对于新型花篮螺栓式悬挑架施工技术应用的相关思考

刘明

【摘要】随着社会经济的快速发展，出现了多种形式的建筑工程，装配式建筑在一二线城市普及，政府在大力推行，然而也暴露出建筑工程安全隐患问题。此次研究结合实际案例，探讨分析新型花篮螺栓式懸挑架在装配式结构中的应用，由于该类施工操作属于建筑施工的重点环节，会对工程安全造成直接影响，所以分析讨论悬挑架施工技术对工程建设的影响意义比较大。

【关键词】新型花篮螺栓式悬挑架;装配式结构中的应用;施工技术

建筑产业属于高效益、高风险行业，施工建设期间存在较多安全隐患点，已经成为安全生产的专项治理重点。由于装配式结构在高层建筑中的应用也在大力推行，故新型悬挑架的应用将会得到普及。因此在高层装配式建筑施工期间，推广应用悬挑脚手架施工技术。

1、工程概况

所述工程为高层商业楼，层高3.85m，层数12层。结合工程结构形式与特点，本工程组合式悬挑架主要布置在楼层的四层和九层，悬挑高度分别是19.25m和19.15m。

2、设计思路

此次设计按最高19.25M考虑。立杆的纵距1.40m，立杆的横距0.8m，内排架距离结构0.2m，立杆的步距1.70m，连墙件按2步2跨设置;悬挑型钢为18#工字钢，布置间距为1.4m，一般悬挑长度1.5m;上拉杆采用Φ20花篮拉杆;悬挑钢梁、上拉杆锚固点为框架梁，悬挑钢梁采用2个8.8 级M22高强螺栓与建筑结构固定，上拉杆采用1个8.8 级M22高强螺栓与建筑结构固定。

3、新型花篮螺栓式悬挑架施工技术

3.1悬挑脚手架施工要点

在施工建设之前，技术人员必须深入施工现场，全面考察结构设计和建筑设计，螺栓固定位置需要结构设计确认结构梁抗剪和抗拉强度，科学预测施工中静载和活载等的因素，采取有效措施予以处理，以此维护施工建设的安全质量。

对于悬挑脚手架架体结构选型，必须按照架体结构受力情况分析，全方位研究搭建与拆除操作的便捷性，在保证架体结构合理的同时，适当提升脚手架施工效率。

3.2悬挑脚手架搭建方式

第一，技术参数：结合建筑市场实际情况和计算要求，考虑到钢管壁厚会受到钢管表面有锈蚀性特点及其他因素的影响，为确保脚手架系统的整体安全性和市场供应情况，本工程钢管壁厚按3.0mm计算搭设。并且搭设悬挑脚手架的PC预制墙板的注浆应该完成，PC结构混凝土养护龄期至少28天并且达到100%的强度方可安装。

第二，构造要求与措施：1）立杆：采用双排单立杆。采用直角扣件连接立杆与纵向水平杆，交错布设接头，且邻近立杆接头不能位于同步同跨内。接头应沿着高度方向错开，距离为50cm;接头中心与主节点距离为60cm。通过扣件对接方式连接立杆，确保接头位置与主节点间距等于1/3步距。2）纵向水平杆：纵向水平杆设置在小横杆部位，在立杆的内侧，采用直角扣件与立杆扣紧，其长度约为3跨，且同一步纵向水平杆四周交圈。脚手架立杆横距1m宽度范围内共设置4根纵向水平杆，使用扣件将两侧纵向水平杆与立杆连接，且均匀布设中部纵向水平杆。采用直角扣件对接方式连接纵向水平杆，交错布设接头，且邻近立杆接头不能位于同步同跨内，且水平距离大于50cm，不同接头和立杆间距小于50cm。第三，搭建顺序：（1）使用螺栓固定工字钢与主体结构，工字钢根部焊接吊耳，然后安装上拉杆件，利用花篮螺栓的调节功能确保工字钢水平度。（2）在固定底座后，树立地杆与扣件，之后固定小横杆。检测立杆垂直度与横杆水平度，确保其满足设计标准后，安装扣件螺栓，上述操作基本结束脚手架起点段。（3）按照该搭建顺序依次向上搭建脚手架，直至完成第一步架交圈为止。

3.3脚手架焊接与加工

第一，工字钢端部铁板下料焊接。按照18#工字钢长度、铁板大小与厚度绘制平面图。选取长度为1.5m的工字钢，且距离工字钢前端 15 cm位置焊接钢筋头，架体立杆套合在钢筋头上，以此稳固脚手架立杆。距钢筋头120mm焊接 130*130mm 铁板一块。

第二，花篮螺杆的加工：根据方案计算，明确螺栓形状尺寸与规格，同时开展下料切割。选取φ20*2.0 m、φ20*1.5 m碳素优质钢、3根φ14 碳素优质钢实施双面焊接，加工成型后，组合安装花篮螺栓 （正反牙具），见下图。花篮螺杆节点处采用两个φ50*6cm 碳素优质钢，中心开螺纹孔，与上述φ14*50cm 碳素优质钢实施双面焊接。

3.4脚手架拆除施工工艺

在拆除脚手架时，必须按照“由上而下”、“先搭后拆”原则，首先拆除拉杆、脚手板、剪刀撑与斜撑;之后再拆除小横杆、纵向水平杆、立杆与悬挑梁。通常所应用的拆除顺序如下：安全网→栏杆→脚手板→剪刀撑→小横杆→纵向水平杆→立杆→拉杆→悬挑梁等。在拆除期间，不能采用分立面拆除、两步拆除方法。遵循“一步一清”、“一杆一清”。在拆除立杆时，首先环抱立杆，之后拆除两个扣件。

3.5传统悬挑架和新型螺栓式悬挑架的对比

（1）固定方式：传统悬挑架工字钢的固定方式为端部延伸到主体结构内部，使用吊环或钢筋固定;新型螺栓式悬挑脚手架采用螺栓固定主体结构边缘。

（2）上拉形式：传统悬挑架一般不需要设置上拉或下撑杆件，主要是由于内锚固长度可以工字钢强度要求;而新型悬挑架采用花篮式螺栓上拉杆件，可以确保工字钢上部荷载处于平衡状态。

（3）施工工艺：通过计算可知，传统悬挑架结构设计板厚≥120mm即可满足要求，而装配式叠合板板厚为60mm或70mm时，则无法满足要求，故在装配式结构中，广泛应用新型花篮螺栓式悬挑脚手架。

（4）施工隐患：传统悬挑架需要采用内锚固方式，同时在主体结构内部墙体留设洞口，后期封堵操作极易引发渗漏问题;而新型悬挑架固定只需留设螺栓孔即可，整个封堵技术成熟，不会出现渗漏问题。

4、悬挑架施工安全防护措施

悬挑脚手架施工安全措施主要包括以下方面：第一，在搭建立杆时，必须严格控制好立杆的纵距、步距，满足构造要求，扣件的扭矩不小于40KN.M。第二，整体搭建期间，明确不同责任分工，避免社会人员进入到施工区域，杜绝高处坠落所致伤亡事件。第三，悬挑脚手架搭建必须配合工程建设进度，搭建高度与邻近连墙杆间距控制在两步以内。第四，在拉结架体与结构时，必须保证脚手架稳固性。若当天未完成脚手架搭建施工，必须确保以搭建部分的牢固性。第五，按照标准规范要求，预埋设水平挑杆与吊环。

5、悬挑架的相关计算

5.1 主梁验算

5.2 上拉杆强度验算

上拉杆件角度计算：

α1=arctanL1/L2= arctan（3850/1800）=6

4.942°

上拉杆件支座力：

设计值：RS1=nzR2=1×16.526=16.526kN

主梁轴向力设计值：

NSZ1=RS1/tanα1=16.526/tan64.942°=7.

727kN

上拉杆件轴向力：

设计值：NS1=γ0RS1/sinα1=1.1×16.526/sin64.942°=20.068kN

上拉杆件的最大轴向拉力设计值：NS=max

[NS1...NSi]=20.068kN

轴心受拉稳定性计算：σ=NS/A=20.068×

103/314.2=63.869N/mm2≤f=205N/mm2

花篮螺栓验算

σ=Ns/（π×de2/4）=20.068×103/（π×202/4）=63.878N/mm2≤[ft]=170N/mm2

5.3 吊耳板计算

（1）耳板构造要求

Be= 2t+16= 2×12+16=40mm≤b=70mm

4Be/3= 4×40/3=53.333mm≤a=70mm

（2）耳板孔净截面处的抗拉强度验算

计算宽度：b1= min（2t+16，b-d0/3）= min（2×12+16，70-22.5/3）=40mm

σ= Ns/（2tb1）= 20.068×103/（2×12×40）

=20.904N/mm2≤f=205N/mm2

（3）耳板端部截面抗拉（劈开）强度验算

σ=Ns/[2t（a-2d0/3）]= 20.068×103/[2×12×（70-2×22.5/3）]=15.203N/mm2≤f=205N/mm2

（4）耳板抗剪强度验算

耳板端部抗剪截面宽度：

Z= [（a+d0/2）2-（d0/2）2]0.5= [（70+22.5/2）2-（22.5/2）2]0.5=80.467mm

τ= Ns/（2tZ）= 20.068×103/（2×12×80.4

67）=10.391N/mm2≤fv=125N/mm2

5.4  高强螺栓承载力计算

假设每个螺栓承受主梁传来的拉力和剪力均相等。

V=1.1×9.312=10.243kN，N=1.1×7.72

7=8.499kN

单个高强螺栓所受的剪力值NV=V/n=10.24

3/2=5.121kN

单个高强螺栓所受的拉力值Nt=N/n=8.499/

2=4.25kN

单个高强螺栓抗剪承载力设计值Nvb=nvπd2

efvb/4=1×3.142×19.652×250/（4×1000）=75.

815kN

每个高强螺栓受拉承载力设计值Ntb=πd2eftb

/4=3.142×19.652×400/（4×1000）=121.304

kN

承压承载力设计值Ncb=d×dt×fcb/1000=22×12×385/1000=101.64kN

[（NV/Nvb）2+（Nt/Ntb）2]0.5=[（5.121/75.815）2+（4.25/121.304）2]0.5=0.076≤1

NV=5.121kN≤Ncb/1.2=101.64/1.2=84.7kN

结语：

综上所述，通过分析新型悬挑脚手架施工过程可知，正确搭建与拆除脚手架，对建筑工程质量安全影响比较大。由于高层装配式建筑数量不断增加，新型花篮螺栓式悬挑脚手架在施工建设期间将会得到广泛应用。在施工建设之前，必须对脚手架施工方案进行严格审核，确保安装、搭建、拆除工序的有效性，既可以维护建筑结构质量，还可以提升施工效率，降低工程造价，整体施工效率比较高。

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