新型梁式懸挑腳手架在裝配式工程中的應(yīng)用

裝配式工程在我國大面積推廣，原有施工技術(shù)暨需要改進(jìn)，普通懸挑式腳手架搭設(shè)方法已桎梏建造步伐，不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。應(yīng)運(yùn)而生的新型梁式懸挑腳手架逐漸進(jìn)入建筑市場(chǎng)，通過總結(jié)大量的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)安全理論和現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，并借鑒同行業(yè)的有益成果，對(duì)普通懸挑架搭設(shè)方法進(jìn)行了改進(jìn)。分析創(chuàng)新改進(jìn)后的新型梁式懸挑腳手架在實(shí)際工程中如何應(yīng)用，從而進(jìn)一步推進(jìn)梁式懸挑腳手架在工程中的作用，以期實(shí)現(xiàn)建筑施工企業(yè)施工技術(shù)的快速提升。1、工程概況本工程為大冶碧桂園四期A地塊，建設(shè)地點(diǎn)位于大冶市花園路以東，占地面積約4.75萬?㎡，由1棟17層洋房、1棟18層洋房、1棟26層、6棟27層、2棟10層、1棟15層、1棟17層、2棟底商，1棟門樓組成。其中地下室建筑面積約2.73萬?㎡，地上部分面積約12.12萬?㎡，總建筑面積約14.8萬?㎡；高層洋房結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，采用成孔灌注樁基礎(chǔ)。其中1、2、3、6、8、9、12、13號(hào)樓采用新型梁式懸挑腳手架施工。以6號(hào)樓為例，探討新型梁式懸挑腳手架在工程中的應(yīng)用。針對(duì)工程情況和特點(diǎn)，為克服傳統(tǒng)懸挑方式的弊端，在分析了“新型全裝配梁式懸挑腳手架”的優(yōu)點(diǎn)、可靠性后，本工程確定采用分段搭設(shè)的“新型全裝配梁式懸挑腳手架”。2、新型梁式懸挑腳手架簡介2.1

傳統(tǒng)懸挑方式腳手架的弊端高層建筑中當(dāng)鋼管扣件式外腳手架需要超高搭設(shè)時(shí)，通常采用分段搭設(shè)防護(hù)加外裝修使用的雙排扣件式鋼管腳手架這種傳統(tǒng)懸挑方式。其弊端主要表現(xiàn)在：（1）實(shí)際工程中常常憑借經(jīng)驗(yàn)搭設(shè)，幾乎不做嚴(yán)格計(jì)算設(shè)計(jì)，造成懸挑鋼梁支撐體系承載力不足、變形大，形成安全隱患；（2）懸挑鋼梁支撐體系由于伸入建筑物內(nèi)部，影響正常施工，后期修補(bǔ)外墻洞的工作容易造成外墻面滲漏；（3）懸挑鋼梁支撐體系的架設(shè)耗材多、困難大，拆除費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)性較差。2.2

新型梁式懸挑腳手架的創(chuàng)新點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)懸挑方式腳手架的搭設(shè)，業(yè)內(nèi)人士提出了很多新的改進(jìn)方法。本工程采用的新型梁式懸挑腳手架搭設(shè)方案，在總結(jié)大量施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)安全理論和現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，借鑒了同行的有益成果，對(duì)普通懸挑腳手架搭設(shè)方法進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)。新型梁式懸挑腳手架的核心：通過內(nèi)埋母螺栓及其配套的普通螺栓，完成鋼梁、拉桿與建筑結(jié)構(gòu)之間的連接，實(shí)現(xiàn)將腳手架的構(gòu)配件均設(shè)置于建筑外墻外側(cè)的目的。鋼梁為對(duì)稱截面熱軋型鋼，采用輕型16號(hào)工字鋼；拉桿采用?48.3×3.6鋼管拉桿（計(jì)算按48×2.8）；螺栓采用M16以上（含）的螺栓。本工程采用16號(hào)Q235輕型工字鋼；48.3×3.6鋼管拉桿及其配套的M20×300、4.8級(jí)吊環(huán)螺栓；M16、8.8級(jí)穿墻螺栓。在扣件式鋼管腳手架的懸挑設(shè)計(jì)與施工中，達(dá)到了安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。本新型梁式懸挑腳手架搭設(shè)方案特點(diǎn)：（1）將腳手架的構(gòu)配件，包括架體、懸挑鋼梁、懸掛拉桿、連墻件等，以及各種構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，全部設(shè)置于建筑外墻的外側(cè)；（2）支撐體系以斜拉桿承擔(dān)主要荷載，大幅提高支撐體系的承載力；新型梁式懸挑腳手架的優(yōu)點(diǎn)：1）支撐體系承載力冗余大、變形小，更加安全可靠；2）腳手架構(gòu)件設(shè)計(jì)合理適用，施工安裝、拆除、維護(hù)方便，節(jié)省人工；3）實(shí)現(xiàn)外架搭設(shè)與主體結(jié)構(gòu)同步施工，無需等待；建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)無腳手架構(gòu)件，不影響內(nèi)部施工；附著在外墻上的腳手架構(gòu)件小，對(duì)外墻施工影響較??；4）構(gòu)配件采用市場(chǎng)通用件，便于加工采購；節(jié)省搭設(shè)的材料消耗；省去裝修施工前的連墻件臨時(shí)拆除、布設(shè)工作；5）方便進(jìn)行懸挑腳手架的專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)。3、施工工藝技術(shù)鋼管國標(biāo)規(guī)格為?48.3×3.6，鑒于市場(chǎng)實(shí)際情況，本工程中，統(tǒng)一表述為?48×2.8。工字鋼為輕型16號(hào)工字鋼，記為QI16。3.1

懸挑工字鋼梁布設(shè)方案每棟樓首道懸挑層以下為落地腳手架，在安裝首道懸挑工字鋼時(shí)，落地架兼做臨時(shí)支撐架，待懸挑層混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，且斜拉桿搭設(shè)以后方可拆除。各棟落地架手架基礎(chǔ)均為回填土，故在搭設(shè)落地架時(shí)基礎(chǔ)采用廢磚渣鋪填600?mm，再澆筑100厚C20混凝土墊層進(jìn)行處理，以保證架體的穩(wěn)定性。新型梁式懸挑腳手架主要由斜拉鋼管承受荷載作用。安裝懸挑工字鋼梁時(shí)，若上部結(jié)構(gòu)未施工，采取下?lián)蔚姆绞竭M(jìn)行臨時(shí)支撐，頂撐點(diǎn)距混凝土挑梁根部L/3（L為挑梁長度）。上部結(jié)構(gòu)梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)，把下?lián)胃臑樯喜啃崩?.2

施工工藝流程預(yù)埋件設(shè)置→設(shè)置支（頂）托→安裝懸挑主梁→懸挑主梁上下支撐桿件（拉桿）設(shè)置→立桿定位點(diǎn)設(shè)置→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→橫向水平桿→縱向水平桿(格柵)→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護(hù)欄桿→扎安全網(wǎng)。3.3

各部位的安裝方法（1）常規(guī)部位安裝方法，如圖1所示。圖1常規(guī)部位安裝示意（2）陽臺(tái)部位。陽臺(tái)處搭設(shè)懸挑架時(shí)，懸挑槽鋼設(shè)置在懸挑梁上，同時(shí)采用拉桿對(duì)懸挑構(gòu)件進(jìn)行卸載，卸載拉桿設(shè)置在陽臺(tái)根部框架梁上。（3）飄窗及空調(diào)板部位同陽臺(tái)。這種新型梁式懸挑安裝方法適用于各種部位，便于操作。4、內(nèi)力驗(yàn)算4.1

腳手架荷載立桿荷載計(jì)算：分段架高度H≤21?m；立桿步距h=1.8?m；立桿縱距La=1.5?m；立桿橫距Lb=0.75?m；內(nèi)立桿離墻a=0.3?m；橫桿內(nèi)伸長度a1=0.2?m；建筑層高L1=3.0?m；活荷載取2層共Gkzj=5?KPa。外立桿單位高度架體自重gk=0.1?295（kN/m）。4.2

懸挑梁計(jì)算由于計(jì)算內(nèi)容復(fù)雜，本文僅選取主要受力計(jì)算部分。（1）懸挑梁內(nèi)力計(jì)算計(jì)算簡圖見圖2，彎矩內(nèi)力圖見圖3。圖2計(jì)算簡圖圖3彎矩圖（kN·m）經(jīng)計(jì)算，σmax=215?N/mm2。符合要求。經(jīng)計(jì)算，τmax=20.1?N/mm2<[τ]=125N/mm2符合要求。（2）主梁固定螺栓驗(yàn)算。支座反力計(jì)算設(shè)計(jì)值：R1=9.15?kN，R2=19.01?kN經(jīng)計(jì)算，α1=71.565°主梁軸向力設(shè)計(jì)值：經(jīng)計(jì)算，NSZ1=6.34?kN與建筑物連接螺栓所受剪力：Nv1=9.15?kN單個(gè)螺栓所受的軸向力值：Nt=Nt1/N1=6.34/2=3.17?kN單個(gè)螺栓所受的剪力值：Nv=Nv1/n1=9.15/2=4.575?kN單個(gè)螺栓抗剪承載力設(shè)計(jì)值：經(jīng)計(jì)算，Nvb=78.5?kN單個(gè)螺栓抗拉承載力設(shè)計(jì)值：經(jīng)計(jì)算，Ntb=97.82?kN[(Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2]0.5=[(4.575/78.5)2+(3.17/97.82)2]0.5＜1螺栓承載力滿足要求。（3）主梁端頭連接件，如圖4所示。圖4主梁端頭連接件豎向焊縫有效面積：Afw=1070.16mm2連接件焊縫：經(jīng)計(jì)算，τmax=Vmax/Afw=160?N/mm2（4）主梁端頭螺栓墊板經(jīng)計(jì)算，NSZ1=3.17?kN螺栓墊板采用60×60×6，C30混凝土，fc=14.3?N/mm2?；炷翉?qiáng)度達(dá)到50%才能加荷載。螺栓墊板所受的軸心壓力值：N=3.17?kN經(jīng)計(jì)算σ=N/A=0.88?N/mm2＜7.15N/mm2，螺栓墊板滿足要求。（5）上拉式斜拉桿、斜拉桿與建筑物連接錨固螺栓、與主梁連接錨固驗(yàn)算。4.3

下托懸挑架驗(yàn)算下托懸挑架驗(yàn)算如圖5所示。圖5下托式懸挑鋼架示意5、腳手架構(gòu)造要求5.1

懸挑梁定位工字鋼外伸端頭離端部設(shè)立桿定位裝置，腳手架搭設(shè)時(shí)，將立桿直接插入到立桿定位裝置的相應(yīng)立桿上。連接圖及節(jié)點(diǎn)示意如圖6所示。（a）（b）（c）圖6連接圖及節(jié)點(diǎn)示意（a）立桿與挑架的連接；（b）節(jié)點(diǎn)示意一；（c）節(jié)點(diǎn)示意二5.2

立桿及縱橫向水平桿構(gòu)造要求

立桿及縱橫向水平桿構(gòu)造要求，如圖7所示。圖7立桿及縱橫向水平桿構(gòu)造立面示意6、結(jié)語本工程采用新型梁式懸挑腳手架的搭設(shè)，通過內(nèi)埋母螺栓及其配套的普通螺栓，完成鋼梁、拉桿與建筑結(jié)構(gòu)之間的連接，使腳手架的構(gòu)配件均設(shè)置在建筑外墻的外側(cè)。在扣件式鋼管腳手架的懸挑設(shè)計(jì)與施工中，達(dá)到了安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的目的。新型梁式懸挑腳手架搭設(shè)實(shí)現(xiàn)了如下特點(diǎn)。（1）實(shí)現(xiàn)了腳手架所有構(gòu)配件全部設(shè)置于建筑外墻的外側(cè)，包括架體、懸挑鋼梁、懸掛拉桿、連墻件等，以及各種構(gòu)造節(jié)點(diǎn)。（2）支撐體系以斜拉桿承擔(dān)主要荷載，大幅提高支撐體系的承載力。同時(shí)支撐體系承載力冗余大、變形小，更加安全可靠。（3）腳手架構(gòu)件設(shè)計(jì)合理適用，實(shí)現(xiàn)外架搭設(shè)與主體結(jié)構(gòu)同步施工，無需等待；建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)無腳手架構(gòu)件，不影響內(nèi)部施工；附著在外墻上的腳手架構(gòu)件小，對(duì)外墻施工影響較小。（4）構(gòu)配件采用市場(chǎng)通用件，便于加工采購。（5）節(jié)省搭設(shè)的材