高层建筑分段式型钢悬挑脚手架施工技术研究

梁双亮 逯波

【摘 要】在高层建筑主体结构施工中，通过对其双排外脚手架采用落地式钢管脚手架的计算，分析其在高层建筑应用中的不足及缺陷；采用分段式型钢悬挑脚手架的安全可行性研究，以及在实际工程中的应用施工成本分析，从而分析研究其可推广性。

【关键词】高层建筑；分段式；悬挑；脚手架；施工技术

随着国家建筑行业日新月异的发展，工业与民用建筑的高层建筑越来越广泛，外围护用的落地式双排外脚手架，随着建筑物的高度增加而不断增加，落地式钢管脚手架的经济性、安全性都有所下降。而采用分段式型钢悬挑脚手架，则越来越得到高层建筑施工的青睐。

一、方案比选

1.危大分部分项工程的相关规定。住房城乡建设部办公厅关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》有关问题的通知（建办质[2018]31号）中关于落地式及悬挑式脚手架的相关规定：危险性较大的分部分项工程有：搭设高度24m及以上的落地式钢管脚手架工程、悬挑式脚手架；而超过一定规模的危险性较大的分部分项工程有：搭设高度50m及以上的落地式钢管脚手架工程、分段架体搭设高度20m及以上的悬挑式脚手架。

2.落地式钢管双排外脚手架。参数设置：脚手架搭设高度45m，立杆采用单立杆，立杆横距：0.8m，纵距：1.5m，步距：1.8m，小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；脚手架沿墙纵向长度为 200.00 m；采用的钢管类型为 Φ48×3.0；横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用两步三跨，竖向间距 3.6 m，水平间距4.5 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件，地基承载力设定为180kpa。暂不考虑钢丝绳卸荷。通过力学计算，小横杆、大横杆、扣件均能满足要求，但是立杆的稳定性验算不能满足要求。只能通过减小立杆间距或者采用双立杆的搭设方式。经过计算，该工程落地式脚手架的搭设高度限值[H]=35m。

假定脚手架搭设高度45m，立杆采用单立杆，为满足立杆稳定性要求，采用减小立杆纵距的办法。经过验算，在其他参数不变的情况下，采用的立杆纵距：1.4m。立杆稳定性计算 σ = 197.766 N/mm2 <立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2。

3.型钢悬挑脚手架。参数设置：一段悬挑脚手架搭设高度15m，分三段搭设，总高度45m，立杆采用单立杆，立杆横距：0.8m，纵距：1.5m，步距：1.8m，悬挑水平钢梁采用20a号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.15m，建筑物内锚固段长度 2.35 m。锚固压点压环钢筋直径（mm）：20.00；楼板混凝土标号：C35；其它与落地式脚手架相同。通过力学计算，小横杆、大横杆、扣件、立杆、工字钢水平梁均能满足要求，安全系数最小的为立杆稳定性；立杆稳定性计算 σ = 118.574 N/mm2 < 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205N/mm2。

4.两种型式脚手架的成本对比分析。通过参数对比显示，当高度在35m以内时，落地式双排外脚手架不需用工字钢等周转性材料，悬挑脚手架只能分两段，材料不能够有效周转。因此落地式脚手架施工费用较少。当高度超过35m时，由于落地式钢管脚手架立杆必须加密或采用双立杆，占用材料增大，使用时间长，而悬挑脚手架可以分成三段，当搭设第三段的时候，可以用第一段拆下来的材料进行周转，以此类推，第四段用第二段的材料，随着分段的段数增加，周转次数增加，由此可见，随着建筑物高度越来越高，分段式型钢悬挑脚手架的租赁成本相比于落地式脚手架越来越节省。

以建筑高度45m的外脚手架计算，根据上述计算架体材料的数据可测算出，整个施工期按150天考虑一幢建筑物可节约租赁成本约5万元左右，如果再考虑材料的运输成本，由于落地式脚手架占用材料数量大，分段式悬挑脚手架的经济效益更加明显。

二、施工过程控制

1.施工准备。根据工程实际情况编制专项施工方案，进行技术交底，施工材料进场，并验收合格，达到设计要求。施工人员培训，特种作业人员持证上岗等。

2.搭设注意事项。搭设注意事项主要有9个方面：（1）悬挑梁尾端应固定在钢筋混凝土楼板上，另一端挑出楼板，悬挑梁按立杆间距1.5m布置。（2）悬挑梁尾端楼板上的固定采用φ18钢筋。（3）立杆接长必须采用对接扣件，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。（4）剪刀撑设置每道跨越立杆的根采用6根（4跨6米），斜杆与地面的倾角在45°～60°之间。（5）横杆水平杆用直角扣件在立柱上，伸出内外立杆应不少于10㎝，纵向水平杆应安置在横向水平杆上面。（6）架体拉结（连墙件）采用刚性节点，离主节点距离大于300㎜。（7）扣件采用可锻铸铁制成，规格必须与钢管外经相同。（8）外架脚手板采用木脚手板，铺设时应按主竹筋垂直于大横杆方向铺设，采用对接平铺，四角应用18#的镀锌铁丝固定在大横杆上。满铺不留空档。（9）脚手架搭设必须按照施工方案和规范施工，搭设完毕后必须经检查验收合格后投入使用。

3.验收、监测及维护。架体搭设完成后，必须严格按规定组织验收，并完善签字确认后方可进行下部工序。采用的验收规范：《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）。

为保证架体的安全稳固，满足施工使用要求，避免发生超出规范要求的沉降及坍塌事故发生，须对架体进行有效监测，及时进行调整加固。对悬挑架的工字钢支撑沉降绕曲和架体的水平位移进行重点监测。按每栋建筑每段布置12个监测点，约15m间距设置1个监测点，每个端角部必须设置一个点。预警值：每一悬挑段沉降变形按高度的0.1%进行控制，预警值为15mm，垂直度按高度的0.3%进行控制，预警值为45mm，当达到预警值时应停止使用，采取应急措施，在确保安全的情况下对支撑系统进行加固。

在使用过程中，应进行检查维护，不得随意拆除或切割架体构配件及连墙件等，非架子工特种作业人员不得安装、拆除脚手架。

三、效益分析

1.安全效益

（1）落地式钢管双排外脚手架对地基承载力有非常严格的要求，对于软弱地基需要进行特殊处理，如果遇到恶劣雨水天气，排水不畅，极易造成脚手架整体倾覆。而分段式型钢悬挑脚手架几乎对地基的承载力没有要求，安全可靠性大幅提高。

（2）落地式钢管脚手架由于搭设高度高，立杆承载力的安全系数较小，而市场上租赁的钢管规格难于统一，一旦疏于检查出现管壁厚度不符合设计要求的情况，极易发生失稳现象，从而导致架体整体垮塌。而型钢悬挑脚手架由于采取了分段搭设措施，安全系数较大，基本不会出现失稳情况。对于高度越高的高层建筑中，分段式型钢悬挑脚手架的安全效益更加突出。

2.工期效益。落地式钢管双排外脚手架的搭设必须在地下室周围回填土夯实完成以后进行，如果地基承载力不满足要求，则需要浇筑一层混凝土板用于支撑脚手架重量；而悬挑脚手架在地下室混凝土浇筑后达到一定强度（75%）即可进行搭设。一般地下室混凝土墙外侧需要做防水、防腐处理，再回填夯实等工序。悬挑脚手架的工期一般要快15-30天。

3.经济效益。落地式脚手架材料不能周转，占用材料数量多，占用时间长，租赁费用高，而分段式型鋼悬挑脚手架材料可以周转使用，采用两段的周转材料即可满足施工需要，租赁周转材料的总数量可以大量减少，租赁成本可以大大降低，特别是对于总建筑高度越高的建筑物，采用分段式型钢悬挑脚手架时经济效益尤为明显。

四、结语

通过合理的计算模型计算，并通过各项效益分析，结合工程实际，在超过35m的高层建筑施工中，分段式型钢悬挑脚手架施工速度快，材料周转周期短，整体稳定性好，安全可靠性高，各项效益明显，而且几乎对自然地基的承载力没有要求，可以在高层建筑中推广使用。

【参考文献】

[1] 建筑施工手册 （缩印本） 第五版.建筑施工手册编写组.中国建筑工业出版社.

[2]《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》.有关问题的通知（建办质[2018]31号）.