斜拉外挂式脚手架施工技术研究

斜拉外挂式脚手架施工技术研究

郭小政唐任峰胡良成

海南天力建筑工程有限公司海南海口571000

摘要：本文根据普通悬挑式脚手架在房屋建筑项目上的应用，结合儋州阅山湖住房项目的实际情况；在电梯井及剪力墙阳角部位提出采用斜拉外挂式脚手架，成功的解决了电梯井内型钢悬挑梁影响电梯安装的难题，并在该项目上的顺利实施。

关键词：房屋建筑脚手架型钢梁高层建筑

前言：

随着房地产企业提出“高周转”概念后，全国房地产开发企业从开发到销售的时间逐渐压缩，这也给施工单位的施工进度造成了巨大的压力，为了满足业主方的销售及交楼时间要求，各种工序的穿插必须前置而有序，传统的做法在该情况下无法满足施工进度的要求，特别是电梯井位置工字钢的布置影响了室内电梯的安装，从而影响室外大型设备的拆除，随之影响室外园林景观及市政工程的施工；因此开发研究出新型悬挑架的施工迫在眉睫。

1、传统外架实施情况分析

本工程为17-19层，拟从2层开始悬挑，工悬挑3次，每隔悬挑段的高度为15.5～18.6m米。

传统的悬挑式钢管脚手架在电梯井位置工字钢布置为穿过剪力墙，电梯井道位置被穿过的型钢梁占用，后期影响室内电梯的轨道及轿厢的安装。同时，由于在建筑物转角的位置均为剪力墙转角，传统的工字钢在该位置布置时，常出现后端锚固长度无法满足规范要求的情况，且部分悬挑型钢穿越角部约束边缘柱时，会对建筑的整体结构受力造成较大的影响，对悬挑外架的连梁受力也存在不利的影响，在后期拆除时，人工拔除困难，无大型设备辅助时，较难抽取整条型钢，切割后造成型钢材料的浪费，违背了绿色施工的初衷，不利于成本的节约。

2、解决措施及对策

2.1、研究对策

为解决项目部传统悬挑架在电梯井位置实施过程中遇到的问题，技术团队提出：结合剪力墙整体竖向及侧向刚度比较大的受力形式，提出采用斜拉外挂式外架搭设方式并经过实验验证及专家验收后付诸实施。

对目前建筑工程中常用的悬挑脚手架形式主要有悬挑式、下撑式两种做法，在电梯井及建筑物阳角位置施工过程中出现的问题进行梳理，主要有以下几个难点：悬挑层悬挑工字钢在电梯井位置穿墙部位，在安装和拆除时较为困难，且损坏量较大；主体结构穿墙洞口较多，后期修补困难且质量不易控制；局部型钢穿墙可能会与主体结构钢筋冲突；④悬挑层文明施工形象差，对后期二次结构及装修影响较大；⑤悬挑层存在大量的不可回收（或可回收）预埋锚环，影响板面砼收面质量，还可能造成后期补洞不密实；⑥采用下撑式脚手架，较悬挑式脚手架较为节省钢材，但加工安装时间较长，且若加工焊接质量不合格，极其容易引起架体的整体失稳，造成坍塌；在加工搭设过程中需人工搬运及辅助，操作危险程度较高。

2.2、提出方案

鉴于普通悬挑式脚手架和下撑式脚手架的以上问题及隐患，技术攻关小组认为：利用主体结构自身的强度，借鉴塔吊和施工电梯扶墙的连接做法，将普通悬挑架固定于主体结构梁上，省去悬挑主梁后部的锚固段，将是一种可行的亦用于工程实践的外架搭设方式，根据此思路设计出的新型外架搭设模型如下：

图1平直段搭设模型图2转角部位连接示意图

依据现行国家规范JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》和GB50017-2017《钢结构设计标准》中的计算公式，并借助品茗安全计算软件（江苏版），参照GB50009-2012《建筑结构荷载规范》中的各种工况下荷载取值，对该新型架体中的相关部件及节点受力进行计算，确定如以上示意图中的构件尺寸要求。

2.3、方案原理

1）工艺原理

该外架体系是通过高强度螺栓与锚板将悬挑钢梁固定于结构剪力墙或楼层梁的外侧，在上一层结构梁位置采用花篮螺栓与结构梁或剪力墙上的卸荷环连接，工字钢端采用花篮螺栓与焊接的连接耳相连接，中间段采用70*8的钢板带连接形成斜拉卸荷装置。形成相邻两层协同受力的脚手架支撑平台，再将外架搭设在该平台上，不仅巧秒的解决了传统悬挑外架与电梯井位置中筒施工中存在空间交叉的诸多问题，同时还具有通用性强、安全可靠、操作方便等优点。

2）施工工艺流程

施工准备→工字钢加工→主体及预埋准备→工字钢安装及验收→首层脚手架搭设→斜拉钢板安装及验收→外架加高及防护完善→日常维护→拆除

3）技术要点

（1）工字钢与锚板的焊接必须达到二级以上焊缝标准要求，连接件的预埋位置必须在一个水平面上，且不得偏位；

（2）花篮螺栓的最低承载力不得小于15KN；

（3）安装悬挑钢梁时砼强度等级不得低于设计强度的75%；

（4）工字钢梁安装不得发生扭曲、下垂等现象，工字钢根部应比端部高15mm；

（5）用于连接工字钢和主体的螺栓必须为10.9级高强度螺栓，安装完成后其漏丝长度不得少于3个丝牙长度；

2.4、方案论证实施

为验证理论计算结果，项目部根据计算得出的尺寸，在施工现场制作出三跨1：1的新型外架模型（如下图所示）。根据方案中设计的悬挑高度，计算出内外排立杆传递下来的承载力，依次在三跨内外排立杆上施加等量的荷载，采用水准仪、卷尺等测量工具，测量出型钢主梁的变形情况，并采用应力应变仪测出斜拉钢板承受的拉力，对照计算结果，确保模型与实际工况对应，与计算书结果相一致。

在方案具体实施前，组织相关专家对该方案的计算、试验及应用过程中注意事项进行论证评估，并最终通过评估。该新型外架体系已在（阅山湖）项目上成功应用并取得了良好的效果。

3、运用效果及经济分析

3.1、材料节约效果分析

1）工字钢的节省

针对电梯井位置及建筑物阳角位置，与传统悬挑外架悬挑工字钢用量相比，该体系相当于节省了传统悬挑外脚手架锚固段，即节省了工字钢用量55%（1.25L/（L+1.25L）），最大程度的利用了有限资源。

2）预埋件的节省

该体系中的所有构配件均可回收，改变了普通悬挑架预埋件的一次性耗材，避免了后期的切割处理，节省了用于悬挑架的钢筋锚环原材料、制安及后期处理费。

3）垂直运输费用的节约

采用斜拉外挂式悬挑架施工可提前将电梯井中筒位置移交给室内电梯安装单位，提前安装并调试室内电梯，完成垂直运输设备的转换，减少室外大型设备的租赁时间及外聘专职人员的时间，大大节约垂直运输费用成本。

3.2工程质量提升效果分析

1）由于本体系是将外架支撑平台外挂于结构外侧，不再产生大量的穿墙洞口，有效的解决了传统悬挑架穿墙洞口修补问题，很好的避免了由于穿墙洞口修补质量而引发的外墙渗漏问题，降低了外墙渗漏隐患，提升了工程质量。

2）传统悬挑外架穿墙洞口位置的工字钢经常会出现与结构钢筋冲突情况，施工中也经常发现结构钢筋被破坏等重大原则问题，消除了穿墙洞口的同时，也成功的解决了两者冲突而产生的结构钢筋被破坏的情况，从根本上解决了这个影响结构安全的重大问题，大大的提升了结构的安全性。

3.3项目工期及效益分析

由于电梯井中筒位置的提前移交及室内电梯的安装，提前完成室外与室内垂直运输设备的转换，可提前插入室外垂直运输设备位置的市政园林施工，以空间换时间，节约大量的工期，给室外苗木以充分的养护时间，保证后期交楼区域的园林景观效果。

4、结论与展望

本工程中运用斜拉外挂脚手架施工的栋号已经封顶，并经历了雨季、大风等天气的考验，未发生超出规范的变形和其它不安全状况，充分证实了该种新型架体形式的安全性与实用性。

但由于无该新型外架形式在其他工程中应用的统计分析情况，在大范围推广情况下安全性及可靠性尚待考证；且本新型架体形式属于在实践中发明，其理论支撑尚需研究补充。

参考文献：

[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

[2]《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011

3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

[4]《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-2016

[5]《钢结构设计标准》GB50017-2017

[6]《建筑施工悬挑式钢管脚手架安全技术规程》DGJ32/J121-2011