新型花篮式悬挑脚手架在工程中的应用

新型花篮式悬挑脚手架在工程中的应用

陈攀吴相松李红鑫谢童王利剑

中国建筑第四工程局土木工程有限公司，广东 东莞 510000

摘要：悬挑脚手架是利用建筑结构外边缘向外伸出的悬挑构架做上部结构施工用或作外装修用，这种脚手架必须有足够的强度、刚度和稳定性，并能将脚手架的荷载有效地传给建筑结构。随着脚手架施工工艺的提升，悬挑脚手架的搭设方式也有很大提升其中花篮式悬挑脚手架普遍用于现在的高层建筑施工中，受其悬挑方式简单，钢材耗用量少，上拉螺杆方式改变了传统型钢在楼面上锚固的方法采用特制预埋件方式解决外墙渗漏等问题得到了广大应用及推广。

关键词：悬挑脚手架；花篮式悬挑脚手架；应用；

0引言

在建筑施工中悬挑脚手架应用广泛，在施工中遇到±0以下结构工程的回填土未能及时回填，而上部主体结构工程因工程要求必须立即进行；高层建筑主体结构四周有裙房脚手架不能直接支在地面上；超高层建筑施工，脚手架搭设高度超过其允许高度，需要将其分成几个高度段来搭设的时候，可采用搭设悬挑脚手架。

悬挑脚手架具有不需要地面及坚实的基础作为脚手架的支撑，也不占用施工场地，只搭设满足施工操作及各项安全要求所需的高度，这样，脚手架的使用数量跟随建筑物的高度增加而增加，脚手架随建筑物的施工进度而沿外墙升高与爬架相比成本较低，可省去大量的材料、劳动力、经济效益随着建筑物的高度增加而更为显著，但脚手架及其承担的荷载通过悬挑支架或连接件传递给与之相连的建筑物结构，对这部分结构的强度有一定要求[1]。传统悬挑型钢梁必须穿过建筑物的外墙，伸入室内铺设在主体结构楼面上，再用3个U型预埋件锚固在楼面板和楼面梁上，缺点见下：

（1）伸入室内的型钢梁布局复杂，妨碍室内建筑垃圾清理及施工人员行走。

（2）型钢穿过墙体，容易破坏混凝土梁、板构件，容易引起楼面渗水漏水。

（3）拆除型钢梁前，可能还需要在现场切割U型锚固环，拆除后还需要补洞、补贴砖，增加了施工时间。

而新型花篮悬挑脚手架与传统悬挑钢梁架相比有效的解决了以上施工工艺问题。

1工程概况

1.1 花篮式悬挑脚手架简介

新型花篮式悬挑脚手架的施工工艺及优点，又称花篮式悬挑脚手架，花篮式悬挑脚手架属于新技术新工艺，已获取国家住建系统审批专利，施工前需与当地质监站沟通是否需做专家论证（准备施工方案/图纸）；混凝土浇筑前，在结构梁上预埋套筒，用螺栓将型钢与结构稳固连接，安装操作简便，不破坏混凝土构件，降低结构渗漏风险，花篮式脚手架使用材料轻便，其本身是属于易安装、拆除的脚手架，在作业层安装过程中，安装周期短，给挑架层施工节约了工字钢用量和时间。作为新型外架体系花篮式悬挑脚手架，由底部的梁侧悬挑承力架和上部的双排钢管脚手架组成；底部梁侧预埋悬挑承力架由型钢梁、上斜拉杆及下斜拉杆组成[2]。

东莞市长安镇靖海学校项目1#、10#宿舍楼采用新型（花篮式）钢管悬挑脚手架，1栋分三段悬挑最高悬挑高度18米，10栋分三段悬挑，最高悬挑高度19.8米。架体立杆纵距为1500mm，横距800mm，步距1800mm，内排架距结构300mm。悬挑钢梁选型16#工字钢（短肢钢挑梁）、扁担梁选型16#工字钢，拉杆采用Ф20，其中悬挑梁长度≤1800mm,采用单斜拉，悬挑梁长度＞1800mm,采用双斜拉。预埋件采用专用预埋件，主梁处螺栓、花篮螺杆斜拉处螺栓均采用M20高强螺栓，架体采用Ф48*3.5扣件式钢管脚手架，钢笆片2步一设，在悬挑脚手架的起步层设置一道硬防护，并封闭墙体与架体之间空隙，防止落物伤害；外立面采用安全立网进行封闭，主要作用为外防护[3]。

1.2 工艺原理及其构造

材料设计参数：1）挑梁：本工程悬挑架短肢钢挑梁（型钢梁）悬挑梁采用16#工字钢，普通长度为1300mm、1800mm，转角部位分别为2000~2600mm；2）端板规格：210宽×280高×12厚钢板；端板上开水平槽孔，方便对预埋管水平施工误差进行调节；工字钢与端板连接采用角焊缝围焊，焊脚高度6mm；3）45#钢上拉杆双耳板规格：48宽67.5高×10厚钢板；吊耳板与工字钢连接采用双面角焊缝，焊脚高度6mm；吊耳与下拉杆连接采用M20销轴配套开口销锁定；4）拉杆规格本工程涉及到三种规格拉杆设计，具体拉杆设计长度如下图所示，拉杆安装完成后螺杆外露丝扣不少于3扣，层高较高时，采用H连接件连接两根拉杆使用；5）拉结螺栓：悬挑架短肢钢挑梁（型钢梁）的预埋件采用专用预埋件即M20*225外端扁头双头螺杆（上拉杆螺栓规格相同），待混凝土达到一定强度（≥75%设计强度）后方可安装悬挑型钢，且须由下层脚手架进行有效支撑；钢板垫片规格为50×5mm圆垫片；6）水平横梁：当立杆下部无法布置悬挑梁时，可在悬挑梁上部加设横梁作为外架立杆基础，横梁为16#工字钢长度2000mm-6000mm与挑梁采用U型卡固定，单根U环配套1片双孔压板，4个螺母、2个φ50×3mm垫片。

2.关键施工技术

2.1花篮螺栓悬挑架(扣件式)搭设流程：

预埋连接套管→安装悬挑工字钢→立杆→纵向扫地杆→横向扫地杆→横向水平杆→纵向水平杆(格栅)→剪刀撑→上斜拉杆→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→挂设钢板网；

2.2花篮式悬挑架安装

1栋、10栋三层采用新型花篮悬挑脚手架，最高悬挑高度19.8米。工字钢均为厂家定制长度，端部焊接12mm厚Q345钢板，型钢悬挑梁根部通过2根150mm8.8级M20高强预埋柱（梁）螺栓（垫片50×50×10mm）与建筑物主体结构外侧连接。悬挑长度小于等于1800mm悬挑工字钢设置一根斜拉杆，大于1800mm悬挑工字钢设置两根斜拉杆，斜拉杆为两条1500米斜拉杆组件采用H连接件连接，斜拉杆为φ20圆钢，斜拉杆上端与预埋双耳拉环相连，下端采用销轴与工字钢上U型耳板相连。

在悬挑层混凝土结构强度达到75%后方可安装悬挑钢梁[4]，且需由下层脚手架进行有效支撑；首层安装时由于上部结构未完成，无法设置钢拉杆的情况，可采用悬挑层下部脚手架作为张拉钢拉杆之前的临时支撑平台，荷载暂时由下部脚手架承担，待上一层结构混凝土浇筑完成达到一定强度（≥75%设计强度）后张拉钢拉杆，并在钢拉杆张拉完成后，方可拆除下部临时支撑。未装斜拉杆前，架体不应超过9m。

2.3高强螺栓预埋

在设置悬挑梁的平台砼浇筑前，根据悬挑梁的设计位置，在外侧模上开直径12mm孔，通过固定预埋件的临时安装螺杆进行固定预埋件，确保螺栓预埋位置、标高控制准确。待砼梁侧板拆除后，再安装高强螺栓、螺母与悬挑梁。

注：各项目首次预埋时，需提前预埋2根*3组，共6根预埋件，以备后期现场做“拉拔试验”、“抗剪试验”时使用。

1）此6个预埋件均用180mm的长预埋件；

2）预埋后，在混凝土浇筑完8天后，方可做拉拔试验、抗剪试验；拉拔试验、抗剪试验合格后方可进行安装工字钢；

3）做拉拔试验时，由脚手架设计单位提供相关计算书内含各项目的“受拉承载力设计值”(本项目螺栓的受拉承载力设计值为48KN)当拉拔数据超过设计值时，可停止试验，以免造成结构破坏。

4）因螺栓抗剪没有在现场检测条件，只能在实验室做，进场后由有资质的实验室出具合格抗剪报告书。 

2.4悬挑工字钢安装

1）混凝土浇筑完毕后，留设3组同条件养护试块，通过对试块试压确定混凝土强度等级，且现场做回弹试验确定混凝土强度，需混凝土强度达到设计强度75%后，方可安装悬挑工字钢，且须由下层脚手架进行有效支撑。

2）悬挑工字钢安装时注意型号、位置准确，保证悬挑的长度符合设计要求。

3）悬挑工字钢位置确定后，采用2个M20高强螺栓与结构固定。

4）悬挑工资刚悬挑端下部钢管架暂不拆除，采用顶托回顶至悬挑一端，待斜拉杆安装完成后方可拆除。

图1 结构梁未达强度安装、脚手架立杆与挑架连接图

 2.5拉杆安装

1）待上层混凝土结构施工完毕并达到一定强度后（75%设计强度），开始安装拉杆，拉结悬挑工字钢梁；安装拉杆前，在悬挑型钢上搭设的脚手架高度不宜超过10m；

2）上拉杆采用1个M20双耳拉环通过与预埋在结构内的预埋件与结构梁固定。

3）下拉杆采用与焊接在工字钢上的U形吊耳，通过M20的轴销连接拉杆端固定。

4)拉杆利用花篮进行伸缩，调整拉杆的松紧，设计计算时，仅计算与其相应的拉杆即可。

5)在拉杆安装完毕后方可撤除支撑悬挑型钢的下部脚手架上的支撑构件。

图2 悬挑架构造图

6）当工字钢型钢梁长度大于1.8m时或者转角部位采用双拉杆，设两个上拉点错开10cm～15cm设置。

图3 双拉杆示意图

花篮斜拉杆上端通过1个M20双耳拉环固定在建筑物上，下端与型钢挑梁上焊接的U型吊耳连结，型钢挑梁由2个M20高强螺栓固定在建筑物上。悬挑架型钢布设沿建筑物的间距不大于1.5m。

2.6关键施工技术要求

采用新型花篮悬挑脚手架，最高悬挑高度19.8米。悬挑梁采用16#工字钢，普通长度为1300mm、1800mm，转角部位分别为2000~2600mm；

工字钢均为厂家定制长度，端部焊接12mm厚Q345钢板，型钢悬挑梁根部通过2根150mm8.8级M20高强预埋柱（梁）螺栓（垫片50x50x10mm）与建筑物主体结构外侧连接。悬挑长度小于等于1800mm悬挑工字钢设置一根斜拉杆，大于1800mm悬挑工字钢设置两根斜拉杆，斜拉杆为两条1500米斜拉杆组件采用H连接件连接，斜拉杆为φ20圆钢，斜拉杆上端与预埋双耳拉环相连，下端采用销轴与工字钢上U型耳板相连。

在悬挑层混凝土结构强度达到75%后方可安装悬挑钢梁，且需由下层脚手架进行有效支撑；首层安装时由于上部结构未完成，无法设置钢拉杆的情况，可采用悬挑层下部脚手架作为张拉钢拉杆之前的临时支撑平台，荷载暂时由下部脚手架承担，待上一层结构混凝土浇筑完成达到一定强度（≥75%设计强度）后张拉钢拉杆，并在钢拉杆张拉完成后，方可拆除下部临时支撑。未装斜拉杆前，架体不应超过9m。

3.工程应用

东莞市长安镇靖海学校项目在建学校两栋高层宿舍楼，由于宿舍楼最高达到18层，且外部节点复杂，楼层转换较多，不适用爬模体系，考虑到本工程工期紧张，若地下室至2层采用落地式双排脚手架，地下室侧壁回填将受限于首层外架拆除，故计划在宿舍楼3层板位置往上采用型钢悬挑架，考虑传统悬挑型钢梁必须穿过建筑物的外墙等一系列难题严重制约工程施工进度，在经过多方对比后最终确定采用新型（花篮式）钢管悬挑脚手架。架体立杆纵距为1500mm，横距800mm，步距1800mm，内排架距结构300mm。悬挑钢梁选型16#工字钢（短肢钢挑梁）、扁担梁选型16#工字钢，拉杆采用Ф20，其中悬挑梁长度≤1800mm,采用单斜拉，悬挑梁长度＞1800mm,采用双斜拉。预埋件采用专用预埋件，主梁处螺栓、花篮螺杆斜拉处螺栓均采用Ф20高强螺栓，架体采用Ф48*3.5扣件式钢管脚手架，钢笆片2步一设，在悬挑脚手架的起步层设置一道硬防护，并封闭墙体与架体之间空隙，防止落物伤害；外立面采用安全立网进行封闭，主要作用为外防护。

4结语

1.花篮式悬挑脚手架改变了传统型钢梁在楼面锚固的施工方法。改用了型钢挑梁与楼层梁板采用高强螺栓锚固连接，悬挑段采用圆钢斜拉于上层梁板，从而形成外架钢管搭设平台。相比传统悬挑架，新型悬挑脚手架减少了钢材用量，悬挑钢梁长度要比传统悬挑梁缩短一半以上，降低了使用成本。

2.由于悬挑钢梁不必深入建筑物内，且无需墙面预留洞口，墙面在施工时又无需再次修补。同时，对于后续作业楼层地坪施工不影响，无需等悬挑梁拆除后再进行地坪施工，加快了室内装修进度，又降低了外墙洞口渗水的质量通病，大大缩短了工期。

3.悬挑梁上部基本与混凝土楼层面持平，铺上旧模板后不仅防护到位，还便于清理。

4.除此之外，上拉式悬挑外脚手架还改变了传统钢丝绳卸荷的施工方法，采用梁端上部用Φ20圆钢连接。由花篮螺栓拧紧受力便可起到固定、卸荷及减轻钢梁支座弯矩的作用；且花篮螺栓和圆钢可重复使用，与常规使用的钢丝绳相比更安全，且经济合理，又减低了成本。

5.耗材少，相较于普通悬挑钢梁设计悬挑架而言节省锚固端长度，可节省50%以上成本。

花篮式悬挑脚手架为外防护操作架提供了新解决方法，为工程实际提供了参考。

参考文献：

[1]陈峰.悬挑式钢管脚手架在建筑施工中的应用[J].商品与质量,2021(07):359-360.

[2]吕康亭,兰铭博,赖永军.新型花篮式悬挑脚手架施工关键技术[J].山西建筑,2023,49(19):97-100.

[3]罗俊君、樊晓晨、丁宁、崔大勇、张泽玉.花篮螺栓斜拉式型钢悬挑脚手架施工技术分析[J].住宅与房地产, 2020,591(30):155-156.

[4]JGJ130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].