懸挑腳手架在方案設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題

1、高層建筑懸挑腳手架方案設(shè)計(jì)中存在的幾個(gè)問(wèn)題為滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)施工和外裝飾施工的需要，分段懸挑搭設(shè)的扣件式鋼管腳手架應(yīng)用得非常普遍，由于其對(duì)人員安全、施工質(zhì)量、施工速度和工程成本以及鄰近建筑物和場(chǎng)地都有著重大的影響，所以，懸挑腳手架施工方案是否完整、合理、可靠，是否能正確指導(dǎo)施工人員制作、安裝、搭設(shè)懸挑腳手架，是確保架體安全的重要因素之一。因此對(duì)其懸挑結(jié)構(gòu)的選型、腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造與搭拆施工及使用管理都有著嚴(yán)格的要求。根據(jù)危險(xiǎn)性較大工程安全專(zhuān)項(xiàng)施工方案編制及專(zhuān)家論證審查辦法，懸挑腳手架必須編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案。方案主要編制依據(jù)有建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ130-2001（以下簡(jiǎn)稱(chēng)JGJ1

2、30-2001規(guī)范）、建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)JGJ59-99、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003，以及地方標(biāo)準(zhǔn)等。施工方案應(yīng)包括有設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)(包括對(duì)架體整體穩(wěn)定性、支撐桿件的受力計(jì)算)，有針對(duì)性較強(qiáng)的、較具體的搭設(shè)、維護(hù)及拆除等安全技術(shù)措施，并應(yīng)有平面、立面圖以及節(jié)點(diǎn)詳圖。由于現(xiàn)在建筑施工企業(yè)技術(shù)人員一般使用PKPM或品茗等軟件計(jì)算和編制方案，關(guān)于計(jì)算的詳細(xì)內(nèi)容本人不再贅述，本文僅就施工方案設(shè)計(jì)和施工時(shí)與構(gòu)造措施有關(guān)的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題與廣大同行進(jìn)行探討。一、關(guān)于懸挑結(jié)構(gòu)的選型懸挑式腳手架的全部荷載最終都是通過(guò)懸挑結(jié)構(gòu)傳遞給建筑結(jié)構(gòu)，因此，懸挑式腳手架的關(guān)鍵是懸挑結(jié)構(gòu)，它必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和

3、穩(wěn)定性，并能與建筑結(jié)構(gòu)可靠連接，以將腳手架的荷載安全地傳遞給建筑結(jié)構(gòu)。懸挑腳手架按其受力型式分為懸臂式、斜撐式、斜拉式等三類(lèi)。懸臂式，顧名思義，是直接在建筑結(jié)構(gòu)上伸出型鋼挑梁作為腳手架的支撐體系；斜拉式是在由建筑結(jié)構(gòu)伸出的型鋼挑梁端部加鋼絲繩、圓鋼或型鋼材料進(jìn)行斜拉，鋼絲繩、圓鋼或型鋼另一端采用繩卡或焊接等方式固定到預(yù)埋在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的吊環(huán)或預(yù)埋件上；下?lián)问绞窃谔袅憾瞬肯旅婕右恍睏U支撐，支撐下部固定到建筑結(jié)構(gòu)或預(yù)埋在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)埋件上。懸臂式結(jié)構(gòu)由于受力體系簡(jiǎn)單，制作方便，應(yīng)用較普遍。其他兩類(lèi)懸挑結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中也有廣泛的應(yīng)用，但其受力體系及使用上各有特點(diǎn)：斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)的承載能力由受拉構(gòu)件控

4、制的，而下?lián)问綉姨艚Y(jié)構(gòu)的承載能力由下?lián)螚U的受壓穩(wěn)定性控制。二、關(guān)于懸挑式腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容懸挑式腳手架的計(jì)算包括腳手架架體的計(jì)算和懸挑結(jié)構(gòu)的計(jì)算兩部分。1、根據(jù)JGJ130-2001規(guī)范要求，腳手架架體的計(jì)算要考慮的荷載恒荷載和活荷載。恒荷載一般包含：腳手架結(jié)構(gòu)自重，包括立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等的自重；構(gòu)、配件自重，包括腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施的自重等?；詈奢d一般包含：施工荷載，包括作業(yè)層上的人員、器具和材料等的自重；風(fēng)荷載等。其計(jì)算內(nèi)容包括縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和連接扣件的抗滑承載力計(jì)算；立桿的穩(wěn)定性計(jì)算；連墻件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連接強(qiáng)度

5、的計(jì)算；架體中受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算等。2、懸挑結(jié)構(gòu)的計(jì)算內(nèi)容根據(jù)懸挑式腳手架的荷載傳遞途徑，計(jì)算應(yīng)包括：腳手架立桿底部型鋼橫擔(dān)（如有設(shè)置）和懸挑梁型鋼的計(jì)算（包括抗彎強(qiáng)度計(jì)算、抗剪強(qiáng)度計(jì)算、局部承壓強(qiáng)度計(jì)算、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和撓度計(jì)算）；斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)包括鋼絲繩拉索（作為卸荷作用）、圓鋼或型鋼等的抗拉強(qiáng)度計(jì)算；下?lián)问綉姨艚Y(jié)構(gòu)應(yīng)包括下?lián)螚U的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。3、懸挑結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算根據(jù)懸挑結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)連接具體方式的不同，可能包括建筑結(jié)構(gòu)混凝土的局部抗壓驗(yàn)算；吊環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算；螺栓或預(yù)埋構(gòu)件焊縫連接部位的抗拉、抗剪計(jì)算等。三、關(guān)于懸挑腳手架搭設(shè)的高度懸挑腳手架施工方案編制的主要依據(jù)是JGJ1

6、30-2001規(guī)范，該規(guī)范對(duì)懸挑腳手架并沒(méi)有限高的規(guī)定，而各地方的做法不盡相同，昆山地區(qū)考慮到風(fēng)荷載較大緣故，一般規(guī)定每道型鋼支承架上部的腳手架高度不宜大于20m。對(duì)于高層建筑而言，風(fēng)荷載是重要的水平荷載，是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和位移的重要因素，對(duì)于外腳手架也不例外，隨著高度的增加，風(fēng)荷載的作用會(huì)逐漸增大，因此在分段懸挑時(shí)，應(yīng)盡量使上一步懸挑高度小于下一步的，確保立桿的穩(wěn)定性。建筑施工企業(yè)技術(shù)人員目前一般使用PKPM或品茗等安全計(jì)算軟件編制方案，方案編制時(shí)一般先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步擬定每段懸挑腳手架的高度及各項(xiàng)參數(shù)，再核算外腳手架本身的力學(xué)性能，尤其要驗(yàn)算連墻件的受力情況，如不能通過(guò)驗(yàn)算，應(yīng)逐個(gè)調(diào)整參數(shù)，繼

7、續(xù)驗(yàn)算直至強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度等各項(xiàng)要求均滿(mǎn)足。四、關(guān)于懸挑梁的截面選型懸挑腳手架應(yīng)采用型鋼制作的懸挑梁、懸挑桁架或附著式鋼三角架，不得采用鋼管。目前懸挑梁多采用普通工字鋼或槽鋼，由于普通工字鋼具有雙軸對(duì)稱(chēng)截面，受力明確，傳力直接，得到廣泛使用。對(duì)于型鋼梁型號(hào)規(guī)格的選擇，一般僅選擇危險(xiǎn)性較大的、懸挑構(gòu)件荷載受力復(fù)雜且較大的有代表性的幾根懸挑梁進(jìn)行驗(yàn)算，通常選擇轉(zhuǎn)角、陽(yáng)臺(tái)、飄窗及采光井等懸挑長(zhǎng)度較長(zhǎng)、構(gòu)件受力較大的部位，尤其是要注意在陽(yáng)臺(tái)等懸挑結(jié)構(gòu)部位，由于陽(yáng)臺(tái)有5cm的室內(nèi)外高低差，此時(shí)懸挑構(gòu)件的支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在承重的結(jié)構(gòu)挑梁上，所以該處懸挑構(gòu)件的懸挑長(zhǎng)度往往較大。在建筑物的陽(yáng)角處，型鋼梁懸

8、挑長(zhǎng)度并不一定是最長(zhǎng)的，但此處是兩側(cè)立桿的交匯點(diǎn)，有可能采用橫擔(dān)的方式傳力，其承受的荷載比較大，且不易固定，所以，轉(zhuǎn)角等特殊部位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取加強(qiáng)措施，并且在專(zhuān)項(xiàng)方案中應(yīng)有驗(yàn)算和構(gòu)造詳圖。五、關(guān)于斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)能否采用鋼絲繩的問(wèn)題一些專(zhuān)業(yè)腳手架公司的搭設(shè)人員認(rèn)為腳手架的大部分荷載是可以由鋼絲繩來(lái)承擔(dān)的，鋼絲繩可以作為斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件。但本人認(rèn)為鋼絲繩作為柔性材料，斜拉鋼絲繩如果作為主要受力構(gòu)件，則存在以下一些問(wèn)題：1、鋼絲繩是否承擔(dān)荷載，以及承擔(dān)荷載的多少不易確定。鋼絲繩的伸長(zhǎng)率大與懸挑型鋼的變形不匹配，當(dāng)鋼絲繩達(dá)到設(shè)計(jì)抗力時(shí)，懸挑腳手架挑梁早已撓度變形過(guò)大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)

9、了，即使采用調(diào)緊裝置，也難以保證各根鋼絲繩都能按照設(shè)計(jì)意圖均衡受力。在斜拉式懸挑腳手架實(shí)際搭設(shè)和使用過(guò)程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鋼絲繩受力時(shí)的張緊程度并不一致，說(shuō)明各繩受力的大小不一樣。如果按簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型，以鋼絲繩的破斷拉力作為極限荷載，這樣選擇的懸挑型鋼偏??；但如果完全按懸挑結(jié)構(gòu)計(jì)算，選擇的型鋼則很大，造成了很大的浪費(fèi)；如果考慮型鋼梁和鋼絲繩各承擔(dān)一部分荷載，對(duì)鋼絲繩的極限荷載進(jìn)行折減，如折減30%40%，但這很難進(jìn)行理論計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)定。兩種力學(xué)模型的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1a、b。（F3為鋼絲繩受力） 圖1斜拉式懸挑架計(jì)算簡(jiǎn)圖2、偏心問(wèn)題。由于構(gòu)造原因，鋼絲繩受力后拉結(jié)點(diǎn)往往偏于型鋼的一側(cè)，腳手架立

10、桿位置一般設(shè)置在型鋼截面中心，兩者之間存在一定偏心距，使懸挑構(gòu)件產(chǎn)生平面扭轉(zhuǎn)；由于各懸挑構(gòu)件一般情況都是獨(dú)立的受力體系，相互之間未采用縱向連系桿連接，當(dāng)腳手架鋼管立桿安裝位置出現(xiàn)不利偏差時(shí)，這種影響將更大。3、固接端斷絲問(wèn)題。鋼絲繩的直徑一般在1218mm，有的甚至更粗，實(shí)際安裝時(shí)，為保證采用調(diào)緊裝置的拉直效果，固接端鋼絲繩彎曲半徑往往設(shè)置過(guò)小，鋼絲繩受力后容易在固接端處出現(xiàn)斷絲過(guò)多的情況，使實(shí)際承載力下降。4、鋼絲繩是一種柔性材料，當(dāng)懸挑腳手架受建筑物周?chē)h(huán)境和遇到臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)等惡劣天氣等的影響，產(chǎn)生向上的翻流作用時(shí)，是不能保證懸挑結(jié)構(gòu)幾何不變的，即使出現(xiàn)輕微的?。ㄕ瘢﹦?dòng)，對(duì)懸挑腳手架而言也

11、是極其危險(xiǎn)的。5、由于斜拉鋼絲繩的設(shè)置要等上一層（錨固部位）樓面結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)才能設(shè)置，當(dāng)采用純斜拉式結(jié)構(gòu)懸挑腳手架時(shí)，將出現(xiàn)上部腳手架搭設(shè)滯后的問(wèn)題。因此，在高層懸挑腳手架的設(shè)計(jì)時(shí)，一般懸挑架計(jì)算時(shí)懸挑型鋼和鋼絲繩的受力是分開(kāi)計(jì)算的，懸挑型鋼能夠獨(dú)立承受外架的受力。鋼絲繩等柔性材料作為受拉構(gòu)件，僅可以作為一種安全儲(chǔ)備構(gòu)件來(lái)計(jì)算，鋼絲繩在計(jì)算時(shí)是能夠獨(dú)立受力的，避免懸挑型鋼在某種情形下失效后出現(xiàn)外架傾覆的危險(xiǎn)，受條件限制，必須采用斜拉式懸挑腳手架時(shí)，宜采用圓鋼或型鋼等材料制作剛性斜拉構(gòu)件。六、關(guān)于型鋼懸挑構(gòu)件室內(nèi)長(zhǎng)度和末端的固定方法我們一般設(shè)計(jì)懸挑架的鋼梁的錨固長(zhǎng)度時(shí)，室內(nèi)長(zhǎng)度一般設(shè)

12、計(jì)為懸挑長(zhǎng)度的1.5-2倍。但是對(duì)于部分比較特殊的腳手架，比如在轉(zhuǎn)角、陽(yáng)臺(tái)、欄桿等水平高低處，由于支點(diǎn)擱置部位的影響，使得一些構(gòu)件的實(shí)際懸挑長(zhǎng)度往往過(guò)大，假如懸臂達(dá)到3米的話(huà)，那室內(nèi)的錨固長(zhǎng)度就最少4.5米，此時(shí)由于室內(nèi)空間限制，根本達(dá)不到末端長(zhǎng)度的要求。本人認(rèn)為，方案設(shè)計(jì)時(shí)不必過(guò)于強(qiáng)調(diào)1.5倍或2倍的束縛，只要通過(guò)驗(yàn)算，適當(dāng)增加錨固和斜撐，使懸挑梁錨固措施及混凝土強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足要求，就是安全的。型鋼懸挑構(gòu)件室內(nèi)末端與主體混凝土結(jié)構(gòu)的固定一般可采用兩道預(yù)埋螺栓固定、鋼筋拉環(huán)錨固等方法，在陽(yáng)角等特殊部位亦可采用將型鋼直接預(yù)埋在混凝土墻板和柱內(nèi)，連接強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，為保證錨固的可靠性，不得采用扣件

13、連接。當(dāng)采用鋼筋拉環(huán)錨固時(shí)，拉環(huán)應(yīng)錨入樓板30d，并壓在樓板下層鋼筋下面。如不能保證鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，也可以將拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋上面，同時(shí)在拉環(huán)上部?jī)蓚?cè)各附加兩根直徑1416的鋼筋，并與樓板鋼筋綁扎牢固，以確保拉環(huán)不會(huì)從混凝土樓板中拔出。圖2所示為幾種常見(jiàn)的固定方法。 a) 預(yù)埋螺栓固定 b)鋼筋拉環(huán)錨固（拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋下面） c)鋼筋拉環(huán)錨固（拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋下面） d)鋼筋拉環(huán)大樣圖2 型鋼梁與主體混凝土結(jié)構(gòu)的固定方式七、關(guān)于連墻件的設(shè)置根據(jù)JGJ130規(guī)范規(guī)定，連墻件宜靠近主節(jié)點(diǎn)設(shè)置，偏離主節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于300mm，在實(shí)際施工中并不易實(shí)現(xiàn)。施工方案一般按兩步三跨或兩

14、步兩跨設(shè)置，腳手架的步距一般為1.5m1.8m，為了方便施工人員行走，通常采用1.8m，由于層高很難與步距的整數(shù)倍匹配，因此連墻件的位置有可能會(huì)在洞口等無(wú)法設(shè)置的地方。編制人員在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮此問(wèn)題，避免出現(xiàn)無(wú)法固定的情況，給架體的穩(wěn)定帶來(lái)隱患。由于高層結(jié)構(gòu)很多采用剪力墻結(jié)構(gòu)，連墻件可以利用剪力墻模板固定留下的對(duì)穿拉桿孔洞來(lái)進(jìn)行加固處理。根據(jù)JGJ130規(guī)范第6.4.2.4條“一字型、開(kāi)口型腳手架的兩端必須設(shè)置連墻件，連墻件的垂直間距不應(yīng)大于建筑物的層高，并不應(yīng)大于4m（兩步）?！?、第6.6.3.2條“一字型、開(kāi)口型雙排腳手架的兩端必須設(shè)置橫向斜撐?！钡葟?qiáng)制性條文要求，現(xiàn)場(chǎng)施工升降機(jī)、工具式腳手

15、架、懸挑接料平臺(tái)等開(kāi)口處往往存在較多的安全隱患，編制人員在編制方案時(shí)應(yīng)考慮此問(wèn)題，并將此類(lèi)問(wèn)題單獨(dú)考慮，合理安排開(kāi)口部位，同時(shí)應(yīng)繪制詳圖，重點(diǎn)說(shuō)明?？癸L(fēng)渦流的措施在施工方案中也是經(jīng)常被忽略的，JGJ130-2001規(guī)范中的6.4.7條“架高超過(guò)40m且有風(fēng)渦流作用時(shí)，應(yīng)采取抗上升翻流作用的連墻措施”，但具體應(yīng)采取什么連墻措施來(lái)抵抗上升翻流作用呢？客觀(guān)地說(shuō)，落實(shí)該條規(guī)定有一定的難度。風(fēng)渦流產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，在不同建筑物的不同平、立面產(chǎn)生的作用力大小不同，在不易定量分析計(jì)算的情況下可采取如下預(yù)防措施：在與連墻桿對(duì)應(yīng)的外立桿處設(shè)置剛性斜拉桿與上層主體結(jié)構(gòu)的預(yù)埋件連接或?qū)⑦B墻件的間距加密。根據(jù)本地區(qū)的

16、實(shí)際情況，一般采用“U”卡和螺栓搭配使用的方式來(lái)設(shè)置預(yù)埋式的剛性連墻件，由此從根本上杜絕了鋼管扣件式連墻件容易被拆除、易松動(dòng)、扣件抗滑力不足等缺點(diǎn)。八、關(guān)于主體結(jié)構(gòu)相關(guān)位置的承載力驗(yàn)算型鋼梁固定在主體結(jié)構(gòu)上，腳手架上的荷載通過(guò)型鋼梁傳到支承的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，如果外腳手架懸挑太高或型鋼梁懸挑太長(zhǎng)，該荷載超過(guò)了型鋼梁的支承構(gòu)件的承載能力，將會(huì)引起構(gòu)件的損傷或破壞，將導(dǎo)致外架的失穩(wěn)和垮塌。但在施工方案中卻經(jīng)常忽略對(duì)支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗(yàn)算。型鋼梁支承在梁、樓板或墻上。對(duì)于墻，一般認(rèn)為可以不再驗(yàn)算，對(duì)于梁、板，則需要驗(yàn)算其強(qiáng)度和剛度，驗(yàn)算內(nèi)容包括：支承點(diǎn)混凝土的抗彎、抗剪、抗扭、局部承壓承載力，如采用鋼筋拉環(huán)，

17、還應(yīng)驗(yàn)算混凝土的抗拔承載力。如不滿(mǎn)足承載力的要求，應(yīng)降低懸挑腳手架的高度，或者對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)。九、關(guān)于保證水平方向穩(wěn)定的構(gòu)造措施限制腳手架的側(cè)向變形、保證腳手架的側(cè)向穩(wěn)定也是施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。一般情況下，按規(guī)范要求設(shè)置剪刀撐、縱向和橫向掃地桿，能很好的限制腳手架的側(cè)向變形，起到保證腳手架側(cè)向穩(wěn)定、加強(qiáng)腳手架整體性的作用。但在基本風(fēng)壓較大和臺(tái)風(fēng)地區(qū)，除設(shè)置剪刀撐、縱向和橫向掃地桿外，還應(yīng)考慮在型鋼梁之間設(shè)置保證水平方向穩(wěn)定的構(gòu)造措施?？梢栽谛弯摿褐g設(shè)置橫桿或斜桿，也可以在型鋼梁的上部掃地桿位置處設(shè)置水平斜撐，有效防止側(cè)向失穩(wěn)。對(duì)于選擇槽鋼作為型鋼支承架的腳手架，更要注意防止立桿放置偏心而引起的平面外失穩(wěn)，可以相鄰懸挑構(gòu)件相互之間采用縱向連系桿連接，也可以在槽鋼內(nèi)側(cè)焊接鋼板作為加勁肋，加強(qiáng)槽鋼的平面外剛度等方法加固。十、關(guān)于型鋼懸挑構(gòu)件斜支撐作為受力構(gòu)件的計(jì)算當(dāng)懸挑長(zhǎng)度較大，且外立面造型復(fù)雜的情況下，依靠鋼梁的自身強(qiáng)度、撓度往往不滿(mǎn)足要求，這個(gè)時(shí)候選擇斜桿支撐是