高层建筑中悬挑式脚手架施工与安全技术分析

饶方明，吴志刚

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

近年来，随着城市用地紧张问题的加剧，建筑工程项目逐渐高层化，越来越多的高层建筑涌入人们的视野中。在高层建筑施工中，悬挑式脚手架的应用范围正日益广阔，并且已经逐渐替代了以往的落地式脚手架。悬挑式脚手架可以说是一种理想的施工工具，可为高层建筑施工起到良好的辅助作用。不仅如此，悬挑式脚手架还与施工人员的人身安全息息相关，探究悬挑式脚手架的施工及安全技术等内容有十分重要的意义。

2 悬挑式脚手架概述

通过在建筑物上悬挑的支承结构所搭设完成的施工用脚手架即即悬挑式脚手架，如图1所示。

图1 悬挑式脚手架示意图

脚手架架体在竖直方向上的荷载会借助悬挑支承结构传递到主体结构上，换言之，架体承受的所有荷载都会通过悬挑式脚手架传递到建筑结构中。由此可见，悬挑结构是悬挑式脚手架的核心，为了保证悬挑式脚手架具备良好的性能，悬挑结构本身的稳定性、刚度和强度都要达到较高的水准，与此同时，还要保证其与建筑结构稳定、可靠连接，从而实现脚手架传递荷载的安全性[1]。

通常来说，连墙件、扣件式钢管脚手架以及型钢支承架等是悬挑式脚手架的基本构成要素。以悬挑结构本身的构造形式作为依据进行划分，可以将悬挑式脚手架分为两种形式：下撑式和斜拉式（见图2）。

图2 斜拉式悬挑式脚手架示意图

3 悬挑式脚手架在高层建筑中的施工要点

3.1 施工流程

高层建筑悬挑式脚手架的施工期间涉及较多的工序，具体如图3所示。

图3 悬挑式脚手架搭设流程

3.2 材料要求

在搭设悬挑式脚手架的过程中，涉及的材料主要有钢管、扣件、脚手板、连接件。

3.2.1 钢管

一般情况下，脚手架搭设期间使用到的钢管质量不宜超过25 kg，钢管尺寸多选择φ48 mm×3.5 mm，水平方向水平杆的长度不能超过2.2 m，其他钢管杆件的长度不宜超过6.5 m。除此之外，还需要在钢管表面涂抹防锈漆，防止出现生锈的情况。并且钢管上禁止打孔，钢管表面和其本身的材质都需要与相关标准相符合[2]。

3.2.2 扣件

扣件本身的材料和质量要符合建筑行业相关标准。应用扣件时，施工人员需要严格检查其质量，一旦发现有变形或裂缝的扣件要立即淘汰，严禁其进入脚手架的搭设中。如果螺栓产生滑丝现象，需要在短时间内进行更换，与此同时，新扣件与旧扣件都需要进行防锈处理。

3.2.3 脚手板

制作脚手板时，脚手板材质的选择十分广泛，竹、木以及钢等材料均可以用于制作脚手板，需要注意的是，脚手板的质量不宜超过30 kg。

3.2.4 连墙件

线材、型材以及管材均可以作为连墙件。

3.3 构造规定与搭拆要求

无论是整段搭设的悬挑式脚手架，还是分段悬挑搭设的脚手架，其搭设高度通常应保持在约20 m，如果无法实现这一高度，需要借助更为安全可靠的分段卸载模式，并通过科学且严谨的计算确定各项参数，从而从根本上保证悬挑式脚手架的稳定性和可靠性，为安全施工提供保障。悬挑式脚手架的主节点处需要完成横向水平杆的安装，在直角扣件的帮助下将其进行有效固定，并且在使用期间不可将其拆除。除此之外，在悬挑式脚手架搭设期间，为了保证其安全性，还需要在竖直方向上和水平方向上设置扫地杆，这两种扫地杆均需要借助直角扣件固定。

拆除悬挑式脚手架时，需要遵守自上而下的顺序，避免在拆除过程中出现上下同步拆除的情况。另外，拆除连墙件的过程中，需要与脚手架拆除模式保持一致，使用逐层拆除的形式，在此期间，施工人员不可先拆除数层或整层的连墙件之后再拆除脚手架。最后，拆除脚手架后产生的各种配件和构件需要安排专门的人员进行转运，严禁在拆除期间出现直接抛掷的行为，以免伤人。

4 悬挑式脚手架在高层建筑中的安全技术问题

1）搭设悬挑式脚手架时，需要全面检查使用到的钢管的质量，一旦钢管出现裂纹、压扁、弯曲、锈蚀的情况，需要使用质量完好的进行替换，严禁存在问题的钢管进入脚手架搭设现场。应用扣件之前，需要对其进行仔细的清洗，清除表面的碎屑或积灰。

2）型钢支架在建筑物外部挑出的长度需要保持一致，并且保证其处于平整放置的状态，型钢支架尾端一侧的锚固筋要在高层建筑楼板筋下进行预埋，型钢与锚固筋之间要进行紧密的焊接，保证二者连接的牢固性，可以在很大程度上避免型钢支架受到荷载作用后产生位移。

3）悬挑式脚手架在搭设时还需要设置相应的防雷击措施，这可以为施工人员展开施工作业提供强有力的安全保障。具体而言，可以在悬挑式脚手架的转角位置预留出φ14 mm的钢筋，并将该钢筋在脚手架周边围绕一周，形成一个闭合的整体，用于防雷击，接地电阻应小于10 Ω[3]。

5 悬挑式脚手架在高层建筑中的实际应用

5.1 工程概况

某高层建筑计划地下空间建设4层，地上建设24层，地上部分1～4层层高为4.8 m，5～24层层高为3.9 m。该建筑整体檐高99.29 m，建筑的主要结构为框架-剪力墙结构，其外墙装饰的形式基本为玻璃幕墙。这一高层建筑地下室部分为一个整体，并且地下室顶板的厚度只有0.12 m，意味着其难以承受较大的施工荷载。如果在地上部分的脚手架的搭设时选择落地式脚手架，该工程地上4层的位置都必须搭设落地式脚手架，一方面，会使用较多数量的钢管，另一方面，地下室部分需要承受较大的荷载，这一部分的施工也会受到一定的影响，因此，该工程在选择地面脚手架搭设的具体形式时，选择了悬挑式外脚手架。在实际搭设脚手架的过程中，围绕整个高层建筑的外围进行搭设，建筑物地上部分1～4层的部分搭设钢管悬挑脚手架，5～24层的位置分成两部分进行型钢悬挑式脚手架的搭设。这种脚手架搭设方式难度较低，搭设质量较高。并且脚手架结构在搭设时使用全封闭施工，对周边区域的负面影响较小，与建筑工程环保性和安全性的要求相符，并且投入的资金较少。

5.2 型钢悬挑式脚手架

这种悬挑式脚手架在搭建的过程中将型钢作为悬挑梁，同时，将这些建筑结构和建筑物的梁板进行锚固，再从另一边挑出建筑物。型钢作为悬挑梁,发挥的主要作用是为分段搭设高度的脚手架立杆提供支承力。图4为型钢悬挑式脚手架示意图。

图4 型钢悬挑式脚手架示意图

该高层建筑5～24层分两段搭设型钢悬挑式外脚手架，分段的位置为5层和15层，在这两个楼层搭设悬挑钢梁。搭设脚手架时，使用的钢管尺寸为φ48 mm×3.5 mm，并配合扣件，二者共同组成双排架，其立杆水平方向的间距为1.05 m，竖直方向的间距为1.5 m，步距为1.8 m。同时，水平悬挑梁使用Ⅰ22b工字钢。钢管脚手架搭设高度为39.6 m，靠里侧一端的立杆和墙体之间的距离为0.4 m，并在每处悬挑式脚手架搭设分段位置设置3个木制脚手板。脚手架在施工时单位面积承受的荷载为4 kN/m2。此外，该高层建筑脚手架施工中涉及的构件和配件还包含2 000目密目安全立网、挡脚板、栏杆等。

5.3 荷载及内力计算

5.3.1 荷载计算及荷载组合

1）扣件、水平方向斜撑、剪刀撑、横向水平杆、纵向水平杆、立杆都包括在脚手架结构自重的范畴中。在计算这一内容时，需要依据JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》得出该高层建筑脚手架结构自重为4.942 kN。

2）安全网、挡脚板、栏杆以及脚手板都属于构件与配件的范畴，在计算构件与配件的自重时，需要细分成若干个部分。

（1）木制脚手板：这一配件共设置了3层，其自重标准值为0.35 kN/m2：

式中，N脚手板为木制脚手板承受的自身重力，kN；K1为木制脚手板配件的自重标准值，为常数，取0.35 kN/m2；T竖直为竖直方向的间距，在案例中为1.5 m；T水平为立杆水平方向的间距，在此案例中为1.05 m；T1为里立杆与建筑物之间的距离，此案例中为0.25 m；F1为木制脚手板的搭设层数，此案例中为3层。

代入数据得：N脚手板=0.35×1.5×（1.05+0.25）×3=2.048 kN。

（2）木制挡脚板与栏杆在实际施工时需要2层同步施工，这两部分的自重标准值为0.14 kN/m：

式中，N挡栏为木制脚手板的自身重力，kN；K2为木制挡脚板与栏杆配件的自重标准值，为常数，取0.14 kN/m2；F2为木制挡脚板与栏杆施工的实际层数，此案例中为2层。

代入数据得：N挡栏=0.14×1.5×2=0.42 kN。

（3）安全网，该高层建筑施工期间使用的安全网为2 000目密目安全立网，在计算其自重时，标准值为0.005 kN/m2：

式中，N安全网为木制脚手板的自身重力，kN；K3为安全网的自重标准值，为常数，取0.005 kN/m2；H为钢管脚手架搭设高度，此案例中为39.6 m。

代入数据得：N安全网=0.005×1.5×39.6=0.297 kN。

基于此，该高层建筑构件和配件部分的自重需要将上述3部分内容进行合计，其结果为：

式中，N构配为木制脚手板的自身重力，kN。由于此时计算的内容为2层同时作业时的承重量，因此，若想知晓1层作业的承重量，应当将所得数值除以2。所搭设的木制脚手板视为一个整体。

带入数据得：N构配=（2.048+0.42+0.297）/2=1.38 kN。

3）施工均布活荷载，在计算这项内容时，要根据2层装修作业同步施工的4 kN/m2展开计算。

式中，Qk为2层装修作业同步施工的承重量，kN/m2；NQk为均布活荷载，kN。

带入数据得：∑NQk=3.9 kN。

总体来看，该高层建筑中悬挑式脚手架的相关数据表现可以满足JGJ 130—2001《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求，能够发挥其本身的作用。

6 结语

综上所述，悬挑式脚手架在高层建筑中的应用可以发挥十分关键的作用，有安全性和可靠性较高的特点，并且搭设也相对方便，并且搭设材料也可以进行重复利用。不仅如此，对于高层建筑而言，悬挑式脚手架是一种强化其本身施工安全系数的核心辅助工具，因此，扩大悬挑式脚手架应用范围十分必要。在应用期间，要注重相关施工要点和安全技术问题，保证悬挑式脚手架可以真正发挥其本身的作用，提升高层建筑施工质量。