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1、高层建筑型钢悬挑脚手架构造措施南通宏亚建设工程有限公司 卢晓丽摘 要：高层悬挑脚手架设置关键词 ：型钢悬挑脚手架 方案 连墙件 特殊部位 近几年来我公司承建高层建筑日趋增多，悬挑脚手架在建筑施工中的应用越来越广泛。相对于落地式钢管脚手架，悬挑式脚手架具有投入低、周转快、节约工期等优点。悬挑脚手架施工方案是否完整、合理、可靠，是否能正确指导施工人员制作、安装、搭设悬挑脚手架，是确保架体安全的重要因素之一。根据危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法，悬挑脚手架必须编制专项施工方案。方案主要编制依据有建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001（以下简称JGJ130-20
2、01 规范）、 建筑施工安全检查标准JGJ59-99、 钢结构设计规范GB50017-2003，个别地区还有相应的地方标准等。方案应有设计计算书(包括对架体整体稳定性、支撑杆件的受力计算)，有针对性较强的、较具体的搭设、维护及拆除等安全技术措施，并应有平面、立面图以及节点详图。针对在两次安全检查中发现的在施工方案编制、审核和搭设使用中遇到的问题与广大同行探讨。1方案中存在的问题11 目前检查中发现很多工地悬挑外架的方案编制中常有遗漏项目，编制内容不全面，如缺阳角、阳台、楼梯、电梯等特殊部位布置和计算。方案不能指导和应用于现场，方案成废纸一张。型钢悬挑外架的现场搭设情况与专项方案设计出入较大，成
3、了“说一套、做一套”；专项方案中有标准节点的设计，但缺少特殊性部位的设计；方案有总体外架的构造做法，但无型钢悬挑梁和预埋件的具体平面布置。因此在现场操作中，基本为作业人员现场临场发挥，预埋件的平面位置布置较随意，精度较差，从而造成外架搭设的不规范，存在安全隐患也就较多。因此悬挑外架的专项方案应详细，对整体外架的型钢梁及预埋件的平面布置应具体，并有设计图。现场管理人员应在外架搭设前对作业班组进行技术交底，在预埋件埋设期间，重点检查预埋件的平面位置、构造设置是否安全可靠。型钢悬挑外架经验收合格后投入使用，对各使用班组应进行交底，明确悬挑架的使用范围、荷载限值。如禁止在架体上推车、在架体上拉结吊装缆
4、绳、利用架体吊运物料、物料平台与架体相连接、任意拆除架体结构件或连墙件、拆除或移动架体上安全防护设施、利用架体支顶模板及其它影响架体安全的作业。1.2 关于搭设高度目前悬挑脚手架施工方案编制的主要依据是 JGJ130-2001 规范，该规范对悬挑脚手架并没有限高的规定，而各省的规定做法不尽相同， 建议每道型钢支承架上部的脚手架搭设高度不宜大于 24m。方案编制时一般先根据经验初步拟定每段悬挑脚手架的高度及各项参数，再核算外脚手架本身的力学性能，如不能通过验算，再逐个调整参数，继续验算直至强度、刚度、稳定性、节点强度等各项要求均满足。编制时应考虑风荷载的影响。对于高层建筑而言，风荷载是重要的水平
5、荷载，是使结构产生内力和位移的重要因素。对于外脚手架也不例外，随着高度的增加，风荷载的作用会逐渐增大。在立杆的稳定性验算中，对于基本风压较大的地区，由风组合为控制组合，因此在分段悬挑时，应使上一步悬挑高度小于下一步的，确保立杆的稳定性。1.3 关于钢管壁厚在 JGJ130-2001 规范中，脚手架钢管列出了两种规格：外径 48mm、壁厚 3.5mm 和外径 51mm、壁厚3.0mm，推荐采用 3.5mm 的钢管，逐步淘汰 3.0mm 的钢管。目前我国建筑市场钢管和扣件采用租赁方式，市场租赁到的钢管壁厚多为 3.0mm3.2mm，达不到规范要求的 3.5mm。并且材料经多次周转使用后，钢管锈蚀使
6、壁厚减薄，钢管惯性矩还要减少。因此建议在编制方案时对材料壁厚进行折减，外径48mm、壁厚 3.5mm 的钢管，按实际购买或租赁钢管厚度计算，以确保安全。1.4 关于悬挑梁的截面选型悬挑脚手架应采用型钢制作的悬挑梁、悬挑桁架或附着式钢三角架，不得采用普通脚手钢管。目前悬挑梁多采用普通工字钢或槽钢，由于普通工字钢具有双轴对称截面，受力明确，传力直接，得到广泛使用。建议用普通工字钢比较合理.对于型钢梁型号规格的选择，一般仅选择危险性较大的有代表性的几根梁进行验算，通常选择凸阳台、阳角、飘窗等悬挑长度较长处。实际上，在建筑物的阳角处，虽然型钢梁悬挑长度并不是最长的，但此处是两侧立杆的交汇点，其承受的荷
7、载是最大的，且不易固定。但很多方案编制人员忽略了此处的计算，仍按普通位置设置，造成一定的安全隐患。阳台处,转角特别是阳角等特殊部位应根据现场实际情况采取加强措施，并且在专项方案中应有验算和构造详图。1.5 关于斜拉钢丝绳在悬挑脚手架施工中发现一个现象：相同高度的住宅楼，不同施工单位在同一高度悬挑，悬挑高度相同，均采用普通工字钢悬挑、钢丝绳斜拉方式，采用的工字钢规格却不同，有 I14、I16、I18，个别阳台部位采用 I22a。相差如此之大，究其原因，是各施工单位对钢丝绳是否考虑受力的理解不一样。悬挑脚手架按其受力型式分为斜撑式、悬臂式、斜拉式，目前使用最多的是斜拉式悬挑架，即普通型钢悬挑、钢丝
8、绳斜拉。而钢丝绳是否受力，直接影响到受力模型，也直接影响到型钢梁的选择。如果钢丝绳按受力考虑，则型钢梁的力学模型为简支结构（前端锚固点不考虑受力）；如果不考虑钢丝绳受力，仅作为一种安全储备，则型钢梁的力学模型为悬挑结构。两种力学模型的计算简图见图1。图 1 斜拉式悬挑架计算简图多数专家的意见是钢丝绳作为柔性材料，承担荷载的多少不易确定，计算时应按以下两种情况共同确定型钢与钢丝绳的规格：一是型钢梁完全受力，钢丝绳不考虑受力，仅作为一种安全储备，按悬挑结构核算型钢的承载能力，从而选择型钢；二是钢丝绳完全受力，以钢丝绳的破断拉力作为极限荷载，按简支结构核算钢丝绳的承载能力，从而选择钢丝绳。钢丝绳等柔
9、性材料不得作为悬挑结构的受拉杆件，只能作为抗变形拉绳。但脚手架的专业搭设人员则认为钢丝绳是可以受力的，并且脚手架的大部分荷载是由钢丝绳来承担的，计算模型按悬挑结构考虑与实际并不相符。在斜拉式悬挑脚手架搭设和使用过程中，钢丝绳虽已受力，但各绳张紧程度并不一致，说明各绳受力的大小不一样。如果按简支结构作为计算模型，以钢丝绳的破断拉力作为极限荷载，这样选择的型钢偏小；但如果完全按悬挑结构计算，选择的型钢则很大，造成了很大的浪费。能否将两种模型进行综合，考虑型钢梁和钢丝绳各承担一部分荷载，使方案安全经济？可以考虑对钢丝绳的极限荷载进行折减，如折减 30%40%，以确保安全，这还需要进行试验测定。建议：
10、特殊部位可考虑钢丝绳受力（悬挑长度 2m 以内），考虑钢丝绳受力，必须使用 20 以上的花篮螺栓，适时调整钢丝绳松紧，并采取侧角构造措施。1.6 关于型钢梁的固定型钢梁与主体混凝土结构的固定可采用预埋螺栓固定、钢筋拉环锚固，不得采用扣件连接，连接强度应经计算确定，见下图所示。当采用钢筋拉环锚固时，拉环应锚入楼板 30d，并压在楼板下层钢筋下面。如不能保证钢筋的混凝土保护层厚度，也可以将拉环压在楼板下层钢筋上面，同时在拉环上部两侧各附加两根直径 1416的钢筋，长度为 2m，并与楼板钢筋绑扎牢固，以确保拉环不会从混凝土楼板中拔出。采用型钢悬挑梁的方式，型钢梁与建筑物连接必须可靠，联结方法可采用预
11、埋筋和预埋 U 型螺栓，当采用螺栓联结时，应不少于两道的预埋 U 型螺栓与压板采用双螺母固定，螺杆露出螺母应不少于 3扣。连接强度应经计算确定。a) 预埋螺栓固定 b)钢筋拉环锚固（拉环压在楼板下层钢筋下面）目前现场一般采用预埋筋的做法，根据计算一般采用预埋 18-20 圆钢即可满足要求，悬挑梁应设置两道预埋筋，末端预埋筋为受力筋，距建筑外沿处的预埋筋为定位筋。悬挑梁的末端受力为受拉，因此受力筋应采用未经冷拉处理的级圆钢。预埋筋采用两段埋设，以便安装型钢梁，型钢挑梁安装定位后，两根预埋筋进行单面搭接焊，焊长为 10d。c) 钢筋拉环锚固（拉环压在楼板下层钢筋上面） d) 钢筋拉环大样对预埋筋的
12、受力验算一般都能满足要求，但对于楼板厚度较小的应验算预埋筋与结构楼板之间的承载力。在预埋筋放置楼板筋上时应加强配筋锚固措施，宜增配 214-16 筋，长度 2m。当预埋锚筋处的楼板面无负筋时，应增设 10200200 钢筋网片 2m 见方，且应与周边的楼板负筋连接在一起。如下图所示。1.7 关于连墙件的设置JGJ130-2001 规范规定，连墙件宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于 300mm，在实际施工中并不易实现。施工方案一般按两步三跨或两步两跨设置，脚手架的步距一般为 1.5m1.8m，为了方便施工人员行走，通常采用 1.8m，由于层高很难与步距的整数倍匹配，因此连墙件的位置有可能
13、会在洞口等无法设置的地方。编制人员在计算时应考虑此问题，避免出现无法固定的情况，给架体的稳定带来隐患。1.8 关于主体结构相关位置的承载力验算型钢梁固定在主体结构上，脚手架上的荷载通过型钢梁传到支承的结构构件上，如果外脚手架悬挑太高或型钢梁悬挑太长，该荷载超过了型钢梁的支承构件的承载能力，将会引起构件的损伤或破坏，将导致外架的失稳和垮塌。但在施工方案中却经常忽略对支承结构构件的验算。型钢梁支承在梁、楼板或墙上，对于墙，一般认为可以不再验算，对于梁、板，则需要验算其强度和刚度，验算内容包括：支承点混凝土的抗弯、抗剪、抗扭、局部承压承载力，如采用钢筋拉环，还应验算混凝土的抗拔承载力。如不满足承载力
14、的要求，或者降低悬挑脚手架的高度，或者对结构构件进行加强。1.9 关于抗风涡流的措施抗风涡流的措施在施工方案中是经常被忽略的，仅在连墙件的设置中会出现一句“架高超过 40m且有风涡流作用时，应采取抗上升翻流作用的连墙措施”，这实际是引用 JGJ130-2001 规范中的6.4.7 条。但具体应采取什么连墙措施来抵抗上升翻流作用，方案中鲜有提及。客观地说，落实该条规定有一定的难度。如何确定风涡流作用力的大小，规范并未提及，国内也乏有相关数据可供参考。风涡流产生的原因很复杂，在不同建筑物的不同平、立面产生的作用力大小不同，在不易定量分析计算的情况下可采取如下预防措施：在与连墙杆对应的外立杆处设置刚
15、性斜拉杆与上层主体结构的预埋件连接，或将连墙件改为双扣件，间距加密。风荷载比较大的，应考虑脚手架下拉措施。1.10 保证水平方向稳定的构造措施限制脚手架的侧向变形、保证脚手架的侧向稳定也是施工中应注意的问题。一般情况下，按规范要求设置剪刀撑、纵向、横向扫地杆，同时在工字钢上搭设脚手架位置焊制直径小一号钢管段以固定脚手架。这些措施能很好的限制脚手架的侧向变形，起到保证脚手架侧向稳定、加强脚手架整体性的作用。但在基本风压较大和台风地区，除设置剪刀撑、纵向和横向扫地杆外，还应考虑在型钢梁之间设置保证水平方向稳定的构造措施，可以在型钢梁之间设置横杆或斜杆，也可以在型钢梁的上部扫地杆位置处设置水平斜撑，
16、有效防止侧向失稳。对于选择槽钢作为型钢支承架的脚手架，更要注意防止立杆放置偏心而引起的平面外失稳，可以在槽钢内侧焊接钢板作用加劲肋，加强槽钢的平面外刚度。2使用中存在的问题2.1 现场中购买或租赁的工字钢、钢管达不到设计的要求（使用非国标产品），密目网和等网未使用国标产品（质量差，不阻燃）。2.2 拉绳松紧不一，未设计或使用花篮螺栓调节（按设计要求配置），钢丝绳角度小于 60 度(俗语太平)，工字钢未焊拉环（采用钢丝绳减荷）。2.3 工字钢在楼面上的锚固方式不合理，不能阻止工字钢的垂直于建筑物方向的移动。2.4 阳台阳角部位构造不合理，随便设置工字钢，造成悬挑长度太长或阳角未放置放射工字钢。2.5 里排立杆与建筑物间未防护，整个脚手架与建筑物间拉结点不够。有的层高比较高的跨度框架结构，脚手架无法在中部与建筑物连接。此时设置竖向钢管，木方垫底，顶托撑顶，
