結合實際案例，探討分析新型花籃螺栓式懸挑架在裝配式結構中的應用，由于該類施工操作屬于建筑施工的重點環節，會對工程安全造成直接影響，所以分析討論懸挑架施工技術對工程建設的影響意義比較大。

【關鍵詞】新型花籃螺栓式懸挑架;裝配式結構中的應用;施工技術

建筑產業屬于高效益、高風險行業，施工建設期間存在較多安全隱患點，已經成為安全生產的專項治理重點。由于裝配式結構在高層建筑中的應用也在大力推行，故新型懸挑架的應用將會得到普及。因此在高層裝配式建筑施工期間，推廣應用懸挑腳手架施工技術。

1、工程概況

所述工程為高層商業樓，層高3.85m，層數12層。結合工程結構形式與特點，本工程組合式懸挑架主要布置在樓層的四層和九層，懸挑高度分別是19.25m和19.15m。

2、設計思路

此次設計按最高19.25M考慮。立桿的縱距1.40m，立桿的橫距0.8m，內排架距離結構0.2m，立桿的步距1.70m，連墻件按2步2跨設置;懸挑型鋼為18#工字鋼，布置間距為1.4m，一般懸挑長度1.5m;上拉桿采用Φ20花籃拉桿;懸挑鋼梁、上拉桿錨固點為框架梁，懸挑鋼梁采用2個8.8 級M22高強螺栓與建筑結構固定，上拉桿采用1個8.8 級M22高強螺栓與建筑結構固定。

3、新型花籃螺栓式懸挑架施工技術

3.1懸挑腳手架施工要點

在施工建設之前，技術人員必須深入施工現場，全面考察結構設計和建筑設計，螺栓固定位置需要結構設計確認結構梁抗剪和抗拉強度，科學預測施工中靜載和活載等的因素，采取有效措施予以處理，以此維護施工建設的安全質量。

對于懸挑腳手架架體結構選型，必須按照架體結構受力情況分析，全方位研究搭建與拆除操作的便捷性，在保證架體結構合理的同時，適當提升腳手架施工效率。

3.2懸挑腳手架搭建方式

第一，技術參數：結合建筑市場實際情況和計算要求，考慮到鋼管壁厚會受到鋼管表面有銹蝕性特點及其他因素的影響，為確保腳手架系統的整體安全性和市場供應情況，本工程鋼管壁厚按3.0mm計算搭設。并且搭設懸挑腳手架的PC預制墻板的注漿應該完成，PC結構混凝土養護齡期至少28天并且達到100%的強度方可安裝。

第二，構造要求與措施：1）立桿：采用雙排單立桿。采用直角扣件連接立桿與縱向水平桿，交錯布設接頭，且鄰近立桿接頭不能位于同步同跨內。接頭應沿著高度方向錯開，距離為50cm;接頭中心與主節點距離為60cm。通過扣件對接方式連接立桿，確保接頭位置與主節點間距等于1/3步距。2）縱向水平桿：縱向水平桿設置在小橫桿部位，在立桿的內側，采用直角扣件與立桿扣緊，其長度約為3跨，且同一步縱向水平桿四周交圈。腳手架立桿橫距1m寬度范圍內共設置4根縱向水平桿，使用扣件將兩側縱向水平桿與立桿連接，且均勻布設中部縱向水平桿。采用直角扣件對接方式連接縱向水平桿，交錯布設接頭，且鄰近立桿接頭不能位于同步同跨內，且水平距離大于50cm，不同接頭和立桿間距小于50cm。第三，搭建順序：（1）使用螺栓固定工字鋼與主體結構，工字鋼根部焊接吊耳，然后安裝上拉桿件，利用花籃螺栓的調節功能確保工字鋼水平度。（2）在固定底座后，樹立地桿與扣件，之后固定小橫桿。檢測立桿垂直度與橫桿水平度，確保其滿足設計標準后，安裝扣件螺栓，上述操作基本結束腳手架起點段。（3）按照該搭建順序依次向上搭建腳手架，直至完成第一步架交圈為止。

3.3腳手架焊接與加工

第一，工字鋼端部鐵板下料焊接。按照18#工字鋼長度、鐵板大小與厚度繪制平面圖。選取長度為1.5m的工字鋼，且距離工字鋼前端 15 cm位置焊接鋼筋頭，架體立桿套合在鋼筋頭上，以此穩固腳手架立桿。距鋼筋頭120mm焊接 130*130mm 鐵板一塊。

第二，花籃螺桿的加工：根據方案計算，明確螺栓形狀尺寸與規格，同時開展下料切割。選取φ20*2.0 m、φ20*1.5 m碳素優質鋼、3根φ14 碳素優質鋼實施雙面焊接，加工成型后，組合安裝花籃螺栓 （正反牙具），見下圖。花籃螺桿節點處采用兩個φ50*6cm 碳素優質鋼，中心開螺紋孔，與上述φ14*50cm 碳素優質鋼實施雙面焊接。

3.4腳手架拆除施工工藝

在拆除腳手架時，必須按照“由上而下”、“先搭后拆”原則，首先拆除拉桿、腳手板、剪刀撐與斜撐;之后再拆除小橫桿、縱向水平桿、立桿與懸挑梁。通常所應用的拆除順序如下：安全網→欄桿→腳手板→剪刀撐→小橫桿→縱向水平桿→立桿→拉桿→懸挑梁等。在拆除期間，不能采用分立面拆除、兩步拆除方法。遵循“一步一清”、“一桿一清”。在拆除立桿時，首先環抱立桿，之后拆除兩個扣件。

3.5傳統懸挑架和新型螺栓式懸挑架的對比

（1）固定方式：傳統懸挑架工字鋼的固定方式為端部延伸到主體結構內部，使用吊環或鋼筋固定;新型螺栓式懸挑腳手架采用螺栓固定主體結構邊緣。

（2）上拉形式：傳統懸挑架一般不需要設置上拉或下撐桿件，主要是由于內錨固長度可以工字鋼強度要求;而新型懸挑架采用花籃式螺栓上拉桿件，可以確保工字鋼上部荷載處于平衡狀態。

（3）施工工藝：通過計算可知，傳統懸挑架結構設計板厚≥120mm即可滿足要求，而裝配式疊合板板厚為60mm或70mm時，則無法滿足要求，故在裝配式結構中，廣泛應用新型花籃螺栓式懸挑腳手架。

（4）施工隱患：傳統懸挑架需要采用內錨固方式，同時在主體結構內部墻體留設洞口，后期封堵操作極易引發滲漏問題;而新型懸挑架固定只需留設螺栓孔即可，整個封堵技術成熟，不會出現滲漏問題。

4、懸挑架施工安全防護措施

懸挑腳手架施工安全措施主要包括以下方面：第一，在搭建立桿時，必須嚴格控制好立桿的縱距、步距，滿足構造要求，扣件的扭矩不小于40KN.M。第二，整體搭建期間，明確不同責任分工，避免社會人員進入到施工區域，杜絕高處墜落所致傷亡事件。第三，懸挑腳手架搭建必須配合工程建設進度，搭建高度與鄰近連墻桿間距控制在兩步以內。第四，在拉結架體與結構時，必須保證腳手架穩固性。若當天未完成腳手架搭建施工，必須確保以搭建部分的牢固性。第五，按照標準規范要求，預埋設水平挑桿與吊環。

5、懸挑架的相關計算

5.1 主梁驗算

5.2 上拉桿強度驗算

上拉桿件角度計算：

α1=arctanL1/L2= arctan（3850/1800）=6

4.942°

上拉桿件支座力：

設計值：RS1=nzR2=1×16.526=16.526kN

主梁軸向力設計值：

NSZ1=RS1/tanα1=16.526/tan64.942°=7.

727kN

上拉桿件軸向力：

設計值：NS1=γ0RS1/sinα1=1.1×16.526/sin64.942°=20.068kN

上拉桿件的最大軸向拉力設計值：NS=max

[NS1...NSi]=20.068kN

軸心受拉穩定性計算：σ=NS/A=20.068×

103/314.2=63.869N/mm2≤f=205N/mm2

花籃螺栓驗算

σ=Ns/（π×de2/4）=20.068×103/（π×202/4）=63.878N/mm2≤[ft]=170N/mm2

5.3 吊耳板計算

（1）耳板構造要求

Be= 2t+16= 2×12+16=40mm≤b=70mm

4Be/3= 4×40/3=53.333mm≤a=70mm

（2）耳板孔凈截面處的抗拉強度驗算

計算寬度：b1= min（2t+16，b-d0/3）= min（2×12+16，70-22.5/3）=40mm

σ= Ns/（2tb1）= 20.068×103/（2×12×40）

=20.904N/mm2≤f=205N/mm2

（3）耳板端部截面抗拉（劈開）強度驗算

σ=Ns/[2t（a-2d0/3）]= 20.068×103/[2×12×（70-2×22.5/3）]=15.203N/mm2≤f=205N/mm2

（4）耳板抗剪強度驗算

耳板端部抗剪截面寬度：

Z= [（a+d0/2）2-（d0/2）2]0.5= [（70+22.5/2）2-（22.5/2）2]0.5=80.467mm

τ= Ns/（2tZ）= 20.068×103/（2×12×80.4

67）=10.391N/mm2≤fv=125N/mm2

5.4? 高強螺栓承載力計算

假設每個螺栓承受主梁傳來的拉力和剪力均相等。

V=1.1×9.312=10.243kN，N=1.1×7.72

7=8.499kN

單個高強螺栓所受的剪力值NV=V/n=10.24

3/2=5.121kN

單個高強螺栓所受的拉力值Nt=N/n=8.499/

2=4.25kN

單個高強螺栓抗剪承載力設計值Nvb=nvπd2

efvb/4=1×3.142×19.652×250/（4×1000）=75.

815kN

每個高強螺栓受拉承載力設計值Ntb=πd2eftb

/4=3.142×19.652×400/（4×1000）=121.304

kN

承壓承載力設計值Ncb=d×dt×fcb/1000=22×12×385/1000=101.64kN

[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（5.121/75.815）2+（4.25/121.304）2]0.5=0.076≤1

NV=5.121kN≤Ncb/1.2=101.64/1.2=84.7kN

結語：

綜上所述，通過分析新型懸挑腳手架施工過程可知，正確搭建與拆除腳手架，對建筑工程質量安全影響比較大。由于高層裝配式建筑數量不斷增加，新型花籃螺栓式懸挑腳手架在施工建設期間將會得到廣泛應用。在施工建設之前，必須對腳手架施工方案進行嚴格審核，確保安裝、搭建、拆除工序的有效性，既可以維護建筑結構質量，還可以提升施工效率，降低工程造價，整體施工效率比較高。

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