螺栓固定式型钢悬挑脚手架在高层建筑中的应用

朱峰

摘    要：针对普通悬挑脚手架存在的不足，结合工程实例将型钢用高强螺栓锚固在结构上，用上悬斜拉杆将型钢端部与建筑物连接起来的施工方法，通过计算验证稳定性和可靠性。高强螺栓型钢安装和拆卸便捷，施工生产效率高;高强螺栓和型钢重复利用率高，材料投入少、成本低;稳定性和可靠性高;避免影响悬挑层后续施工，保证施工工期，适合作为高层建筑施工外防护脚手架的施工方法推广和应用。

关键词：螺栓固定式;悬挑脚手架;重复利用

1  引言

随着建设工程行业的发展，高处坠落已经成为建筑行业高发风险，做好建筑物的防护是亟待解决的问题。传统的悬挑式脚手架存在一些通病：在剪力墙位置需要预留洞口，框架柱位置需要对型钢的布局进行调整，型钢锚固端长度不小于1.25倍悬挑端长度，浪费大量型钢;型钢锚固端U型钢筋拉环预埋容易移位，安全隐患大，无法重复使用;型钢不耐水平方向受力;影响悬挑楼层锚固区域的后续施工;型钢的安、拆风险大，铺设时间长等。高强螺栓固定式型钢悬挑脚手架是一种通过高强螺栓将型钢的根部与结构边梁、剪力墙固定，再通过斜拉杆上悬斜拉的施工方法，架体均位于楼栋外侧，不影响悬挑层后续施工，无需留置穿墙洞口，减少结构损伤和外墙渗漏;螺栓、型钢拆除后可重复利用;型钢的总长度仅比悬挑长度多10cm，减少型钢用量，便于安装和拆除，加快了施工进度。通过在工程实例中的应用，悬挑部位主体结构未出现开裂、损坏现象，结构体系安全、稳定。

2  工程概况

某工程的7栋高层4层以下外脚手架采用落地式脚手架，4层以上外脚手架采用螺栓固定式型钢悬挑脚手架，各楼栋标准层层高3m。

3  主要的施工方法和工艺

3.1  埋设塑料套管

将内径别高强螺栓直接大2mm的定型塑料套管（可以确保两个高强螺栓的孔距）预埋到悬挑楼层的主体结构。预埋塑料套管时要弹水平线（悬挑层结构板上标高下18cm为螺栓洞中心位置），确保塑料套管预埋在统一的高度。根据方案设置塑料套管的水平距离，将塑料套管与结构钢筋固定好，防止混凝土振捣时塑料套管移位。

3.2  悬挑型钢梁

因为工字钢的力学性能好，稳定性高，选取16#工字钢作为型钢主梁。型钢长度为脚手架外立杆到结构边缘的距离加上10cm，在型钢上设置立杆的位置焊接一定长度的直径Φ20的钢筋，防止脚手架立杆移位。

3.3  连接钢板

选取厚度10mm的Q235钢板与型钢连接，通过高强度螺栓将连接钢板和主体结构锚固，钢板和螺帽之间设置5mm的弹簧垫片，并采用双螺帽拧紧。

3.4  钢梁安装

（1）在混凝土达到一定强度后拆除模板，将塑料套管找出并清理干净螺栓孔，检查型钢安装的界面是否平整，不平整的界面需要修整，平整的接触面有利于连接钢板和结构面充分接触，保证受力均匀。（2）采用两个高强螺栓（8.8级M20）将型钢根部和主体结构固定。由于安装型钢时上层主体结构施工未完成，此时型钢悬挑端搁置在下一部的脚手架之上。悬挑型钢在脚手架安装后一般会出现梁头下垂的现象，解决的方法是型钢锚固端低于外端2cm。

3.5  水平联梁安装

全部采用型钢悬挑时，主体结构的阳角位置的脚手架立杆悬空，所以加设横向连接的水平联梁，水平联梁和主梁焊接牢固，按照设计间距布置立杆，并在立杆的根部焊接一定长度的直径Φ20的钢筋，以免立杆移位。

3.6  斜拉杆的安装

（1）悬挑层上层混凝土施工时预埋塑料套管，待结构施工完成后及时安装斜拉杆。（2）用长度适宜、丝牙相反的两段斜拉杆和花篮螺丝将悬挑端和上层结构连接，采用一个A8.8M18的高强螺栓将上端斜拉杆与结构锚固，下段斜拉杆与型钢外端连接，连接后调整花篮螺丝，使其受力均匀。（3）采用双螺帽将斜拉杆与主体结构连接的高强螺栓拧紧，背部设置5mm厚钢垫板，钢板和螺帽之间设弹簧垫片。（4）当悬挑型钢超过1.5m、悬挑型钢上设水平联梁时增加一道斜拉杆。（5）悬挑脚手架每施工10m高，应调节螺栓，保证斜拉杆均匀受力。

4  悬挑主梁的验算

（1）强度验算。

σmax=Mmax/W=2.8×106/141000=20.1N/mm2≤[f]=215N/mm2

（2）抗剪验算。

τmax=Qmax/（8Izδ）[bh02-（b-δ）h2]=

9.5×1000×[88×1602-（88-6）×140.22]/（8×11300000×6）=11.2N/mm2

τmax=11.2N/mm2≤[τ]=125N/mm2

（3）挠度验算。

νmax=0.1mm≤[ν]=2×lx/250=2×1200/250=9.6mm

（4）悬挑主梁整体稳定性验算。

主梁轴向力：

N=|[（-（-NSZ1））]|/nz=|[（-（-6.9））]|/1=6.9kN

压弯构件强度：

σmax=Mmax/（γW）+N/A=2.8×106/（1.1×141×103）+6.9×103/2610

=21.8N/mm2≤[f]=215N/mm2

受弯构件整体稳定性分析：

查表GB 50017—2014《钢结构设计规范》得[Φ]b'值为0.9。

σ=Mmax/（[Φ]bWx）=2.8×106/（0.9×141×103）=21.6N/mm2≤[f]=215N/mm2

经过计算得出悬挑主梁符合要求。

5  螺栓固定式型鋼悬挑脚手架的优势分析

（1）与普通悬挑脚手架相比螺栓固定式型钢悬挑脚手架节省1/2以上的型钢，且拆除后可直接使用，节省制作成本。（2）所需型钢长度相对较短，便于施工，降低施工风险，拆除后易存放。（3）只需要预留螺栓孔，无需在结构上预留较大孔洞，减少外墙渗漏的风险。（4）未占用悬挑层楼层空间，方便后期施工。

6  结束语

该脚手架施工和使用中，悬挑部位主体结构未出现开裂、损坏现象，结构体系安全、稳定。螺栓型钢悬挑脚手架的定型化选材，安拆简单易操作，材料可回收率高、周转率高，节省施工生产成本，在施工作业和安拆过程中表现优良，不影响悬挑层的后续施工，可推广性高，具有良好的应用价值。

参考文献：

[1] 海中.探析螺栓固定式斜拉悬挑脚手架施工技术[J].建材与装饰，2015（48）：39～40.

[2] 冯新林，汪定益，顾金英等.新型螺栓工具式悬挑脚手架的制作方法：CN203547101U[P].2014-04-16