悬挑脚手架在高空大跨度悬臂施工中的应用分析

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【摘 要】悬挑型钢外脚手架，它以构造简单，操作方便，减少钢管的投入量、节约人工费等优点，在高层建筑大悬臂结构施工中得到广泛应用，且建筑物越高越经济。本文结合工程实践，对悬挑脚手架在高空大跨度悬臂施工中的施工工法及控制要点进行了分析。

【关键词】悬臂施工；悬挑脚手架；设计；施工方法

1、工程概况

某综合办公楼，框架-剪力墙结构，地上21层，建筑高度83.00m，主体结构西立面C～J轴交④～⑤轴范围处从18层顶板开始至20层顶板逐层向西外挑，悬挑范围长36m。18层顶板相对于17层顶板向西悬挑1400mm；19层顶板相对于18层顶板向西悬挑1200mm；20层顶板相对于19层顶板向西悬挑1200mm；累计悬挑3800mm。为解决悬臂结构施工及外防护问题，工程西立面C～J轴悬挑结构施工采用型钢悬挑承重脚手架，分两段进行悬挑。

2、外防护悬挑脚手架方案设计

2.1方案确定

针对高空大悬臂结构，合理选择施工方案，解决高空支撑，完成悬挑结构施工，这对加快施工进度、降低施工成本起到至关重要的作用。针对上述问题，如采用外爬升脚手架，脚手架爬升至悬挑结构处无法继续爬升，所以爬架无法满足要求；若采用落地满堂红脚手架，脚手架高度达84.15m，一次性搭设高度超高，脚手架安全稳定性很难保证。另外，所用周转材料用量太大，施工成本增加，基于以上原因，本工程悬挑结构施工经过反复研究和专家论证后确定采用型钢悬挑承重脚手架。

2.2悬挑脚手架设计方案

1）为满足西立面C～J轴悬挑主体结构施工，结合工程实际情况，17～21层外脚手架利用工字钢梁分两段进行悬挑，承重脚手架采用双排单管脚手架。本脚手架设计用途为主体结构施工期间外防护脚手架及悬挑结构模板支撑架，脚手架搭设如图1所示。

2）脚手架为单管双排脚手架，外架第一段在16层顶板上每隔1.5m挑出1根I18，工字钢挑出长度3000mm，结构内锚固长度为4000mm，脚手架排距1.00m，纵距1.50m，步距1.50m，在17层结构顶板上埋设地锚设置钢丝绳卸载点，卸载点水平间距1.5m，采用?16mm钢丝绳，17层顶板混凝土浇筑后，混凝土强度达到100%时安装钢丝绳。外架第2段在18层顶板上每隔1.5m挑出1根I18，挑出长度4000mm，结构内锚固长度为5000mm，脚手架排距1.00m，纵距1.50m，步距1.50m，在19层结构顶板上埋设地锚设置钢丝绳卸载点，卸载点水平间距1.5m，采用?16mm钢丝绳，19层顶板混凝土浇筑后，混凝土强度达到100%时安装钢丝绳，随后，当20层顶板混凝土强度达到100%时再次安装钢丝绳。外防护脚手架立杆剖面如图2所示。

图 1 17～21 层外脚手架搭设平面

图2 C～J轴悬挑结构外脚手架立杆示意

3）由于外防护悬挑脚手架分段进行悬挑，转换时楼层防护尤为关键，另外，特别要注意的是，悬挑钢梁放置的楼层楼板混凝土需留置同条件混凝土试块，必须当楼板混凝土强度达到100%时方可在悬挑钢梁上加载。16层顶板梁结构及17层竖向结构施工时，临边防护利用16层外防护脚手架，如图3所示。18层顶板梁及19层竖向结构施工时，临边防护利用17层悬挑脚手架如图4所示。悬挑脚手架在施工结构21层时，原19层最外侧一根卸载钢丝绳卸载点从19层顶板梁上移至20层顶板梁上，如图5所示。

图3 16 ～ 17 层脚手架转换节点

图 4 18 ～ 19 层外脚手架转换节点

图 5 20 ～ 21 层施工阶段钢丝绳

4） 为增加悬挑承重架安全系数，设置斜拉钢丝绳，悬挑工字钢梁承重架在安全计算时不考虑卸载斜拉钢丝绳受力。

5） 钢丝绳卸载点及悬挑钢梁节点如图 6 所示。

图 6 卸载点和悬挑钢梁节点示意

6）在顶板端部预埋一排纵向间距 1.5m的?20mm环状地锚，拉结钢丝绳，钢丝绳夹采用公称直径为16mm。

3、施工方法及搭设要点

3.1 脚手架搭设流程

设置悬挑工字钢定位设置立杆垫板排放纵向扫地杆竖立杆将纵向扫地杆与立杆扣接安装横向扫地杆安装纵向水平杆安装横向水平杆安装剪刀撑安装连墙件绑扎安全网作业层铺脚手板和挡脚板。

3.2 悬挑结构外防护脚手架搭设

1）搭设高度 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。

2）截面选型 悬挑脚手架应采用型钢制作的悬挑梁。由于工字钢具有双轴对称截面，受力明确，传力直接，所以本工程使用工字钢。

3）斜拉钢丝绳 采用斜拉式悬挑架，即普通型钢悬挑、钢丝绳斜拉。不考虑钢丝绳受力，仅作为安全储备，型钢梁的力学模型为悬挑结构。

4）型钢梁固定 型钢梁与主体混凝土采用钢筋拉环锚固，连接强度经计算确定，如图 7 所示。

图 7 型钢梁与主体混凝土结构的固定方式

采用钢筋拉环锚固时，拉环水平锚固肢长按计算要求且≥600，并压在楼板下层钢筋下面，以确保拉环不会从混凝土楼板中拔出。

5）悬挑结构模板支撑架施工 16层顶板施工后在顶板上设置悬挑工字钢梁，工字钢梁间距1.5m，搭设18层悬挑结构顶板梁模板承重架，18层悬挑结构顶板梁模板支撑脚手架立杆生根于悬挑工字钢上，顶板支撑架垂直于楼板边方向间 距900mm，平行于楼板边方向立杆间距1 500mm，水平杆步距 1 200mm，在平行于楼板方向的每跨立杆中间增设一根立杆，加强模板支撑架稳定性及承载力。悬挑结构构件施工荷载及模板支撑体系荷载等全部传递至悬挑钢梁上，悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算，钢梁承载力满足受力要求。