高層建筑工程中的懸挑式外腳手架搭設(shè)施工技術(shù)

白會(huì)玲 甘肅古典建設(shè)集團(tuán)有限公司工程師

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，越來越多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高層建筑得以出現(xiàn)，對于建筑的施工提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在高層建筑工程中，為了確保施工的順利進(jìn)行，需要在施工過程中搭設(shè)外腳手架。現(xiàn)階段來看，我國大部分高層建筑工程還在采用分段懸挑搭設(shè)的扣件式鋼管腳手架。此種腳手架有其應(yīng)用弊端，如搭設(shè)工藝以及技術(shù)較為復(fù)雜、施工載荷傳遞路線復(fù)雜等，對于施工的各個(gè)方面，包括施工人員安全性、施工質(zhì)量、施工成本、施工效率等都具有嚴(yán)重影響，所以需要充分了解、掌握懸挑式腳手架搭設(shè)技術(shù)，為高層建筑的順利施工提供保障。

1 懸挑式外腳手架概述

1.1 懸挑式外腳手架概念和特點(diǎn)

所謂的懸挑式外腳手架主要就是指在建筑結(jié)構(gòu)主體外部承載腳手架載荷，屬于全新懸梁腳手架。在目前的建筑工程中，此種腳手架更多應(yīng)用于主體結(jié)構(gòu)建設(shè)以及外墻裝飾工程中，其有效應(yīng)用能夠確保工作人員的安全性。施工過程中，每個(gè)段落之間的搭設(shè)高度小于20 m[1]。在進(jìn)行懸挑式外墻腳手架搭設(shè)時(shí)往往都會(huì)將懸挑梁或鋼梁作為主承載結(jié)構(gòu)，為了保證其承載安全性，會(huì)將其依附在鋼筋混凝土構(gòu)件上，并且采取優(yōu)質(zhì)鋼管作為主體材料，利用螺栓對接頭實(shí)施連接，嚴(yán)禁采用焊接的方式。

一般情況下都是利用鋼扣件以及螺栓等對懸挑式外腳手架進(jìn)行連接，對于關(guān)鍵性位置要實(shí)施必要的加固[2]。此種腳手架具有較高的安全性、適應(yīng)性以及靈活性，越來越受到施工單位的青睞。同時(shí)此種腳手架能夠多次進(jìn)行使用，防止施工所產(chǎn)生的材料浪費(fèi)，有效減小施工成本，提升建筑工程效益。

1.2 懸挑式外腳手架結(jié)構(gòu)形式

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市土地供應(yīng)量逐漸縮小，建筑逐漸向著更高的空間發(fā)展。在此背景下，懸挑式外腳手架在施工時(shí)能夠更顯優(yōu)勢。另外，現(xiàn)代社會(huì)對于環(huán)保節(jié)能方面也有了更高的要求，特別是對于能耗較高的建筑領(lǐng)域來說，更是要求其快速向著節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。因此，建筑施工中以節(jié)能環(huán)保為主的工程設(shè)備逐漸成為各方的選擇偏好。

懸挑式外腳手架由于具有多次利用、施工簡便等特點(diǎn)成為了高層建筑工程施工中最為主要的設(shè)備，越來越多的應(yīng)用到了高層建筑施工中[3]。總的來說，懸挑式外腳手架結(jié)構(gòu)主要包括4 種形式，分別為挑梁式、挑拉式、撐拉結(jié)合式和挑撐式。其中，挑梁式為懸挑式外腳手架最主要的搭建形式，采用型鋼為材料進(jìn)行搭設(shè)。

2 懸挑式外腳手架搭設(shè)和拆除的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 腳手架搭設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)

外腳手架搭設(shè)的基本流程為：進(jìn)行工字鋼以及吊環(huán)加工→進(jìn)行吊環(huán)的預(yù)埋→進(jìn)行工字鋼的架設(shè)→通過木楔進(jìn)行工字鋼以及鋼管的加固→搭設(shè)雙排鋼管架→實(shí)施拉桿加固→進(jìn)行架板的鋪設(shè)以及相應(yīng)安全措施驗(yàn)收。

（1）搭設(shè)的過程中，一般情況下都是將懸挑腳手架設(shè)置在20 m 左右，若是達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)就要設(shè)置相應(yīng)的分段卸載設(shè)備，從而保障搭設(shè)質(zhì)量以及可靠性，進(jìn)而保障施工的安全性和便利性。

（2）在腳手架主節(jié)點(diǎn)設(shè)置過程中，為了保障其安全性，需要進(jìn)行橫向水平桿設(shè)置，并且采用直角方式將橫向水平桿和扣件緊密連接。

（3）為了保證腳手架的安全性，一定要設(shè)置縱橫向掃地桿，其中橫向掃地桿要通過直角扣件設(shè)置在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上，縱向掃地桿也要采用直角扣件固定到立桿上，確保其和底座距離不高于200 mm。若是立桿基礎(chǔ)高度有所差異，那么一定要保證位于高處的縱向掃地桿向位于低處延長兩跨和立桿固定，確保高低差不高于1 m。

（4）在對立桿進(jìn)行接長時(shí)，除了頂層、頂部可以采取搭接的方式之外，其他所有部分都要對接口實(shí)施連接[4]。同時(shí)要利用連墻件將立桿緊固連接到建筑物上，也要保證連墻件具有較強(qiáng)的承載性能。另外，要保證腳手板和架體的可靠連接，防止發(fā)生傾覆問題。

（5）為了確保搭設(shè)安全性，需要通過密目網(wǎng)對懸挑腳手架外側(cè)立面進(jìn)行安全防護(hù)，必要情況下可以在密目網(wǎng)外部設(shè)置鋼絲網(wǎng)。同時(shí)，也要通過設(shè)置安全通道以及斜道等來確保人員安全。在進(jìn)行腳手架搭設(shè)時(shí)需要按照施工進(jìn)度來進(jìn)行，連墻件以及剪力撐等也要隨著立桿、縱橫水平桿等同時(shí)搭設(shè)，嚴(yán)格控制搭設(shè)高度，確保一次搭設(shè)高度不能超過相鄰連墻件之上兩步。

2.2 腳手架的拆除關(guān)鍵點(diǎn)

在腳手架工程施工過程中，拆除工作是非常主要的環(huán)節(jié)之一，建筑工程施工完畢后要立即將腳手架拆除掉。以往拆除腳手架過程中存在著一定的危險(xiǎn)性以及相關(guān)隱患，所以要采取針對性措施進(jìn)行應(yīng)對。

首先，在正式拆除前一定要對建筑工程進(jìn)行徹底的有效清潔，同時(shí)遵照工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施審核。另外，在進(jìn)行工作時(shí)一定要定期對腳手架進(jìn)行全方位檢查，保證腳手架不存在安全隱患，若是發(fā)現(xiàn)了拆除腳手架時(shí)可能存在的安全問題一定要第一時(shí)間對其實(shí)施整改以及加固，從而確保在拆除腳手架時(shí)不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)問題。

其次，要對腳手架拆除過程中的相關(guān)工作人員（包括具體施工人員、檢查人員、監(jiān)護(hù)人員等）實(shí)施徹底的交底，重點(diǎn)包括拆除范圍、拆除數(shù)量、拆除順序以及拆除方法等。特別是加強(qiáng)相關(guān)運(yùn)輸設(shè)備的使用情況，同時(shí)要對具體工作進(jìn)行科學(xué)指揮。

最后，在進(jìn)行腳手架拆除工作時(shí)往往是在垂直方向共同實(shí)施，所以在實(shí)施過程中要預(yù)先做好其他垂直方向的工作。另外，為了保證安全性，需要在拆除區(qū)域周邊標(biāo)識(shí)出危險(xiǎn)區(qū)域，樹立明顯的標(biāo)識(shí)，并防止無關(guān)人員隨意進(jìn)出。

3 工程具體案例分析

3.1 工程概況

某高層建筑三期工程包括4 棟建筑（10#、11#、12#、13#），總體建筑面積達(dá)113 389 m2，為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，基設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土預(yù)制樁，使用年限50 年，建筑抗震按丙類設(shè)計(jì)[5]。由于該建筑為商業(yè)+高層住宅樓，每個(gè)單體工程都具有比較多的凸窗，外部載荷復(fù)雜，大大增加了架體節(jié)點(diǎn)的施工處理難度。因此，案例工程應(yīng)將細(xì)部構(gòu)造處理作為懸挑外腳手架搭設(shè)施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。

3.2 懸挑式外腳手架搭設(shè)關(guān)鍵點(diǎn)

3.2.1 搭設(shè)控制關(guān)鍵點(diǎn)

（1）要在墻體預(yù)留大孔洞穿透工字鋼（采用3 m 長工字鋼、按照1.5 m 間距進(jìn)行），保證工字鋼和外墻面相垂直且伸出1.5 m，并且要確保工字鋼內(nèi)部伸入到預(yù)埋吊環(huán)（固定在混凝土板內(nèi)部）中，利用木楔將其固定。為確保外架結(jié)構(gòu)具有較好的剛度以及穩(wěn)定性，可以在工字鋼兩側(cè)加設(shè)鋼管和扣件，再利用鋼絲繩進(jìn)行綁定加固。

完成工字鋼設(shè)置后，將兩根掃地桿橫向設(shè)置在上表面，并與墻體保持0.5 m和1.4 m 的距離，在掃地桿上架設(shè)雙排鋼管架（兩者相距1.5 m）。進(jìn)行下斷層材料拆除時(shí)，一定要確保在上隔斷層搭設(shè)完成后才能實(shí)施。為了保證穩(wěn)定性，外排架上每相隔5 跨就要進(jìn)行豎向剪力撐的設(shè)置，確保斜桿和地面呈50°～60°的夾角。拆除過程中需要先在距離外墻2 ～2.5 m 范圍內(nèi)設(shè)置安全防護(hù)欄，確保拆除過程的安全性。圖1 為腳手架立桿與挑架的連接示意。

圖1 腳手架立桿與挑架的連接示意

（2）根據(jù)建筑的具體結(jié)構(gòu)，可以將拉鋼索用鋼筋環(huán)預(yù)埋在5、9、13、17 等不同樓層的頂板位置，要將鋼絲繩鋼索的其中一頭固定在距離工字鋼懸挑端頭10 cm 的位置，而另一頭固定到結(jié)構(gòu)框架的梁頂位置。完成混凝土澆筑3 d 或者拆模2 d 后要通過鋼絲繩倒鏈?zhǔn)站o工字鋼底以及立桿節(jié)點(diǎn)，利用花籃螺絲將卡頭位置固定，并且在進(jìn)行雙排架的搭設(shè)作業(yè)時(shí)一定要在確保立桿、工字鋼等不脫離的基礎(chǔ)上繼續(xù)收緊鋼絲繩。

（3）完成工字鋼支座安裝后，要遵照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施相應(yīng)部分的搭設(shè)，包括腳手架立桿、水平桿、掃地桿、連墻桿等。對于立桿來說，要嚴(yán)格控制其縱橫距離以及步距分別為1.5 m、0.8 m、2.0 m，同時(shí)為了確保腳手架的性能穩(wěn)定性，在底部位置要采用長度有所差異的鋼管實(shí)施拼接，并且要保證接頭在高度方向錯(cuò)位50 cm 之上，避免在同步同跨內(nèi)出現(xiàn)相鄰的接頭。另外，立桿底部工字鋼上要焊有鋼筋頭，并且設(shè)置縱橫向掃地桿。

（4）要在腳手架的外側(cè)立面連續(xù)設(shè)置剪力撐，利用搭接的方式對斜桿進(jìn)行接長。為了確保斜桿的穩(wěn)定性，一旦所搭接的斜桿長度大于1 m，就要采用旋轉(zhuǎn)扣件（至少3 個(gè)）將其固定。利用旋轉(zhuǎn)扣件將剪力撐斜桿固定到橫向水平桿外部端頭位置，需要注意的是，務(wù)必要控制扣件中心線和主節(jié)點(diǎn)距離小于15 cm，同時(shí)也要保證剪力撐寬度在4 跨以上，其斜桿和地面呈50°左右的角度。

3.2.2 材料的選擇

根據(jù)此工程具體情況，采用性能滿足《直縫電焊鋼管》（GB/T 13793—2016）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)鋼管即可，重點(diǎn)在于一定要確保鋼管材料表面的光潔性，嚴(yán)禁產(chǎn)生質(zhì)量問題，如毛刺、裂縫、結(jié)疤、銹蝕等，同時(shí)在正式進(jìn)行施工前加強(qiáng)現(xiàn)場的質(zhì)量檢驗(yàn)，保證鋼管的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)（內(nèi)外徑、壁厚、彎曲變形等）控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并通過涂刷防銹漆的方式進(jìn)行保護(hù)[6]。

對于高層建筑來說，懸挑式腳手架搭設(shè)時(shí)不但對鋼管材料要求較高，同時(shí)對于扣件材料也有較高要求，一定要保證其滿足《鋼管腳手架扣件》的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在扣件材料進(jìn)入到施工現(xiàn)場后要對其進(jìn)行抽樣檢查，在實(shí)際使用時(shí)要對其進(jìn)行仔細(xì)挑選，采用高質(zhì)量扣件。如在施工時(shí)出現(xiàn)螺栓緊扭力矩超過35 kN.m 的情況，則一定要避免扣件被破壞[7]。

3.2.3 穩(wěn)定以及安全性驗(yàn)算

（1）本工程懸挑式外腳手架搭設(shè)施工過程中的工字鋼間距為1.5 m，鋼管架搭設(shè)高度為15.5 m，Ф48 鋼管設(shè)計(jì)重量為40.5 N/m，扣件重量為10 N/個(gè)，規(guī)格3.0 m×25.0 m（長×寬）竹板架重量為80 N/個(gè)，施工荷載2 700 N/m2的情況下，若超載系數(shù)為2.0，動(dòng)力系數(shù)為1.3，則工字鋼所承受的豎向荷載W為：

式中：W1為鋼管重量，取3 564 N；W2為附加載荷，取2 650 N；W3為扣件重量，取245 N；W4為竹板架重量，取460 N。以上述指標(biāo)計(jì)算所得工字鋼承受豎向載荷為17 989.4 N。對于懸挑構(gòu)件來說，其彎矩極限值出現(xiàn)在支座位置，彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

式中：Mx、My分別表示截面繞x軸以及y軸的彎矩，分別取150 KN˙m、120 KN˙m；Wnx、Wny分別表示x軸以及y軸凈截面模量，可以查表得到其具體值為102 N/cm2；rx、ry分別表示截面塑性指數(shù)，取1。以上述指標(biāo)進(jìn)行工字鋼彎曲強(qiáng)度計(jì)算得出結(jié)果為148.24 N/mm2。此工程主要采用的為3 號(hào)工字鋼（抗彎輕度215 N/mm2），高于彎曲強(qiáng)度計(jì)算值，說明工字鋼即使受到最大施工載荷作用也具有足夠的安全性[8]。

（2）鋼絲繩的強(qiáng)度驗(yàn)算。懸挑架工字鋼端部采用鋼絲繩進(jìn)行固定，鋼絲繩與外墻呈60°以上夾角，其設(shè)計(jì)安全系數(shù)為3.5，并且破裂拉力換算系數(shù)設(shè)定為0.85。此鋼絲繩允許最大承載拉力計(jì)算所得為125 kN，滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4 結(jié)語

目前，懸挑式外腳手架的應(yīng)用越來越廣泛，在腳手架搭設(shè)過程中要嚴(yán)格把控施工質(zhì)量，并定時(shí)對其進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保建筑工程的安全性。懸挑式外腳手架不但可以應(yīng)對各種高度外腳手架搭設(shè)需求，同時(shí)也可以按照施工具體需求進(jìn)行單獨(dú)拆除，能夠適用在不同類型高層建筑結(jié)構(gòu)施工方面。本文主要闡述了懸挑式外腳手架搭設(shè)施工技術(shù)方面的內(nèi)容，以期為高層建筑施工提供良好的參考和幫助。