梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架施工技術(shù)

何淳健 方華建

1. 杭州市上城區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 浙江 杭州 310006;2. 浙江浙峰工程咨詢有限公司 浙江 杭州 310019；3. 東通巖土科技股份有限公司 浙江 杭州 310019

在過去的二十年里，中國的城市建設(shè)急速發(fā)展。隨著高層和超高層建筑的不斷增多，對(duì)建筑施工的安全要求也越來越高。一般落地式鋼管腳手架，由于鋼管自重等因素，常導(dǎo)致搭設(shè)高度不能滿足現(xiàn)場施工要求[1]。傳統(tǒng)型鋼懸挑腳手架的出現(xiàn)使這一問題得到了解決[2]。作為目前最為常見的一種形式，傳統(tǒng)型鋼懸挑腳手架仍有一些地方施工較復(fù)雜且會(huì)造成一定的質(zhì)量缺陷；陽角、樓梯處的處理比較復(fù)雜；外墻處的留洞在后期存在漏水隱患；懸挑層砌體施工困難；存在懸挑構(gòu)件因上部豎向荷載過大，導(dǎo)致沿懸臂梁、懸挑板根部被撕裂，甚至是出現(xiàn)整體傾覆坍塌的問題[3]。

施圣賢等[4]介紹了一種新研發(fā)的價(jià)格低廉的拉桿式懸挑工字鋼承力體系，成功地彌補(bǔ)了現(xiàn)有外腳手架體系存在的諸多缺陷，但受拉體系未能發(fā)揮材料最強(qiáng)的抗壓性能，全體系應(yīng)以受壓為主。這種新型的梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架的出現(xiàn)很好地解決了以上問題，具有施工簡單、更加經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，比較適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或是鋼結(jié)構(gòu)的高層、超高層房建施工。

同時(shí)，外部腳手架是建筑施工的臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，施工過程中它們承受各種豎向、水平荷載[5-6]。因此，梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架同傳統(tǒng)腳手架一樣，要有足夠的力學(xué)性能，在傳統(tǒng)腳手架承載力、剛度和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，增加了錨固螺栓的強(qiáng)度，提高了懸挑梁焊縫質(zhì)量、預(yù)埋支座處梁或者剪力墻的強(qiáng)度等。

1 工程概況

杭州市上城區(qū)望江單元SC0403-R21-01地塊項(xiàng)目，總建設(shè)面積256 042 m2，其中地上160 042 m2。本項(xiàng)目主要由12棟22層高層住宅（建筑高度64.10 m，層高2.8 m）、1棟2層社區(qū)服務(wù)用房（建筑高度9.60 m）及其他配套用房組成。項(xiàng)目2#樓3層以下采用落地式腳手架，3層以上采用梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架，分別在3層、10層、17層開始懸挑，平面布置圖如圖1所示。懸挑層腳手架高度分別為：19.60、19.60、18.55 m。懸挑工字梁采用可拆式螺栓與外墻或者梁錨固連接，工字鋼采用花籃螺栓上拉卸載，部分陽角工字鋼下部采用工字鋼下?lián)谓Y(jié)構(gòu)。根據(jù)住建部“建辦質(zhì) 〔2018〕31號(hào)”文件規(guī)定，梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架屬于新工藝，施工前需要組織專家論證。

圖1 梁側(cè)錨固螺栓懸挑梁平面布置

2 工藝介紹

2.1 梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架

梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架，其直接從梁側(cè)或是剪力墻墻體上安裝螺栓懸挑即可（圖2、圖3）。通過這種方法，不需要在外墻上開洞，可顯著減少修補(bǔ)洞口造成的外墻滲漏隱患，更不會(huì)影響懸挑層的外墻砌體施工。拉桿用花籃套筒緊固拉桿，比鋼絲繩受力更好，也更安全，且花籃套筒緊固拉桿上端預(yù)埋鐵套管（圖4），可避免在模板上打孔。花籃套筒緊固拉桿下端厚10 mm吊耳板與16#工字鋼焊接如圖5所示。與傳統(tǒng)型鋼懸挑腳手架固定方式相比，可大幅減少懸挑工字鋼數(shù)量，而且所有鋼構(gòu)件均可在工廠定制，裝配式施工速度快且可循環(huán)利用，不僅節(jié)約了成本，而且美觀實(shí)用。

圖2 常規(guī)部位外墻懸挑腳手架剖面示意

2.2 特殊部位主梁預(yù)埋布置

傳統(tǒng)懸挑腳手架在陽臺(tái)、飄窗等一些懸挑構(gòu)件處，以及樓梯間等位置施工難度較大，且在裝配式結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)澆樓板厚度一般無法達(dá)到最少120 mm的規(guī)范要求。傳統(tǒng)懸挑需要對(duì)懸挑層樓板采取加密鋼筋、提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)等加固措施，梁側(cè)錨固螺栓則很好地解決了這類問題，直接從梁側(cè)或是剪力墻墻體上安裝螺栓懸挑即可（圖6、圖7）。電梯井道處的支架可沿井道內(nèi)側(cè)梁或是墻體懸挑工字鋼，按照外腳手架懸挑方式施工。

圖3 梁側(cè)預(yù)埋螺栓剖面示意

圖4 普通拉桿上部節(jié)點(diǎn)大樣

圖5 螺栓拉結(jié)大樣

圖6 陽臺(tái)、飄窗等部位外墻懸挑 腳手架剖立面

圖7 陽臺(tái)、飄窗等部位拉桿上部節(jié)點(diǎn)大樣

架體陽角處懸挑工字鋼梁采取放射狀布置，主梁懸挑后采用普通連梁懸挑，搭設(shè)次梁，次梁上搭設(shè)架體（圖8、圖9）。

圖8 陽角處懸挑工字鋼梁大樣

圖9 陽角處斜挑梁端做法

2.3 施工流程

梁內(nèi)預(yù)埋φ30 mm螺栓鐵套管→懸挑層支模澆筑鋼筋混凝土→安裝普通4.8級(jí)M20螺栓→安裝16#工字鋼主梁→安裝工字鋼連系梁→放置縱向掃地桿→安裝立柱→安裝橫向掃地桿→安裝縱向水平桿→安裝橫向水平桿→安裝拉桿上部普通4.8級(jí)M20螺栓→安裝花籃套筒緊固拉桿→搭設(shè)欄桿→加設(shè)剪刀撐→鋪設(shè)水平腳手片→張掛外側(cè)安全網(wǎng)

2.4 構(gòu)造要求

1）縱向水平桿接頭位置錯(cuò)開水平距離≥500 mm，各接頭距離立柱≤500 mm，接頭須相互錯(cuò)開，不在同步、同跨內(nèi)。

2）預(yù)埋鋼板、螺栓、套管等應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制作和安放，螺栓鐵套管埋入樓板下250 mm的梁內(nèi)，采用焊接與結(jié)構(gòu)梁或剪力墻主筋連成一體定位。

3）梁側(cè)錨固螺栓懸挑工字鋼梁頂面標(biāo)高誤差控制在2 mm以內(nèi)。

4）原材料應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行斷料，結(jié)構(gòu)梁或者剪力墻主筋與預(yù)埋鐵板焊接時(shí)，其端部必須平整光滑，并與預(yù)埋鐵板緊密接觸。

5）懸挑工字鋼梁、花籃套筒緊固拉桿、預(yù)埋鋼板等均為整材。

3 施工方法

1）主梁工字鋼與混凝土結(jié)構(gòu)連接的方式較多，如采用預(yù)埋螺栓、預(yù)埋套管安裝可拆卸螺栓、預(yù)埋鋼板焊接等。由于預(yù)埋鋼板在現(xiàn)場焊接時(shí)會(huì)存在焊工技術(shù)差異，導(dǎo)致焊縫不飽滿、焊傷預(yù)埋鋼板或是懸挑主梁等，使外架存在一定風(fēng)險(xiǎn)。前面2種預(yù)埋方式選用較多，施工前需復(fù)驗(yàn)錨固螺栓、花籃螺栓的強(qiáng)度、工字鋼主梁強(qiáng)度以及焊縫探傷。鋼管、扣件、密目網(wǎng)等送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)合格后方可 使用。

2）懸挑工字鋼梁預(yù)埋混凝土現(xiàn)場同條件下養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)，方可安裝16#工字鋼梁，工字鋼連接用的螺栓保證牢固，不會(huì)滑絲。由于此懸挑增加了主體結(jié)構(gòu)墻、梁的剪力和扭矩，需要主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)荷載進(jìn)行復(fù)核，一般需要對(duì)懸挑層混凝土結(jié)構(gòu)梁或者墻體鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)處理。開始搭設(shè)懸挑工字鋼時(shí)，需要將工字鋼擱置在架體鋼管上，搭設(shè)完成后將伸出架體拆除即可。由于一般混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%需要7 d左右，現(xiàn)場懸挑層施工時(shí)可以經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師同意后采取適當(dāng)調(diào)大澆筑混凝土強(qiáng)度或者添加早強(qiáng)劑等措施，從而減少施工等待 時(shí)間。

3）工字鋼主梁拉結(jié)采用常見的花籃螺栓、鋼絲繩拉結(jié)較為方便，由于一般住宅樓外立面造型較多，部分位置懸挑工字鋼較長，因此需要增大拉桿直徑，采用2根拉桿（采用2根拉桿時(shí)上部均需獨(dú)立錨固）或者下部采用下?lián)涡问?。采?根拉桿或下?lián)螚U件會(huì)對(duì)上拉桿軸心受拉穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)需特別注意，一般建議設(shè)置1根拉桿。其他地方構(gòu)造如連墻件、剪刀撐等，要求和普通傳統(tǒng)型鋼懸挑腳手架相同，本文不作詳述。

4 懸挑梁驗(yàn)算及應(yīng)用效果

梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架懸挑梁驗(yàn)算，根據(jù)有關(guān)規(guī)范，本文分別對(duì)懸挑主梁的強(qiáng)度、抗剪、撓度、支座反力，上拉桿件的強(qiáng)度、花籃螺栓、吊耳板、鋼拉桿與吊耳板連接焊縫、上拉與主梁連接吊耳板螺栓、上拉連接板與建筑物連接錨固螺栓等進(jìn)行了驗(yàn)算，均滿足規(guī)范要求且有較大的安全冗余度。

其中，在上拉連接板與建筑物連接錨固螺栓驗(yàn)算中，與建筑物連接的單個(gè)螺栓所受拉力值僅為9.184 kN，遠(yuǎn)小于單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值41.594 kN；與建筑物連接的單個(gè)螺栓所受剪力值僅為10.943 kN，也遠(yuǎn)小于單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值43.982 kN。在主梁與建筑物節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算中，每個(gè)螺栓承受主梁工字鋼傳來的拉力值為9.184 kN，遠(yuǎn)小于單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值41.594 kN；每個(gè)螺栓承受主梁工字鋼傳來的剪力值為1.285 kN，僅是單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值43.982 kN的3%，均滿足規(guī)范要求且有4倍以上的安全冗余度，說明該新型梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架設(shè)計(jì)合理、安全可靠。

梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架安裝過程順利，使用方便，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測(cè)，型鋼梁變形滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架的應(yīng)用避免了外墻以及電梯井道處開洞，顯著減少了外墻滲漏的隱患，在不影響懸挑層外墻砌體施工的同時(shí)，懸挑工字鋼梁用料比傳統(tǒng)懸挑腳手架節(jié)省了近2/3，自重更輕，造價(jià)更低。現(xiàn)在部分廠家已經(jīng)加工出成品定型工字鋼梁，裝配式施工效率更高、質(zhì)量更有保障且可以循環(huán)利用。對(duì)于陽角、樓梯等部位，PC樓板的施工優(yōu)勢(shì)也非常明顯。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，梁側(cè)錨固螺栓懸挑腳手架在住宅建筑中必將取代傳統(tǒng)懸挑腳手架。

[1] 高宏偉.淺談高層建筑工程懸挑式外腳手架的施工[J].科學(xué)與財(cái)富, 2013(2):129.

[2] 劉義豐.高層建筑懸挑外架安全施工技術(shù)[J].江西建材,2019(5): 118-119.

[3] 任啟楠.樓層懸挑結(jié)構(gòu)位置處懸挑工字鋼的布設(shè)探究[J].住宅與房 地產(chǎn),2018(30):81.

[4] 施圣賢,侯覲,張俊康,等.拉桿式懸挑工字鋼承力體系的研發(fā)與應(yīng) 用[J].建筑施工,2019,41(12):2172-2175.

[5] 中國建筑科學(xué)研究院.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范: JGJ 130—2011[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[6] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):GB 50017— 2017[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2017.