高空悬挑脚手架中应用可拆卸式锚环的施工工艺

吴德鹏

【摘要】可拆卸式悬挑脚手架钢板锚环施工应用技术具有通用性和安全性高、能够回收和反复周转使用、节能材料、使用及维护方便等特点，因此，值得大力推广使用。本文结合工程实践，对该技术施工工艺、工程验算进行了详细介绍，并对该技术进行了效益分析，可为广大工程技术人员提供参考。

【关键词】可拆卸式；锚环；锚固体系；工程验算；效益分析；施工工艺

1、引言

目前，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架体系安全技术规范》JGJ130—2011中要求，其中第6.10.3条规定“用于锚固的U型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。U型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧”。第6.10.5条规定“型钢悬挑梁固定端应采用2个（对）及以上U型钢筋拉环或锚固螺栓与建筑结构梁板固定，U型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置，并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固，其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010—2010中钢筋锚固的规定”。传统做法中，悬挑脚手架锚固端锚环大多采用?20mm圆钢加工成U型锚环，预埋在混凝土里与梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固，且钢筋锚固长度满足规范要求。如图1所示。

图1 悬挑架锚环传统及新规范构造做法

对比以上两种做法：①传统做法中，锚环现场进行加工时由于弯折段较多，操作难度较大，施工单位基本上不会加工端部180°弯钩，且使用后无法回收利用，预埋圆钢用量较大，使用完成只能用乙炔焰割除，浪费严重。②规范构造做法中，预埋U型钢筋拉环应在钢筋绑扎完成后安装，螺栓固定困难，费工费时，固定欠佳的螺栓在混凝土浇筑时容易走位或破坏，且需要增加2根1.5m长?18HRB335钢筋，该做法使角钢和螺栓得到回收，预埋于混凝土中的U型钢筋拉环仍需割除，与传统做法并无本质区别，仍无法达到循环使用、绿色施工要求。

近年来，随着民用建筑的快速发展，建筑高度不断增加，尤其是在当下建筑住宅用地紧张情况下，民用住宅发展多为高层住宅，但由于落地式脚手架一次性钢管、扣件投入量较大，随着结构层的增高，落地式脚手架不能满足施工需要；而迫于成本因素，整体提升式脚手架在民用住宅中应用较为有限，主要应用于超高层建筑核心筒施工中。在实际工程中悬挑脚手架是目前应用最为普遍的一种，取得了良好的效果，虽然型钢可以周转使用，但锚环的数量较大，也需要对其进行深入研究。本文介绍了可拆卸式锚环锚固体系。

2、工程概况

湖南某新居公租房项目位于长沙市东南方向，交通便利。本工程一期7，8组团主要由4栋31层和2栋24层的一类高层住宅及其商业裙房、1栋3层幼儿园、以及7，8组团中庭下部的集中地下车库分别围合而成。7，8组团总用地面积为90669.57㎡，总建筑面积为323684.91㎡。综合考虑本工程外架经济节约和安全可靠性，决定住宅4层楼面及其以上采用型钢悬挑脚手架，每6层悬挑一次，每次最大悬挑高度为18.0m，悬挑工字钢锚固端采用可拆卸式钢板锚环进行锚固。

3、可拆卸式锚环锚固体系优点

本悬挑脚手架可拆卸式锚环锚固体系具有以下优点：①有较好的通用性和高度的安全性；②安装简便且能够回收和反复周转使用，不产生废料，满足绿色施工要求；③通过锚固钢板使整个锚固体系与楼板钢筋混凝土形成有效的整体，通过计算及实际施工验证可省去每个型钢悬挑架的2根1.5m长?18HRB335钢筋；④使用及维护过程操作方便、简单。

4、可拆卸式錨环锚固体系应用

综合规范构造及传统式锚环的优缺点，对其进行如下改进：在加工过程中将U型锚环改为2根钢筋连接1个钢板锚板作为1个锚固体系，上部紧固体系改为更容易操作的[8，如图2所示。

1）钢板锚板采用Q235钢材，大小为250mm×150mm×8mm，锚板四周向有螺杆一侧倒圆角，以便于锚固体系的拆除。螺杆采用直径16mm的HPB235热轧光圆钢筋，钢筋上口车丝长度为200mm，并将上口倒圆角。螺杆与锚板之间采用穿孔塞焊连接，焊缝应饱满并达到三级焊缝要求。

2）紧固型钢采用[8，螺栓采用普通螺栓，考虑外架动荷载，紧固角钢螺栓采用双螺栓进行紧固。

3）在浇筑混凝土前给螺杆套上直径20mm的PVC套管，套管长度高于混凝土结构板面100mm，并用胶带将PVC套管上口和螺杆之间空隙封闭，避免混凝土进入PVC套管。

图2 型钢悬挑架可拆卸式锚环锚固体系示意

4）可在锚板四周各钉1根钉子对锚固体系进行精确定位，并且在浇筑混凝土过程中不会移位，等上述锚固体系安装完毕后即可进行悬挑型钢的安装，安装成型示意如图3所示。

图3 悬挑脚手架可拆卸式锚环安装成型示意

5）根据本工程施工实践，悬挑脚手架可拆卸式锚环安装流程：前期施工准备（满堂架、模板支设、钢筋绑扎完毕）→可拆卸式锚环安装（PVC套管及保护胶带一起完成）→结构板混凝土浇筑→悬挑型钢安装→紧固体系安装→悬挑脚手架搭设→悬挑脚手架拆除→悬挑型钢拆除→预埋锚环拆除及楼板孔洞修复。

6）可拆卸式锚环拆除时应注意不能直接将螺杆全部卸掉，应该在下一层搭设拆卸平台，上下同时操作将锚环拆除。

5、可拆卸式锚环锚固体系验算

计算参数：架体搭设高度18m（6层），立杆纵距1.5m，横距0.9m，步距1.8m，使用?48×3.0钢管，连墙件为两步三跨设置。根据《建筑结构荷载规范》GB50009—2012经荷载组合计算得出，单根立杆（不考虑风荷载）轴力N=11.19kN，最大支座弯矩M=35.21kN·m，最大支座反力R=33.09kN。

1）槽钢承载力验算

抗弯承载力验算：σ=M/Wz=Nl/（4Wz）=214.3

挠度验算：fc=Nl3/（48EI）=0.068mm，挠度很小，可不考虑挠度影响。

抗剪承载力验算：τ=N/A=32.44

2）螺杆强度验算

去除螺纹加工影响，螺杆净截面面积按照直径14mm考虑，则：N=fA=32.3kN>16.55kN，满足要求。

根据《钢结构设计规范》GB50017—2003中7.2.1 -5公式

N b t=πd 2 ef b t/4=26.16kN>16.55kN，满足要求。

3）穿孔塞焊焊缝强度验算根据《钢结构设计规范》中7.1.3-1公式，按照正面角焊缝，作用力垂直于焊缝长度方向计算，则：N=helwβf f w f=30.7kN>16.55kN，满足要求。

4）楼板抗冲切验算（见图4）

图4 楼板受冲切承载力计算

根据《混凝土结构设计规范》中6.5.1-1公式，Fl=（0.7βhft+0.25σpc，m）ηumho=105.68kN>33.09kN，满足要求。

6、可拆卸式锚环应用经济效益分析

本工程分为A，B，C3个户型，按照设计要求，其中A，C户型需悬挑6次（单次悬挑高度<20m），B户型悬挑4次。根据悬挑型钢布置需要，若按照规范要求布置锚固装置A户型一次悬挑需310套U型锚环，B户型需430套，C户型需280套，总共需U型锚环为20600套，按照长沙市市场价格1套U型锚环价格为24.5元，一次性材料费用总投入为50.5万元。而采用可拆卸式锚环投入量为（考虑本工程各栋楼均同时施工），每栋楼满配2次悬挑的量，即共需投入可拆卸式锚环7440套，按照长沙市价格单套可拆卸式锚环价格为35.5元，一次性材料投费用入为26.4万元，且通过计算及实际施工验证使用该锚环每个锚固型钢可节省2根1.5m长?18HRB335钢筋，节约钢筋材料费用为43.7万元（按照使用期间钢材市场价格3550元/t计算），而U型锚环无法周转使用，可拆卸式锚环却可周转使用，大大降低了措施费成本。

7、结语

普通悬挑脚手架锚环采用圆钢预埋在混凝土里，无法回收利用，不利于节材和降低措施成本。后端可拆卸式钢板锚环安全系数高、施工简单、可循环利用、经济效果良好，是值得推广应用的新型型钢悬挑脚手架锚固体系。湖南某新居公租房项目利用可拆卸式锚环替代原有悬挑型钢U型锚环，安全性能和使用性能都达到了设计要求，符合绿色施工的宗旨，取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文獻

[1] 李国刚.外悬挑脚手架设计与施工的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013（23）。

[2] 北京钢铁设计研究总院.GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003。

[3] 中国建筑科学研究院.GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010。

[4] 中国建筑科学研究院.GB50009—2012建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012。

[5] 中国建筑科学研究院，江苏南通二建集团有限公司。JGJ130—2011建筑施 工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011。

[6] 中国建筑股份有限公司.建筑施工手册（5版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012。

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