高层建筑悬挑式外脚手架设计及施工要点

高层建筑悬挑式外脚手架设计及施工要点

张根嘉

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摘要：近年来，我国的建筑行业在社会发展下不断进步，人们对建筑行业的要求提高。目前，在建筑施工中，高层建筑一直具备难度高、风险大的特点。悬挑式外脚手架是很多高层建筑工程中不可或缺的重要部分，但是由于高层施工环境比较复杂，其受到各种因素的掣肘。但是即便如此，在高层建筑中配备悬挑式外脚手架是必不可少的，它能够确保高层建筑的质量以及安全。

关键词：高层建筑；悬挑式外脚手架；施工技术

引言

随着社会的快速发展，越来越多复杂结构的高层建筑得以出现，对于建筑的施工提出了严峻的考验。在高层建筑工程中，为了确保施工的顺利进行，需要在施工过程中搭设外脚手架。现阶段来看，我国大部分高层建筑工程还在采用分段悬挑搭设的扣件式钢管脚手架。此种脚手架有其应用弊端，如搭设工艺以及技术较为复杂、施工载荷传递路线复杂等，对于施工的各个方面，包括施工人员安全性、施工质量、施工成本、施工效率等都具有严重影响，所以需要充分了解、掌握悬挑式脚手架搭设技术，为高层建筑的顺利施工提供保障。

1悬挑式脚手架概述

通过在建筑物上悬挑的支承结构所搭设完成的施工用脚手架即即悬挑式脚手架，如图1所示。

图1悬挑式脚手架示

脚手架架体在竖直方向上的荷载会借助悬挑支承结构传递到主体结构上，换言之，架体承受的所有荷载都会通过悬挑式脚手架传递到建筑结构中。由此可见，悬挑结构是悬挑式脚手架的核心，为了保证悬挑式脚手架具备良好的性能，悬挑结构本身的稳定性、刚度和强度都要达到较高的水准，与此同时，还要保证其与建筑结构稳定、可靠连接，从而实现脚手架传递荷载的安全性。通常来说，连墙件、扣件式钢管脚手架以及型钢支承架等是悬挑式脚手架的基本构成要素。以悬挑结构本身的构造形式作为依据进行划分，可以将悬挑式脚手架分为两种形式：下撑式和斜拉式（见图2）。

图2斜拉式悬挑式脚手架示意图

2高层建筑工程悬挑外脚手架的设计思路与施工要点分析

2.1脚手架的高度

不同施工情况下，高层建筑悬挑外脚手架的搭建高度也存在一些区别，技术人员在进行方案设计的过程中，应合理兼顾施工难度和现场安全，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2011）和地方标准的相关要求执行。目前，高层建筑工程悬挑外脚手架的每段搭建高度一般控制在24m内，其中超过20m的外脚手架设计方案需要聘请专家进行论证，以更好地保障工程建设的安全性。技术人员在进行外脚手架的分段规划时，必须充分结合建设方案，确保分段合理、成本可控。在脚手架搭建高度划分过程中，每段工程建设的划分高度应尽量一致，使得实际安装建设中的成本更加可控。

2.2安装型钢悬挑梁及连梁

型钢锚固长度与悬挑长度两者之间，前者要确保在后者的1.25倍以上。型钢的间隔在1.5m，转角部位型钢外端的间隔保持在1.8m以下。悬挑钢梁安装结束后焊接钢筋，钢筋为200mmΦ25钢筋，焊接时采取满焊的形式。结构梁是悬挑钢梁支撑处的承载位置。钢梁与剪力墙两者相逢后，剪力墙应事先留有一定的孔洞，这些孔洞要用尺寸为100mm×150mm×10mm的钢板进行焊接。3.3斜拉钢丝绳紧固（1）悬挑层上层楼面工程结束之后不能立即安装钢丝绳，待混凝土达到一定强度后才能安装。钢丝绳与钢梁形成的夹角必须保持45°~60°这一范畴。钢筋的焊接位置在距离悬挑钢梁端部100mm的地方，钢筋的尺寸为长200mm、直径25mm。钢丝绳与型钢悬挑端连接见图3。（2）任何一根悬挑型钢，都要配备一条相应的斜拉钢丝绳，绳头会用3个绳卡进行固定。利用花篮螺栓对相邻的钢丝进行固定。绳卡方向必须保持一致状态，绳卡盖板靠近主绳一端，U形部位靠绳头一侧。绳卡必须保持一定的间距，在卡绳时整理钢丝绳，使其平整齐顺，坚实扭结于一起，严禁出现有松有紧的情况，因为这会影响绳卡的受力。仔细检查每一绳卡，确保拧紧牢固，判断是否拧紧可以以“对钢丝绳的压扁”为标准，压扁1/3为最佳。

图3钢丝绳与型钢悬挑端连接（单位：mm）

2.3连墙件设计

根据JGJ130-2011规范，必须在扣件连接时展开连墙件和脚手架、连墙件和扣件的连接验算。与连墙件钢管受弯破坏形式相比，连接扣件发生滑移的可能性更大，后果也更为严重，故连墙件设置验算必须包括强度、稳定性计算及与脚手架、建筑结构连接件的抗滑移计算等。连墙件轴压力设计值应为风荷载对连墙件施加的轴向作用力与侧向支承力之和。其中，风荷载对连墙件施加的轴向作用力NLW=1.4WKAW，WK和AW分别为标准风荷载和单个连墙件所覆盖脚手架的外侧面迎风面积，该面积可通过连墙件水平间距与竖向间距的乘积求得。悬挑式外脚手架连墙件一般设置在结构楼板上，其迎风面积具体指该层层高与脚手架立杆跨度之积。连墙件侧向支承力在确定时必须综合考虑以下2方面的水平力：一是受偏心力作用后，脚手架倾覆力矩所引起的连墙件水平力；二是脚手架横向失稳后连墙件施加约束作用而产生的屈曲剪力。以上两方面水平力按照现行规范仍无法准确确定，结合《钢结构设计规范》（GB50017-2017）及大量工程设计经验，应将脚手架平面外变形后连墙件所施加约束而产生的轴向力确定为3kN。

通过扣件连接连墙件的过程中，为保证扣件连接承载力，可使用双扣件。该高层建筑悬挑式外脚手架连墙件钢管扣件设计抗滑承载力为8kN，2个直角钢管扣件共同使用的抗滑承载力为12.8kN。在采用螺栓连接或焊接形式的连墙件时，应根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2016）计算；而连墙件连接混凝土结构中的预埋件时，则按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定确定。

2.4钢丝绳的设置

在高层建筑悬挑外脚手架搭建中存在不同的受力形式，其中最常见的斜拉式结构需要使用钢丝绳进行连接。值得注意的是，由于钢丝绳能够承担一定的荷载，部分设计人员在进行整体荷载计算和验算过程中会考虑到该情况。但从部分地区的建设规定来看，一般不将这类柔性受力纳入统计范围，需要按照最不利情况进行设计，将钢丝绳结构作为外脚手架的安全储备装置，把型钢等材料作为支撑外脚手架的主要结构。另外，在钢丝绳设置过程中，需要优化设计其直径和夹角等，一般要求单根钢丝绳直径应大于15mm，悬挑梁夹角部分应大于60°，并在安装建设时使用锚固装置进行加固处理，使其连接能够逐一对应。

结语

综上所述，悬挑式脚手架在高层建筑中的应用可以发挥十分关键的作用，有安全性和可靠性较高的特点，并且搭设也相对方便，并且搭设材料也可以进行重复利用。不仅如此，对于高层建筑而言，悬挑式脚手架是一种强化其本身施工安全系数的核心辅助工具，因此，扩大悬挑式脚手架应用范围十分必要。在应用期间，要注重相关施工要点和安全技术问题，保证悬挑式脚手架可以真正发挥其本身的作用，提升高层建筑施工质量。

参考文献

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[2]蓝媚,张保志,叶茂.悬挑外脚手架在高层建筑中的设计与施工[J].广东土木与建筑,2020,27(10):65-68.

[3]孙岩波，李晨光，阎明伟，等.装配式混凝土结构桁架式悬挑外防护架技术研究与应用[J].建筑技术，2022，53（1）：70-72.