高層建筑懸挑腳手架施工方案中存在的問題1

1、高層建筑懸挑腳手架施工方案中存在的問題【摘要】懸挑腳手架以其投入低、周轉(zhuǎn)快、節(jié)約工期等特點(diǎn)在高層建筑施工中廣泛應(yīng)用。懸挑腳手架專項(xiàng)施工方 案的合理、可靠，是確保腳手架安全的重要因素之一。本文就施工方案中與計(jì)算、構(gòu)造措施有關(guān)的幾個問題與廣大同行 探討?！娟P(guān)鍵詞】懸挑腳手架 施工方案 編制隨著高層建筑日趨增多，懸挑腳手架在建筑施工中的應(yīng)用越來越廣泛。相對于落地式鋼管腳手架，懸挑式腳手架 具有投入低、周轉(zhuǎn)快、節(jié)約工期等優(yōu)點(diǎn)。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。根據(jù)危險(xiǎn)性較大工程安全專項(xiàng)施工方案編制及專家論證審查辦法

2、，懸挑腳手架必須編制專項(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 （以下簡稱 JGJ130-2001 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 ，個別地區(qū)還有相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)等。方案應(yīng)有設(shè)計(jì) 計(jì)算書 （包括對架體整體穩(wěn)定性、支撐桿件的受力計(jì)算 ），有針對性較強(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。以下結(jié)合筆者在施工方案編制、審核中遇到的問題與廣大同行探討。1、關(guān)于搭設(shè)高度目前懸挑腳手架施工方案編制的主要依據(jù)是 JGJ130-2001 規(guī)范，該規(guī)范對懸挑腳手

3、架并沒有限高的規(guī)定，而各 省的做法不盡相同，如福建省建設(shè)廳在 2004 年 6月1 日起實(shí)施的建筑施工懸挑式腳手架安全技術(shù)若干規(guī)定（試行） 中規(guī)定每段搭設(shè)高度不得大于 24m ;上海市建設(shè)和交通委員會在2006年12月1日起實(shí)施的懸挑式腳手架安全技術(shù) 規(guī)程DG/TJ08-2002-2006 （以下簡稱上海規(guī)程）中第條規(guī)定：每道型鋼支承架上部的腳手架高度不宜大于24m。方案編制時一般先根據(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，如不 能通過驗(yàn)算，再逐個調(diào)整參數(shù)，繼續(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)要求均滿足。編制時應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。對于高層建筑而言，

4、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。對于外腳手架也不例外，隨著高度的增加，風(fēng)荷載的作用會逐漸增大。在立桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算中，對于基本風(fēng)壓較大 的地區(qū)，有風(fēng)組合為控制組合，因此在分段懸挑時，應(yīng)使上一步懸挑高度小于下一步的，確保立桿的穩(wěn)定性。2、關(guān)于鋼管壁厚在JGJ130-2001規(guī)范中，腳手架鋼管列出了兩種規(guī)格：外徑 48mm、壁厚3.5mm和外徑51mm、壁厚3.0mm ,推薦采用 3.5mm 的鋼管，逐步淘汰 3.0mm 的鋼管。目前我國建筑市場鋼管和扣件采用租賃方式，市場租賃到的鋼管壁厚多為3.2mm3.0mm，達(dá)不到規(guī)范要求的3.5mm。并且材料經(jīng)多次周轉(zhuǎn)使用后，鋼管

5、銹蝕使壁厚減薄，鋼管慣性矩 還要減少。因此筆者建議在編制方案時對材料壁厚進(jìn)行折減，外徑48mm、壁厚3.5mm的鋼管，按3.0mm厚度計(jì)算，以確保安全。3、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稱截面，受力明確，傳力直接，得到廣泛使用。對于型鋼梁型號規(guī)格的選擇，一般僅選擇危險(xiǎn)性較大的有代表性的幾根梁進(jìn)行驗(yàn)算，通常選擇凸陽臺、飄窗等懸 挑長度較長處。實(shí)際上，在建筑物的陽角處，雖然型鋼梁懸挑長度并不是最長的，但此處是兩側(cè)立桿的交匯點(diǎn)，其承受的荷載是最大的，且不易固定。但很多方案編制人

6、員忽略了此處的計(jì)算，仍按普通位置設(shè)置，造成一定的安全隱患。上海規(guī)程第466條規(guī)定：轉(zhuǎn)角等特殊部位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采取加強(qiáng)措施，并且在專項(xiàng)方案中應(yīng)有驗(yàn)算和構(gòu) 造詳圖。4、關(guān)于斜拉鋼絲繩筆者曾參與某大型住宅小區(qū)施工，該小區(qū)共有 20棟住宅樓及部分公共建筑，分別由八家施工單位施工。在懸挑 腳手架施工中發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：相同高度的住宅樓，不同施工單位在同一高度懸挑，懸挑高度相同，均采用普通工字鋼懸 挑、鋼絲繩斜拉方式，采用的工字鋼規(guī)格卻不同，有114、116、118，個別陽臺部位采用122a。相差如此之大，究其原因，是各施工單位對鋼絲繩是否考慮受力的理解不一樣。懸挑腳手架按其受力型式分為斜撐式、懸臂式、

7、斜拉式，目前使用最多的是斜拉式懸挑架，即普通型鋼懸挑、鋼 絲繩斜拉。而鋼絲繩是否受力，直接影響到受力模型，也直接影響到型鋼梁的選擇。如果鋼絲繩按受力考慮，則型鋼梁 的力學(xué)模型為簡支結(jié)構(gòu)（前端錨固點(diǎn)不考慮受力）；如果不考慮鋼絲繩受力，僅作為一種安全儲備，則型鋼梁的力學(xué)模 型為懸挑結(jié)構(gòu)。兩種力學(xué)模型的計(jì)算簡圖見圖 1。圖1斜拉式懸挑架計(jì)算簡圖多數(shù)專家的意見是鋼絲繩作為柔性材料，承擔(dān)荷載的多少不易確定，計(jì)算時應(yīng)按以下兩種情況共同確定型鋼與鋼 絲繩的規(guī)格：一是型鋼梁完全受力，鋼絲繩不考慮受力，僅作為一種安全儲備，按懸挑結(jié)構(gòu)核算型鋼的承載能力，從而 選擇型鋼；二是鋼絲繩完全受力，以鋼絲繩的破斷拉力作為極

8、限荷載，按簡支結(jié)構(gòu)核算鋼絲繩的承載能力，從而選擇鋼 絲繩。上海規(guī)程第條規(guī)定：鋼絲繩等柔性材料不得作為懸挑結(jié)構(gòu)的受拉桿件。但腳手架的專業(yè)搭設(shè)人員則認(rèn)為鋼絲繩是可以受力的，并且腳手架的大部分荷載是由鋼絲繩來承擔(dān)的，計(jì)算模型 按懸挑結(jié)構(gòu)考慮與實(shí)際并不相符。筆者認(rèn)為，在斜拉式懸挑腳手架搭設(shè)和使用過程中，鋼絲繩雖已受力，但各繩張緊程度并不一致，說明各繩受力 的大小不一樣。如果按簡支結(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)。能否將兩種模型進(jìn)行綜合，考慮型鋼梁和鋼絲繩各承擔(dān)一部 分荷載，使方案安全經(jīng)濟(jì)？可以考慮對鋼絲

9、繩的極限荷載進(jìn)行折減，如折減30%40%，以確保安全，這還需要進(jìn)行試驗(yàn)測定。5、關(guān)于型鋼梁的固定型鋼梁與主體混凝土結(jié)構(gòu)的固定可采用預(yù)埋螺栓固定、鋼筋拉環(huán)錨固，不得采用扣件連接，連接強(qiáng)度應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，見圖2。當(dāng)采用鋼筋拉環(huán)錨固時，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，同時在拉環(huán)上部兩側(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)不會從混凝土樓板中拔出。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)壓在樓板下層鋼筋上面）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

10、方式6、關(guān)于連墻件的設(shè)置JGJ130-2001 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在洞口等無法設(shè)置的地方。編制人員在計(jì)算 時應(yīng)考慮此問題，避免出現(xiàn)無法固定的情況，給架體的穩(wěn)定帶來隱患。7、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，該荷載超過了型鋼梁的支承構(gòu)件的承載

11、能力，將會引起構(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，對于墻，一般認(rèn)為可以不再驗(yàn)算，對于 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)，還應(yīng)驗(yàn)算混凝土的抗拔承載力。 如不滿足承載力的要求， 或者降低懸挑腳手架的高度， 或者對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)。8、關(guān)于抗風(fēng)渦流的措施抗風(fēng)渦流的措施在施工方案中是經(jīng)常被忽略的，僅在連墻件的設(shè)置中會出現(xiàn)一句 “架高超過 40m 且有風(fēng)渦流作用 時，應(yīng)采取抗上升翻流作用的連墻措施 ”，這實(shí)際是引用 JGJ130-2001 規(guī)范中

12、的 6.4.7 條。但具體應(yīng)采取什么連墻措施 來抵抗上升翻流作用？方案中鮮有提及?？陀^地說，落實(shí)該條規(guī)定有一定的難度。如何確定風(fēng)渦流作用力的大小？規(guī)范并未提及，國內(nèi)也乏有相關(guān)數(shù)據(jù)可 供參考。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墻件改為雙 扣件，間距加密。9、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