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1、懸挑腳手架必須編制專項施工方案注意問題【摘要】根據危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法，懸挑腳手架必須編制專項施工方案。由于現在建筑施工企業技術人員一般使用PKPM或品茗等軟件計算和編制方案，關于計算的詳細內容本人不再贅述，本文僅就施工方案設計和施工時與構造措施有關的幾個熱點問題與廣大同行進行探討。【關鍵詞】懸挑腳手架方案設計專家論證一、關于懸挑結構的選型懸挑式腳手架的全部荷載最終都是通過懸挑結構傳遞給建筑結構，因此，懸挑式腳手架的關鍵是懸挑結構，它必須具有足夠的強度、剛度和穩定性，并能與建筑結構可靠連接，以將腳手架的荷載安全地傳遞給建筑結構。懸挑腳手架按其受力型式分為懸臂式、2、斜撐式、斜拉式等三類。 懸臂式，顧名思義， 是直接在建筑結構上伸出型鋼挑梁作為腳手架的支撐體系；斜拉式是在由建筑結構伸出的型鋼挑梁端部加鋼絲繩、圓鋼或型鋼材料進行斜拉， 鋼絲繩、圓鋼或型鋼另一端采用繩卡或焊接等方式固定到預埋在建筑結構內的吊環或預埋件上； 下撐式是在挑梁端部下面加一斜桿支撐，支撐下部固定到建筑結構或預埋在建筑結構內的預埋件上。懸臂式結構由于受力體系簡單，制作方便， 應用較普遍。 其他兩類懸挑結構在實際工程中也有廣泛的應用，但其受力體系及使用上各有特點：斜拉式懸挑結構的承載能力由受拉構件控制的，而下撐式懸挑結構的承載能力由下撐桿的受壓穩定性控制。二、關于懸挑式腳手架的設計計算內容3、懸挑式腳手架的計算包括腳手架架體的計算和懸挑結構的計算兩部分。、根據 JGJ130規范要求，腳手架架體的計算要考慮的荷載恒荷載和活荷載。恒荷載一般包含：腳手架結構自重，包括立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等的自重；構、配件自重，包括腳手板、欄桿、擋腳板、安全網等防護設施的自重等。活荷載一般包含：施工荷載，包括作業層上的人員、器具和材料等的自重；風荷載等。其計算內容包括縱向、橫向水平桿等受彎構件的強度和連接扣件的抗滑承載力計算；立桿的穩定性計算； 連墻件的強度、穩定性和連接強度的計算；架體中受彎構件的變形驗算等。2、懸挑結構的計算內容根據懸挑式腳手架的荷載傳遞途徑，計算應包括4、：腳手架立桿底部型鋼橫擔（如有設置）和懸挑梁型鋼的計算（包括抗彎強度計算、抗剪強度計算、局部承壓強度計算、整體穩定性驗算和撓度計算）；斜拉式懸挑結構應包括鋼絲繩拉索（作為卸荷作用）、圓鋼或型鋼等的抗拉強度計算；下撐式懸挑結構應包括下撐桿的強度和穩定性計算。3、懸挑結構與建筑結構的連接計算根據懸挑結構與建筑結構連接具體方式的不同， 可能包括建筑結構混凝土的局部抗壓驗算；吊環的強度計算； 螺栓或預埋構件焊縫連接部位的抗拉、抗剪計算等。三、關于懸挑腳手架搭設的高度懸挑腳手架施工方案編制的主要依據是JGJ130規范，該規范對懸挑腳手架并沒有限高的規定， 而各地方的做法不盡相同， 昆山地區考慮到風荷載系5、數較大（為 0.5 ）的緣故，一般規定每道型鋼支承架上部的腳手架高度不宜大于20m 。對于高層建筑而言，風荷載是重要的水平荷載，是使結構產生內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， 風荷載的作用會逐漸增大，因此在分段懸挑時， 應盡量使上一步懸挑高度小于下一步的，確保立桿的穩定性。建筑施工企業技術人員目前一般使用PKPM 或品茗等安全計算軟件編制方案，方案編制時一般先根據經驗初步擬定每段懸挑腳手架的高度及各項參數，再核算外腳手架本身的力學性能，尤其要驗算連墻件的受力情況，如不能通過驗算，應逐個調整參數，繼續驗算直至強度、剛度、穩定性、節點強度等各項要求均滿足。 四、關于懸6、挑梁的截面選型懸挑腳手架應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。對于型鋼梁型號規格的選擇， 一般僅選擇危險性較大的、 懸挑構件荷載受力復雜且較大的有代表性的幾根懸挑梁進行驗算，通常選擇轉角、 陽臺、飄窗及采光井等懸挑長度較長、 構件受力較大的部位， 尤其是要注意在陽臺等懸挑結構部位，由于陽臺有 5cm的室內外高低差， 此時懸挑構件的支點應設在承重的結構挑梁上， 所以該處懸挑構件的懸挑長度往往較大。在建筑物的陽角處， 型鋼梁懸挑長度并不一定是最長的， 但此處是兩側立桿的交7、匯點， 有可能采用橫擔的方式傳力，其承受的荷載比較大，且不易固定，所以，轉角等特殊部位應根據現場實際情況采取加強措施，并且在專項方案中應有驗算和構造詳圖。五、關于斜拉式懸挑結構能否采用鋼絲繩的問題一些專業腳手架公司的搭設人員認為腳手架的大部分荷載是可以由鋼絲繩來承擔的， 鋼絲繩可以作為斜拉式懸挑結構的主要受力構件。但本人認為鋼絲繩作為柔性材料， 斜拉鋼絲繩如果作為主要受力構件， 則存在以下一些問題：1、鋼絲繩是否承擔荷載，以及承擔荷載的多少不易確定。鋼絲繩的伸長率大與懸挑型鋼的變形不匹配，當鋼絲繩達到設計抗力時，懸挑腳手架挑梁早已撓度變形過大，處于不穩定狀態了， 即使采用調緊裝置， 也難以保證8、各根鋼絲繩都能按照設計意圖均衡受力。在斜拉式懸挑腳手架實際搭設和使用過程中， 我們經常發現鋼絲繩受力時的張緊程度并不一致，說明各繩受力的大小不一樣。 如果按簡支結構作為計算模型， 以鋼絲繩的破斷拉力作為極限荷載，這樣選擇的懸挑型鋼偏小； 但如果完全按懸挑結構計算， 選擇的型鋼則很大，造成了很大的浪費； 如果考慮型鋼梁和鋼絲繩各承擔一部分荷載，對鋼絲繩的極限荷載進行折減，如折減30% 40% ，但這很難進行理論計算和試驗測定。兩種力學模型的計算簡圖見圖1a、b。 （F3 為鋼絲繩受力）2、偏心問題。由于構造原因，鋼絲繩受力后拉結點往往偏于型鋼的一側，腳手架立桿位置一般設置在型鋼截面中心，兩者之間9、存在一定偏心距， 使懸挑構件產生平面扭轉； 由于各懸挑構件一般情況都是獨立的受力體系，相互之間未采用縱向連系桿連接， 當腳手架鋼管立桿安裝位置出現不利偏差時，這種影響將更大。3、固接端斷絲問題。鋼絲繩的直徑一般在1218mm ，有的甚至更粗，實際安裝時， 為保證采用調緊裝置的拉直效果，固接端鋼絲繩彎曲半徑往往設置過小，鋼絲繩受力后容易在固接端處出現斷絲過多的情況，使實際承載力下降。4、鋼絲繩是一種柔性材料，當懸挑腳手架受建筑物周圍環境和遇到臺風、龍卷風等惡劣天氣等的影響，產生向上的翻流作用時， 是不能保證懸挑結構幾何不變的， 即使出現輕微的浮 （振）動，對懸挑腳手架而言也是極其危險的。5、由于10、斜拉鋼絲繩的設置要等上一層（錨固部位）樓面結構混凝土強度達到要求時才能設置， 當采用純斜拉式結構懸挑腳手架時，將出現上部腳手架搭設滯后的問題。因此，在高層懸挑腳手架的設計時， 一般懸挑架計算時懸挑型鋼和鋼絲繩的受力是分開計算的， 懸挑型鋼能夠獨立承受外架的受力。鋼絲繩等柔性材料作為受拉構件， 僅可以作為一種安全儲備構件來計算，鋼絲繩在計算時是能夠獨立受力的， 避免懸挑型鋼在某種情形下失效后出現外架傾覆的危險，受條件限必須采用斜拉式懸挑腳手架時， 宜采用圓鋼或型鋼等材料制作剛性斜拉構件。六、關于型鋼懸挑構件室內長度和末端的固定方法我們一般設計懸挑架的鋼梁的錨固長度時，室內長度一般設計為懸挑長度的11、 1.5-2 倍。但是對于部分比較特殊的腳手架，比如在轉角、陽臺、欄桿等水平高低處，由于支點擱置部位的影響， 使得一些構件的實際懸挑長度往往過大，假如懸臂達到 3 米的話，那室內的錨固長度就最少4.5 米，此時由于室內空間限制，根本達不到末端長度的要求。本人認為， 方案設計時不必過于強調1.5 倍或2 倍的束縛，只要通過驗算，適當增加錨固和斜撐，使懸挑梁錨固措施及混凝土強度能夠滿足要求，就是安全的。型鋼懸挑構件室內末端與主體混凝土結構的固定一般可采用兩道預埋螺栓固定、 鋼筋拉環錨固等方法， 在陽角等特殊部位亦可采用將型鋼直接預埋在混凝土墻板和柱內， 連接強度應經計算確定， 為保證錨固的可靠性，12、 不得采用扣件連接。 當采用鋼筋拉環錨固時，拉環應錨入樓板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層厚度，也可以將拉環壓在樓板下層鋼筋上面，同時在拉環上部兩側各附加兩根直徑1416 的鋼筋，并與樓板鋼筋綁扎牢固，以確保拉環不會從混凝土樓板中拔出。圖 2 所示為幾種常見的固定方法。七、關于連墻件的設置規范規定，連墻件宜靠近主節點設置，偏離主節點的距離不應大于 300mm ，在實際施工中并不易實現。施工方案一般按兩步三跨或兩步兩跨設置，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倍匹配， 因此連墻件的位置有可能會在洞口等無13、法設置的地方。 編制人員在計算時應考慮此問題，避免出現無法固定的情況， 給架體的穩定帶來隱患。 由于高層結構很多采用剪力墻結構，連墻件可以利用剪力墻模板固定留下的對穿拉桿孔洞來進行加固處理。根據 JGJ130規范第 6.4.2.4條“ 一字型、開口型腳手架的兩端必須設置連墻件，連墻件的垂直間距不應大于建筑物的層高，并不應大于4m （兩步） 。” 、第6.6.3.2條“ 一字型、開口型雙排腳手架的兩端必須設置橫向斜撐。” 等強制性條文要求，現場施工升降機、 工具式腳手架、 懸挑接料平臺等開口處往往存在較多的安全隱患， 編制人員在編制方案時應考慮此問題，并將此類問題單獨考慮， 合理安排開口部位，同14、時應繪制詳圖，重點說明。抗風渦流的措施在施工方案中也是經常被忽略的，JGJ130-2001 規范中的6.4.7 條“ 架高超過 40m且有風渦流作用時，應采取抗上升翻流作用的連墻措施” ，但具體應采取什么連墻措施來抵抗上升翻流作用呢？客觀地說，落實該條規定有一定的難度。 風渦流產生的原因很復雜， 在不同建筑物的不同平、 立面產生的作用力大小不同， 在不易定量分析計算的情況下可采取如下預防措施：在與連墻桿對應的外立桿處設置剛性斜拉桿與上層主體結構的預埋件連接或將連墻件的間距加密。根據本地區的實際情況，一般采用“ U” 卡和螺栓搭配使用的方式來設置預埋式的剛性連墻件， 由此從根本上杜絕了鋼管扣件式15、連墻件容易被拆除、易松動、扣件抗滑力不足等缺點。八、關于主體結構相關位置的承載力驗算型鋼梁固定在主體結構上， 腳手架上的荷載通過型鋼梁傳到支承的結構構件上，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件的承載能力， 將會引起構件的損傷或破壞，將導致外架的失穩和垮塌。 但在施工方案中卻經常忽略對支承結構構件的驗算。型鋼梁支承在梁、 樓板或墻上。 對于墻，一般認為可以不再驗算，對于梁、板，則需要驗算其強度和剛度，驗算內容包括：支承點混凝土的抗彎、抗剪、抗扭、局部承壓承載力，如采用鋼筋拉環，還應驗算混凝土的抗拔承載力。 如不滿足承載力的要求， 應降低懸挑腳手架的高度，或者對結構構16、件進行加強。九、關于保證水平方向穩定的構造措施限制腳手架的側向變形、保證腳手架的側向穩定也是施工中應注意的問題。一般情況下， 按規范要求設置剪刀撐、 縱向和橫向掃地桿， 能很好的限制腳手架的側向變形， 起到保證腳手架側向穩定、 加強腳手架整體性的作用。 但在基本風壓較大和臺風地區， 除設置剪刀撐、 縱向和橫向掃地桿外， 還應考慮在型鋼梁之間設置保證水平方向穩定的構造措施。可以在型鋼梁之間設置橫桿或斜桿， 也可以在型鋼梁的上部掃地桿位置處設置水平斜撐， 有效防止側向失穩。 對于選擇槽鋼作為型鋼支承架的腳手架，更要注意防止立桿放置偏心而引起的平面外失穩，可以相鄰懸挑構件相互之間采用縱向連系桿連接，17、 也可以在槽鋼內側焊接鋼板作為加勁肋，加強槽鋼的平面外剛度等方法加固。十、關于型鋼懸挑構件斜支撐作為受力構件的計算當懸挑長度較大， 且外立面造型復雜的情況下，依靠鋼梁的自身強度、 撓度往往不滿足要求， 這個時候選擇斜桿支撐是常見的做法。問題在于斜支撐的支設往往是后來施工的， 采用焊接方法， 下端與預埋件焊牢固， 上端與懸挑構件焊牢固，從實際檢查的情況分析， 上端與懸挑構件的焊接情況往往不理想，往往出現接觸面間隙較大且未達到滿焊的要求。如此一來，斜桿支撐在計算時， 上端支撐點究竟按固定支座處理還是按鉸支座處理呢？本人認為， 在方案設計時， 可以按偏安全的固定鉸支節點來驗算，現場則盡量按偏安全的滿焊要求施工，斜撐與鋼梁構成的是穩定的三角形受力體系，斜撐和懸挑梁的連接可靠， 傳力明確，完全可以承擔由上部傳遞下來的荷載，只要經過科學計算，完全符合穩定結構體系受力要求，可以作為受力構件的。針對上述問題， 本人在長期的工作實踐中， 以施工方案審核和專家論證為契機，通過與各方面的專家進行廣泛交流，聯系本地區的實際情況， 將懸挑腳手架方案設計中存在的常見問題， 妥善靈活地處理并運用在不同的施工項目上，得到了施工、監理等參建單位廣泛的認可。