超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》是天元建設集團有限公司、華豐建設股份有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是張建華、張建平、胡美輝、王兼嶸、黃秋紅、孫策；適用範圍是高層建築、水平構件外挑較長、施工荷載較重、結構變形要求嚴格的工程，高度超過落地式腳手架最大允許搭設高度的工程，使用落地式腳手架能滿足結構施工外挑要求，但耗用大量鋼材，降低經濟效益的工程。

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》主要的工法特點是在外挑梁板下的結構樓層上設圓鋼錨固件，用槽鋼外挑，在槽鋼上設鋼管三角桁架，並在三角桁架上搭設槽鋼橫樑，作為外挑梁板模板的支撐；安全可靠，易操作，縮短施工周期；所用材料可以多次周轉使用。

2008年1月31日，《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法
• 工法編號： YJGF190-2006
• 完成單位：天元建設集團有限公司、華豐建設股份有限公司
• 主要完成人：張建華、張建平、胡美輝、王兼嶸、黃秋紅、孫策
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

隨著社會的發展，高層建築越來越多，人們的審美觀點也越來越高，對建築外觀、造型提出了更高的要求。超高層、重荷載、大懸挑的建築越來越多，這就要求建築安裝企業不僅要確保高層工程重荷載、大懸挑部位的質量、美觀，還要確保施工人員的生命安全。為此，天元建設集團有限公司、華豐建設股份有限公司結合工程實際，以工程實體為依託，採取分層卸荷的方法，組織編制了《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》。

工法特點

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的工法特點是：

1.在外挑梁板下的結構樓層上設圓鋼錨固件，用槽鋼外挑，在槽鋼上設鋼管三角桁架，並在三角桁架上搭設槽鋼橫樑，作為外挑梁板模板的支撐。最大限度的最佳化融合圓鋼錨固、槽鋼懸挑、鋼管三角桁架剛性支撐、鋼絲繩柔性拉接卸荷，充分發揮了結構材料的力學性能，滿足了水平外挑較長、構件荷載較重、結構變形要求嚴格的高層建築施工要求。

2.安全可靠，易操作，縮短施工周期。

3.所用材料可以多次周轉使用，降低了工程成本。

4.為2005年後的類似工程施工提供了安全可靠的經驗、數據。

操作原理

適用範圍

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的適用範圍是：

1.主要適用於高層建築、水平構件外挑較長、施工荷載較重、結構變形要求嚴格的工程。

2.高度超過落地式腳手架最大允許搭設高度的工程。

3.使用落地式腳手架能滿足結構施工外挑要求，但耗用大量鋼材，降低經濟效益的工程。

工藝原理

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的工藝原理敘述如下：

一、荷載分析

超高層、重荷載、大懸挑腳手架主要採用槽鋼逐步外出懸挑、鋼管及槽鋼斜撐構成三角桁架支撐，剛性、柔性拉接卸荷，立面密目網、竹笆雙層安全防護，滿足模板支撐、鋼筋綁紮、澆築混凝土、裝飾工程、懸挑體系自重、施工人員生命安全、風雪荷載等的要求。其受力分析網路如圖1。

圖1 超高層、重荷載、大懸挑腳手架受力分析網路

二、技術分析

明確懸挑腳手架方案設計計算要點。方案設計時，綜合考慮外挑腳手架的外挑槽鋼受力情況，外挑槽鋼在樓內受力情況及所需鋼筋拉環情況，槽鋼與混凝土接觸處混凝土受力情況及槽鋼的受剪情況，確定懸挑架受力情況首先選擇最大受力單元，進行荷載傳力途徑分析，繪製最大彎矩圖進行計算、驗算，詳見懸挑支撐計算單元圖2、彎矩圖3。

施工工藝

• 繪製施工圖

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的施工平面圖、立面圖見圖4、圖5。

圖4 懸挑腳手架平面布置圖

圖5 懸挑腳手架立面圖

工藝流程

依據設計計算及施工圖紙，確定《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》工藝流程，如圖6。

圖6 施工工藝流程圖

操作要點

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的操作要點如下：

一、錨固鐵件製作安裝

根據技術交底要求製作錨固鐵件，在第一層、第二層、第三層現澆板鋼筋施工時將錨固拉環預埋（圖7），鐵件錨固端要安裝在現澆板筋下面。同一根槽鋼的錨固鐵件需拉通線校核，以確保位置正確。安裝第二層、三層預埋錨固鐵件時，需確保與第一層的在同一垂直面上。

圖7 錨固拉環預埋圖（左圖為焊接、右圖為定型化工具式壓接）

二、槽鋼就位安裝

槽鋼就位需待混凝土強度達到70%後方可進行，以免影響錨固鐵件和混凝土強度，對於長度不夠的槽鋼，可採用幫條焊（詳見圖8），槽鋼就位時，焊接部位嚴禁放在應力集中處。安裝第二、第三層槽鋼需與第一層垂直對中，確保三層槽鋼在同一受力垂直面上。

圖8 槽鋼對接幫條焊

三、鋼絲繩柔性卸荷

採用鋼絲繩拉緊槽鋼懸挑端，用倒鏈預拉緊，使槽鋼在同一受力平面。確保鋼絲繩無延伸受力，以免架體變形過大，影響混凝土構件質量鋼絲繩端部用5個繩卡卡緊（圖9）。

圖9 鋼絲繩卸荷固定圖

四、鋼管剛性卸荷

鋼管剛性卸荷主要以連牆件的形式，外低內高，步步靠近構造柱的部位設定剛性卸荷裝置。

五、桿件安裝

立桿底部要設在槽鋼上，第一層、第二層立桿上下端與槽鋼焊接牢固（圖10），確保立桿垂直安裝，且縱向掃地桿應安裝在立桿的底部20厘米處，縱向水平桿設定在立桿內側，其長度不應少於3跨。每隔6米設定一組剪刀撐，每道剪刀撐跨越的立桿為3空，連續設定，斜桿與水平面的傾角為60°，再橫向加一組剪刀撐，將各道剪刀撐連成三角桁架，確保懸挑架的整體穩定性。另外，梁底支撐增加斜撐和桿件防變形滑移措施，以確保支撐的剛度和穩定性。

圖10 立桿上下端與槽鋼焊接圖

六、雙層外防護

混凝土構件懸挑較大，易發生立體交叉作業物體打擊安全事故，因此腳手架立面安全防護採用輕型竹笆和密目網（圖11）雙層防護，從而滿足高空作業防護要求。

圖11 竹笆、密目網防護立面圖

七、裝飾施工

裝飾施工荷載一般較小，待結構施工完畢後可根據裝飾工藝特點和施工荷載等，進行加固搭設外挑裝飾腳手架。

八、腳手架拆除

當混凝土強度達到拆模要求時，即可進行拆模，拆模順序按支模的逆順序進行。當外挑部位外裝飾完成時，即可進行整個懸挑結構的拆除，拆除順序先輕型竹笆和密目網，再拆除三角桁架及水平桿、立桿，最後拆除槽鋼挑梁。

• 勞動力組織

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的勞動力組織如下：

需要技術員1名，負責預埋錨固鐵件，架體搭設尺寸控制，焊接質量驗收，混凝土澆築沉降變形監測。專職安全員1名，負責整個超大懸挑架物料墜落打擊、危險區的管理及搭設過程中的安全監督工作。相應技術工人若干名。

材料設備

一、材料

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》所用的材料明細如下：

1.槽鋼：採用熱軋普通槽鋼，其質量應符合《碳素結構鋼》GB/T 700的規定，且須有生產廠家提供的質量證明書；表面不允許有結疤、裂紋、摺疊和分層等缺陷，表面的鏽蝕深度，不得超過其厚度負偏差的1/2。

2.預埋件：採用Q235鋼，須有生產廠家提供的質量證明書，並有鋼材複試報告。

3.鋼管：採用Φ48×3.5鋼管，符合2005年前已執行的國家標準《直縫電焊鋼管》GB/T 13793或《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB/T 3092中規定的3號普通鋼管，其質量應符合2005年前已執行的國家標準《碳素結構鋼》GB/T 700中Q235-A級鋼的規定。

4.扣件：採用可鍛鑄鐵製作的扣件，其材質符合2005年前已執行的國家標準《鋼管腳手架扣件》GB 15831的規定。

5.鋼絲繩：鋼絲繩質量符合GB 5972規定。

二、設備

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》所用的設備明細如下：

錨固鐵件製作需要鋼筋切斷機、鋼筋彎曲機各一台，槽鋼的就位需要塔機進行配合，槽鋼與錨固鐵件進行焊接，用電焊機二台，錨固鐵件需要氣割設備一套割開上口，切鋼絲繩需砂輪切割機一台，扣件力矩檢測需扭矩扳手多把，測設儀器有經緯儀、水準儀、鋼捲尺等。另外不再需要配置其他設備。

質量控制

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量控制標準

1.錨固件、槽鋼三角架施工必須符合《鋼結構工程施工質量驗收規範》GB 50205的驗收要求。

2.鋼管扣件式支撐架符合《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 130要求和驗收標準。

3.懸挑腳手架安裝允許偏差詳見表1。

表1 懸挑腳手架安裝允許偏差

項次	項目			技術要求	允許偏差Δ（毫米）	示意圖				檢查方法與工具
1	立桿垂直度	最後驗收垂直度20~80米		╱	±100					用經緯儀或吊線和捲尺
		下列允許水平偏差（毫米）
		搭設中檢查偏差的高度（米）			總高度
					<20米
		H=10			±7
2	間距	步距 縱距 橫距		╱	±20 ±50 ±20	╱				鋼捲尺
3	縱向水平桿高差		一根桿的兩端	╱	±20					水平儀或水平尺
			同跨內兩根水平桿高差	╱	±10
4	水平桿外伸長度偏差			外伸500毫米	-50	╱				鋼捲尺
5	扣件襲	同步立桿上兩個相隔對接扣件的高差		a≥500毫米	╱					鋼捲尺
6	水平桿上的對接扣件至主節點的距離			a≤1a/3	╱	╱				鋼捲尺
7	扣件螺栓擰緊扭力矩			40~65牛·米	╱	╱				扭力扳手

二、質量保證措施

1.錨固鐵件錨固端必須置於板筋下面，焊接時焊口要飽滿，嚴禁出現夾渣、裂縫、未熔合等質量問題，壓接時要保護好螺絲、螺帽等，經常檢查。

2.槽鋼要做好防腐，端部按照千分之五坡度由內向外順直抬高。

3.用倒鏈預拉緊鋼絲繩柔性拉接卸荷時，要用水準儀抄測，保證槽鋼在同一受力面上。

4.內側格構架立桿要頂緊該樓層現澆板，對槽鋼形成上頂下壓。

5.嚴格澆築混凝土順序，先澆築中間，在對稱澆築兩側，使整個體系受力均衡。

6.定人觀察荷載增加懸挑體系變形情況，並配備照明設施，為動態過程控制及時提供信息。

安全措施

採用《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、安全保障

1.從準備外挑第一層現澆板，預留錨固鐵件安裝槽鋼為基礎，並搭設格構架作為基礎受力層，為第一安全保障。

2.從第二層、第三層逐層外挑槽鋼，分步卸荷並且用鋼管支撐成三角形桁架，作為第二安全保障。

3.第一層、第二層、第三層滿堂架均安裝鋼管連牆件，形成外低內高的剛性拉接，作為第三安全保障。

4.槽鋼的端部用鋼絲繩（鋼絲繩用倒鏈預拉緊）斜拉，用來調節鋼管變形和抗傾覆作用作為第四安全保障。

5.外架採用2000目密目網和竹笆（寬毛竹片製成）進行防護，作為安全施工、抗掉落物衝擊、杜絕物體打擊事故發生的第五道安全保障。

二、安全措施

1.安、拆時在樓下劃分物料打擊區，周圍設欄桿掛密目網，設警戒標誌，專人管理，禁止任何非作業人員入內。

2.所有施工操作人員必須配備齊全有效的安全帽、安全帶，同時將安全帶掛於結構穩定部位，以確保人身安全。

3.定人觀察荷載增加後懸挑槽鋼變形情況，並配備照明設施，為安全施工及時提供信息。

4.施工機械、電氣設備、儀器儀表等需經有關部門鑑定合格，並由專人保管。

5.安裝較重的構件要多人合作好，服從指揮，操作中嚴禁開玩笑打鬧和避免單人作業。

6.使用塔吊安裝槽鋼就位時，要由專業指揮人員用對講機指揮，信號明確，就位準確。

7.搭設時，架上作業人員不得集中作業，物料要分散均勻，嚴禁集中堆放。

8.所有機械操作人員、腳手架操作人員必須持證上崗，並做好進場工人的三級教育工作和班前安全技術交底工作。

9.要嚴格按照技術交底搭設，不得擅自改拆架體，遇有特殊情況，必須經技術負責人批准後進行。

環保措施

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的環保措施如下：

1.成立施工環境衛生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工材料、設備、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，隨時接受相關單位的監督檢查。

2.在現場布置“六牌二圖”，嚴格按照JGJ 5999要求，施工現場美化、綠化、硬化、亮化、淨化，創建安全文明型、衛生環保型工地。

3.槽鋼防腐油漆、稀料要封閉保管好，不得遺灑污染環境。

4.儘可能避免夜間施工，以免施工擾民。

5.對施工現場電焊條包裝紙、包裝袋等及時分類回收，避免環境污染。

效益分析

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的效益分析如下：

1.解決了普通懸挑或落地式腳手架無法滿足的施工要求、質量要求、安全要求，縮短了施工周期。

2.該設計計算方案已發表在國家級刊物《建築安全》上，和中國兄弟單位進行技術交流，為2005年後類似工程施工提供了安全可靠的經驗、數據。

3.雙層安全防護既保證了外腳手架的美觀，又杜絕了拆模板或操作失誤等原因，在腳手架立面衝出架桿、架板造成物體打擊的安全事故，解決了現場安全管理的一大難題。

4.所用材料可以多次周轉使用，同全部採用槽鋼焊接搭設成的體系相比，能節約槽鋼65%，用工減少50%，提高了搭設和拆除過程中的安全保證係數。

套用實例

《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》的工程套用實例如表2所示。

表2 工程套用實例

序號	工程名稱	建築面積（平方米）	層數	建築物總高度	造型結構外伸長度	懸挑架結構施工外伸長度	造型裝飾外伸長度	懇挑架裝飾施工外伸長度	施工時間	套用效果
1	山東天元科研中心	10000	16	65米	6米	6.7米	6米	6.7米	2000年	良好
2	浙江省委黨校綜合樓	24746	12	48.7米	3.3米	4米	3.3米	4米	2000年	良好
3	臨沂一中科技樓	9000	6	35米	6米	6.7米	6米	6.7米	2001年	良好
4	臨沂市人民醫院主體大樓	88600	25	102.8米	8米	9.0米	10.6米	11.5米	2002年	良好
5	杭州市第一人民醫院醫療綜合樓	44000	15	68.8米	2米	2.7米	4.2米	5.0米	2002年	良好
6	蘇泊爾大廈	32000	20	72.5米	2.5米	3.0米	3.7米	4.5米	2005年	良好
7	臨沂市規劃局人才培訓中心	36000	15	57米	8米	8.5米	8米	8.5米	2006年	良好

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《超高層、重荷載、大懸挑腳手架施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。