仿古塔型建筑外墻懸挑腳手架搭設技術探討

高 健

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

1 工程概況

天漢樓項目位于陜西省漢中市漢臺區，為仿漢代建筑風格大型建筑，外觀為樓閣式仿漢建筑，主要功能包括旅游觀光、休閑娛樂、文化展示、交流體驗及會議等。主樓坐落在三層臺基之上，建筑面積約1.1萬m2，基臺建筑面積約2.2萬m2。上部結構外觀為6層塔型，內部實為14層結構，總高度73.6m。主樓上層結構施工時，六層（結構標高29.60m）以下及裙樓已搭設落地式雙排鋼管腳手架完成施工，六層（結構標高29.60m）以上樓層需進行懸挑腳手架施工。截至編寫文章前，天漢樓所有外架均搭設完成，外形美觀且滿足施工使用功能，具體如圖1所示。

圖1 天漢樓主樓示意圖

2 施工難點

（1）仿古塔檐口外挑尺寸較大，混凝土外檐結構長度達3.5m，最外緣比下層樓板外挑多出1.2m，按常規型鋼懸挑架搭設型鋼懸挑長度過大。且外檐存在方椽等造型，腳手架搭設難度較大。

（2）該建筑為塔型建筑，6層以上結構并非上下垂直，造型下大上小，結構增加兩層往內收縮一次，外檐等結構隨著層數增加相應往內收縮，懸挑架搭設時應根據外檐結構變化做相應調整。

（3）12～14層外檐結構發生變化，頂層外檐高度變大，與下部結構存在差異，不能完全按下部懸挑外架方式搭設。

（4）樓層內部結構與外部型鋼懸挑腳手架距離較遠，連墻件固定位置較遠，架體穩定性較差。

3 架體初步設計

該工程六層（結構標高29.60m）以上除12～14層為3層一外檐外，其余為2層一外檐。且由于每層外檐均會往內收縮0.8～1m不等，因此懸挑腳手架搭設不能一次搭設過高，應以2層一挑為宜。

根據施工圖紙，天漢樓四周設置了一圈八角柱，柱高為兩層層高，施工時分兩次澆筑。在搭設懸挑腳手架前，第一層八角柱已施工完成，且強度滿足要求，可以作為懸挑腳手架固定點使用。針對該工程6層（結構標高29.60m）以上懸挑腳手架的施工方法進行了4次方案設計。

方案一：常規懸挑腳手架方法。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為6.075m，懸挑長度為2.7m，錨固長度為3.375m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25要求，U型錨環按規范要求設置，第一道錨環設置在樓板邊緣往內30cm結構梁內，鋼絲繩采用φ14mm（6mm×19mm）按規范要求設置，連墻件通過混凝土梁預埋進行拉結及八角柱拉結進行固定，具體如圖2所示。方案評價：（1）此方法型鋼懸挑長度較大，正常部位懸挑長度達到2.7m，陽角位置工字鋼懸挑長度更大，達到3m以上。采用16#工字鋼，型鋼抗彎計算強度σ不符合要求，且《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 130—2011）要求一般鋼梁懸挑長度不宜超過3m。當地市場主流工字鋼為16#，若加大工字鋼型號，不經濟且高空吊裝拆卸也較為困難。若采用鋼絲繩卸載，經過計算，提高鋼絲繩的直徑和公稱抗拉強度也可滿足要求。然而根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ 130—2011）要求，鋼絲繩不參與懸挑型鋼受力計算，故采用鋼絲繩卸載方法不符合要求。（2）施工安全無法保證，懸挑腳手架內側立桿與結構樓板之間空隙間距過大，達到1.5m，施工中存在較大安全隱患，且架體與結構距離過遠，穩定性較差。經分析，此方法不可取。

方案二：減小型鋼懸挑長度，架體立桿穿過結構外檐。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為3.375m，懸挑長度為1.5m，錨固長度為1.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。U型錨環與鋼絲繩設置同方案一，具體如圖3所示。方案評價：（1）此方法外檐施工較為困難，外檐結構施工需穿過架體，部分結構已伸出架體之外，施工極為不便。（2）部分外檐懸于架體之外，腳手架整體外觀感官較差，腳手架無法遮擋所有結構，存在很大的施工安全問題。（3）腳手架拆除后，外檐留置的腳手眼處理困難。經分析，此方法不可取。

圖2 方案一示意圖

圖3 方案二示意圖

方案三：懸挑腳手架在方案一的基礎上減小懸挑長度，懸挑架檐口部位以上采用單立桿防護架形式。主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為5.175m，懸挑長度為2.3m，錨固長度為2.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。U型錨環與鋼絲繩設置同方案一，具體如圖4所示。方案評價：（1）此方案懸挑長度減少40cm，仍存在懸挑長度過長問題。（2）懸挑腳手架內側立桿與結構樓板之間空隙間距過大，達1.1m，施工中存在較大安全隱患。且架體與結構距離過遠，穩定性較差。經分析，此方法也不可取。

方案四：綜合以上三種方法，主梁采用16#工字鋼，工字鋼長度為3.375m，懸挑長度為1.5m，錨固長度為1.875m，符合錨固長度÷懸挑長度≥1.25的要求。外側架體在第二步斜挑出一排立桿，組成三立桿架體，檐口部位以上采用單立桿防護架形式。U型錨環與鋼絲繩設置同方案一。同時通過八角柱和結構預埋設置兩層拉桿，第一道拉桿距離根據每兩根八角柱間距設置兩道，具體如圖5所示。方案評價：此方案既減小了型鋼懸挑長度，避免了腳手架立桿與結構樓板之間空隙過大引起的施工安全隱患及架體穩定性差等問題，又保證了施工正常的作業條件。經分析，可采用此方案。

圖4 方案三示意圖

圖5 方案四示意圖

4 架體方案

4.1 架體概況

該工程六層（結構標高29.60m）以上根據結構特征分成5段搭設，其中56.30～60.20m施工段采用落地腳手架，其余4段采取型鋼懸挑腳手架方式。29.60m以上腳手架類型如表1所示，56.30～60.20m落地腳手架如圖6所示。

表1 29.60m以上腳手架類型

圖6 56.30～60.20m落地腳手架示意圖

懸挑層腳手架設置分平直部分和陽角部分，陽角部分采用槽鋼焊接聯梁懸挑。懸挑腳手架主要技術參數如表2所示，29.60m以上懸挑腳手架如圖7所示。

表2 懸挑腳手架主要技術參數

4.2 工藝流程

圖7 29.60m以上懸挑腳手架示意圖

（1）型鋼懸挑腳手架（平直部分）。預埋件設置→安裝懸挑主梁→懸挑主梁上下支撐桿件設置→立桿定位點設置→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→橫向水平桿→縱向水平桿(格柵)→連墻件連接→剪刀撐→鋪腳手板→扎防護欄桿→扎安全網。

（2）型鋼懸挑腳手架（陽角）。預埋件設置→安裝懸挑主梁→懸挑主梁上下支撐桿件設置→固定聯梁→立桿定位點設置→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→橫向水平桿→縱向水平桿(格柵)→連墻件連接→剪刀撐→鋪腳手板→扎防護欄桿→扎安全網。29.60m以上懸挑腳手架平面如圖8所示。

圖8 29.60m以上懸挑腳手架平面示意圖

4.3 節點設置

（1）連墻件。該工程塔形結構外側周邊無墻體，連墻件設置分為三種類型。①懸挑腳手架首層連墻件按照三跨要求提前在混凝土梁中預埋鋼管管件；②懸挑腳手架第二層連墻件位置根據結構外圍28根八角柱設置抱柱，搭設外架時，八角柱下半部分已澆筑完成，可滿足懸挑架連墻件設置條件；③懸挑腳手架第三層連墻件位置設置在外檐根部附近，可通過提前預埋鋼管設置管件。

（2）錨固螺栓。①型鋼懸挑梁固定端采用2個鋼筋拉環或錨固螺栓與建筑結構梁板固定；U型螺栓上部采用雙螺帽固定，螺栓伸出上部螺母長度不小于3倍螺距長度。②鋼筋預埋至混凝土板、混凝土梁底部，每側平直段不小于0.6m。③U型螺栓預埋至梁板底部，2根1.5m長直徑18mmHRB335鋼筋放置Φ18mmU型筋上部。④鋼筋拉環、U型螺栓與懸挑梁間隙用木楔楔緊。⑤錨固處樓板上預先配置用于承受懸挑梁錨固端作用引起負彎矩的受力鋼筋。錨固螺栓連接如圖9所示。

圖9 錨固螺栓連接示意圖

（3）轉角處懸挑梁設計。在懸挑層的陽角、陰角等轉折部位，經計算確定懸挑架的參數，必須符合規范要求，采取可靠的構造措施保證安全。該工程在建筑結構角部，工字鋼梁采用扇形布置，靠近角柱兩側工字鋼加長，在兩懸挑工字鋼上面設兩道橫向12.6#槽鋼聯梁，聯梁上立轉角立桿。以保證懸挑架角部腳手架搭設。天漢樓29.60m以上懸挑腳手架搭設完成效果如圖10所示。

5 結束語

文章探討了天漢樓6層（結構標高29.60m）以上懸挑腳手架的搭設方法，對各種方案進行了對比優化，比選出了相對較好的方案，克服了塔型建筑結構復雜、造型多樣等難點，結果證實此方案在理論上可行。在其后的工程實踐也進一步證明，嚴格按照該方案進行施工，能夠有效保證施工的安全順利進行。文章一方面可為天漢樓的施工提供指導，另一方面也可為今后類似仿古建筑外墻腳手架工程的施工提供實踐經驗。

圖10 天漢樓29.60m以上懸挑腳手架完成圖