浅析悬挑脚手架在高层公寓楼中的应用

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(无锡市恒力建筑安装工程有限公司，江苏 宜兴 214200)

引言

某城市一小区新建1栋高层公寓楼，层数25层，标准层层高3.0m。7层以下为商业及办公用房，7层以上为商住房，建筑面积18 651m2，房屋总高度85m。由于该公寓楼的高度和建筑面积比较大，施工单位决定采用悬挑脚手架施工方案，以减少周转材料的使用，7层以上每6层设一挑，悬挑高度18m。按照此方案施工，不仅提高了施工速度，而且节约了投资，取得了良好的经济效益和社会效益。

1 悬挑脚手架的施工方案

1.1 材料及布置方式

该工程悬挑脚手架采用双排形式，纵横向水平杆及立杆等均采用Φ48mm×3 500mm的钢管；脚手板为木板，挡脚板为竹串片，均一步一设；钢管横向支撑采用Φ48mm×3 500mm的钢管，6跨一设；悬挑主梁采用16号工字钢，锚固点采用压环钢筋；连墙件按照两步3跨的间距设置，用扣件连接。

1.2 搭设流程

悬挑脚手架搭设的流程为：定位放线→现浇板上预埋压环钢筋，浇筑混凝土梁板→16号工字钢固定→工字钢上满铺木板→搭立杆→大横杆→小横杆→设置支撑杆件→小横杆上铺脚手板→护栏→挡脚板→密目安全网布设。

1.3 施工要点

(1)水平悬挑梁必须保证有足够的锚固强度和界面抗屈服能力，水平悬挑梁的纵向间距与上部脚手架立杆的纵向间距相同，立杆直接支承在悬挑梁上。上部脚手架立杆与挑梁支承处应有可靠的定位连接措施，以确保上部架体的稳定。在悬挑梁上要焊接长度150～200mm的Φ40mm钢管，立杆套在其外，并同时在立杆下部设置扫地杆。

(2)在建筑物的转角处，采用设置预埋件焊接工字钢三角架的方式设置悬挑架。

(3)悬挑梁的尾端应在两处以上使用Φ16mm的压环钢筋固定在钢筋混凝土构件上，如图1所示。锚固位置设在现浇楼板上时，楼板厚度须≮120mm，楼板上应预先配置用于承受悬挑梁锚固端作用的负弯矩受力钢筋。悬挑前端应采用吊拉的方式卸荷，吊拉构件与水平工字钢的夹角≮60°。

图1 压环钢筋梁示意图

(4)阳台处的悬挑梁支承点应设置在结构梁上，不得设置在外伸阳台或悬挑板上，且须在悬挑构件根部加设垫块，以防悬挑构件受力。

(5)楼梯间处的工字钢悬挑梁采用内置横压梁的方法，横压梁搁置在楼梯间两侧的框架梁上，采用预埋件固定，如图2所示。因压梁布置在楼梯间处，需要做好安全警示，以保证施工人员上下的安全。

图2 楼梯间悬挑梁示意图

2 悬挑脚手架主要承重部分的验算

2.1 相关参数

该工程悬挑脚手架及立杆设计参数见表1，悬挑主梁设计参数见表2，荷载设计参数见表3，计算简图如图3所示。

表1 脚手架及立杆设计参数

表3 荷载设计参数

2.2 立杆稳定性验算

2.2.1 作用于立杆上的荷载

作用于立杆上的荷载包括：立杆承受的结构自重标准值、脚手板传来的自重标准值、栏杆与挡脚板自重标准值、围护材料的自重标准值、立杆施工活荷载和组合风荷载等。根据表1至表3的内容进行计算，在不考虑风荷载作用下，单立杆的轴心力设计值为11.24kN；在组合风荷载作用下，单立杆的轴心压力设计值及弯矩分别为10.98kN和0.17kN·m。

图3 悬挑脚手架计算简图

2.2.2 立杆长细比验算

(1)立杆计算长度：

l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7(m)

(2)长细比：

因[λ]=210，λ<[λ]，故满足要求。查表得：φ=0.188。

2.2.3 立杆稳定性验算

(1)不考虑风荷载的作用，单立杆的轴心力设计值N=11.24kN，则：

σ=N/φA=140.95(N/mm2)

因[f]=205N/mm2，σ<[f]，故满足要求。

(2)组合风荷载作用，单立杆的轴心压力设计值N=10.98kN，弯矩M=0.17kN·m，则：

σ=N/φA+MW/W=175.81(N/mm2)

因[f]=205N/mm2，σ<[f]，故满足要求。

2.3 悬挑主梁的验算

2.3.1 悬挑主梁所受的均布荷载

q=1.2×gk=0.25(kN/m)

悬挑主梁的计算简图如图4所示，其挠度曲线如图5所示。

图4 悬挑主梁的计算简图

图5 悬挑主梁的挠度曲线

2.3.2 弯曲强度验算

σmax=Mmax/W=116.97(N/mm2)

因[f]=215N/mm2，σmax<[f]，故满足要求。

2.3.3 抗剪强度验算

因[f]=125N/mm2，τmax<[f]，故满足要求。

2.3.4 挠度验算

υmax=7.75mm

[υ]=2×lx/250=10(mm)

因υmax<[υ]，故满足要求。

2.3.5 整体稳定性验算

悬挑梁为压弯构件，压弯构件的整体强度为：

σmax=Mmax/γW=111.4(N/mm2)

因[f]=215N/mm2，σmax<[f]，故满足要求。

根据GB50017—2012《钢结构设计规范》中的附表，得到悬挑主梁的整体稳定性系数φb=0.97。则：

σmax=Mmax/φbW=120.68(N/mm2)

因[f]=215N/mm2，σmax<[f]，故满足要求。

3 结语

该工程高层公寓楼的悬挑脚手架施工方案，充分考虑了高层建筑结构的特点，采用工字钢悬挑主梁以及钢管横立杆相结合的施工工艺，与整体爬升式脚手架相比，缩短了工期，加快了施工速度。而与传统的落地脚手架方案相比，减少了周转材料，节约了开支。该悬挑脚手架施工方案得到了建设单位和监理单位的一致好评，并取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[2] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

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[5] 高杰，余嫱.悬挑式脚手架在凯恒中心工程中的应用[J].施工技术，2007，36(10)：82-83.