1、建筑工具式型钢悬挑脚手架施工技术 张宇 杭州鸿悦置业有限公司 摘 要： 针对已有的建筑型钢悬挑脚手架支撑体系采用的锚固螺栓、连墙件和定位桩无法重复利用, 以及转角处连接件、底层防护做法存在缺陷, 今结合工程实践, 创新了一种新型的工具式悬挑脚手架施工技术。在此对其可重复利用、经济效果良好的优点进行详细介绍, 欲使其具有很好的推广应用价值。关键词： 悬挑脚手架; 可拆卸; 工具式; 经济效益; 作者简介：张宇 (1981) , 男, 浙江杭州人, 工程师, 从事建筑工程技术管理工作。收稿日期：2017-03-24Construction Technology of the Profile Ste
2、el Suspending Scaffolds in Type of Building ImplementZHANG Yu Received： 2017-03-24我国高层及超高层建筑越来越多, 在建筑施工中, 型钢悬挑外脚手架已经在中高层建筑施工中广泛应用1。已有的型钢悬挑外脚手架存在以下缺点:型钢悬挑梁锚固端通常采用的锚固件为一次性的, 不可周转使用2。采用的连墙件预埋在墙体内, 通常不可回收周转使用;型钢悬挑梁上的定位桩采用钢筋焊接在型钢梁上;型钢穿外墙时所需预留洞的高度比较高, 影响结构;脚手架底层防护采用硬防护板, 不利于安全施工3。针对传统型钢悬挑脚手架存在的不足, 考虑脚手架的安
3、全性、经济性, 对锚固螺栓、连墙件、定位桩及底层防护板进行了优化设计。这里详细介绍其工艺原理、关键技术及操作要点, 还分析了其经济效益和安全性。最终形成了高层建筑工具式型钢悬挑脚手架支撑体系施工方法。1 工艺原理工具式型钢悬挑脚手架采用工字钢梁作为主要承力构件, 利用悬挑工字钢, 结合钢丝绳与已浇筑剪力墙斜拉, 完成悬挑部位的支撑体系。并且通过开发可拆卸锚固螺栓、可拆卸定位桩、转角处连接件、连墙件等, 形成一套安全可靠、操作简便的型钢悬挑脚手架承力结构系统, 并在架体底层采用工具式金属压型防护板, 使架体搭设安全, 外形美观。悬挑脚手架示意图见图 1。图 1 悬挑脚手架示意图 下载原图2 关键
4、技术以下对工具式型钢悬挑脚手架关键技术作如下介绍。2.1 可拆卸锚固螺栓锚栓定位基座制作:定位基座和聚氯乙稀连接管组成定位器, 塑料定位基座采用定型化制作。定位器与聚氯乙稀连接管采用专用胶水连接, 聚氯乙稀连接管比楼板高不小于 30 mm。塑料定位图和塑料定位剖面图见图 2、图 3。图 2 塑料定位图 下载原图图 3 塑料定位剖面 下载原图螺杆预留:将 2 根带钢板的 T 形螺杆穿过塑料定位基座, 螺杆底座钢板嵌入塑料定位基座内, 将露出定位基座的螺杆用塑料带缠绕, 确保螺杆与聚氯乙稀连接管之间密封。组装好的定位基座和 T 形螺杆, 根据施工方案设置的位置, 采用铁钉安装固定在模板上。在螺杆锚
5、栓板四周设置 2 根长度为 400 mm 且直径14 mm 的短钢筋4。可拆卸锚固螺栓剖面图见图 4。2.2 架体底层防护体系脚手架底层硬防护由传统的铺木板、胶合板改为采用工具式金属压型防护板, 搭设方式从传统的先搭架后铺硬防护板优化为先铺工具式防护板形成操作平台再搭架, 工具式防护板铺设简便安全, 减小了外架搭设中的安全风险, 有利于安全施工。2.3 可拆式定位桩及拉环将型钢挑梁上通常采用的固定式定位桩优化为可拆卸式定位桩。根据设计要求在型钢梁上焊接带螺纹的短螺杆, 可拆卸定位桩底部设置与短螺杆配套的螺母, 减小了悬挑梁穿外墙时所需预留洞的高度, 减小了对结构的影响。图 4 可拆卸锚固螺栓剖
6、面图 下载原图对保险钢丝绳的连接进行优化, 制作了钢绳拉环, 在保证主节点、钢丝绳在同一受力平面内的同时, 避免了斜拉钢丝绳与外架立杆的打架 (位置冲突) 。2.4 转角处连接件架体转角处、楼梯间、采光井位置设计了工具式组合连接的方式, 使转角处型钢悬挑梁、连梁在同一水平面上 (传统型钢悬挑梁与连梁连接方式为交叉重叠搭接, 不在一个平面上) 。连接件分为直角连接件和大角连接件, 其结构示意见图 5 和图 6。图 5 直角连接件图 下载原图图 6 大角连接件图 下载原图2.5 新型连墙件采用将预置锚件 (螺母) 预埋在梁、柱或剪力墙等侧面模板拆除后, 用锚栓把事先与钢管焊好的锚板与预置锚件 (螺
7、母) 连接, 再将与锚板焊好的钢管与脚手架立杆扣件连接, 即为连墙件。预埋锚件图和连墙件示意图见图 7、图 8。图 7 预置锚件图 下载原图图 8 连墙件图 下载原图3 工艺流程高层建筑工具式型钢悬挑脚手架支撑体系施工的工艺流程见图 9。图 9 工艺流程图 下载原图3.1 施工准备1) 由项目部技术人员编制型钢悬挑支撑体系专项施工方案, 进行布局设计和计算复核, 提出型钢梁、锚固螺栓、定位桩、架体转角处连接件、钢绳连接件、花篮螺栓、金属压型防护板需用计划。2) 技术人员应熟悉设计施工图纸, 熟悉各个部位及高度的结构变化, 项目部应按计划组织物料进场;同时在施工前, 应当组织有关技术人员和质安人
8、员对作业班组进行作业前技术、安全交底。3) 在建筑物外墙四周结构需要设置型钢悬挑梁的位置按照型钢悬挑脚手架专项施工方案, 预埋聚氯乙稀管作为穿墙或穿楼板螺栓安装孔 (若使用转角连接件则预埋 M25880 mm 螺栓) 。3.2 型钢悬挑梁制作根据一般工程需要, 悬挑梁、连接梁、转角梁选用双轴对称截面的 I16 工字钢, 并刷防锈漆和面漆。脚手架内外立杆应落在悬挑型钢上, 为了减小挑梁穿外墙时所需预留洞的高度, 减小对结构的影响, 落点处焊接 1030 mm 带螺纹螺杆, 作为可拆卸定位桩的定位点, 防止立杆滑动或窜动, 悬挑梁固端长度不小于 1.25 倍的外伸长度, 外立杆的定位点离悬挑梁端部
9、不应小于 100 mm。悬挑梁安装示意图见图 10。图 1 0 悬挑梁安装图 下载原图3.3 转角处连接件架体转角处、楼梯间、采光井位置开发了工具式组合连接的方式, 使转角处型钢悬挑梁、连梁在同一水平面上 (传统型钢悬挑梁与连梁连接方式为交叉重叠搭接, 不在一个平面上) 。3.3.1 工况一型钢悬挑梁可穿外墙时, 采用直角连接件和转角连接件将型钢悬挑梁与型钢连梁进行同一平面内的组合。见图 11。3.3.2 工况二型钢悬挑梁不能穿墙 (柱) 时 (外墙、柱转角处主筋密集时) , 采用转角连接件、内角连接件将型钢悬挑梁与型钢连梁进行组合连接。见图 12。3.4 悬挑梁安装待混凝土浇筑完毕, 楼板强
10、度达到 75%以上, 开始安装悬挑型钢。根据定位线调整好悬挑型钢后, 首先将型钢搁置在预埋螺栓之间, 用木锲将型钢梁压端两侧锲紧, 以防悬挑梁固定端侧向位移和扭转导致承载力降低。最后采用扳手, 将两螺杆上部角钢的螺丝拧紧, 使之与型钢顶面紧密结合。将通常采用的 T 形锚固螺栓优化为可拆卸、可周转使用的 T 形锚固螺栓。图 1 1 工况一 下载原图图 1 2 工况二 下载原图3.5 墙柱角处型钢梁安装型钢悬挑梁不能穿墙 (柱) 时 (外墙、柱转角处主筋密集时) , 采用转角连接件、内角连接件将型钢悬挑梁与型钢连梁进行组合连接。外墙柱预埋螺栓与内连接件连接安装图见图 13。3.6 工具式金属压型防
11、护板制作及安装1) 架体底层硬防护、脚挡板由传统的木板和胶合板优化为采用工具式金属压型防护板, 搭设方式从传统的先搭架后铺硬防护板优化为先铺防护板形成操作平台再搭架。图 1 3 外墙柱预埋螺栓与内连接件连接安装图 下载原图2) 工具式金属压型防护板安装流程:铺设工具式金属压型防护板安装挡脚板安装组合式定位桩安装钢绳连接件。3.7 首层脚手架搭设待底层防护板、可拆卸定位桩以及钢丝绳拉环安装完毕后, 放置外排立杆的纵向扫地杆, 再分别由 2 位工人安放相邻的两根外立杆, 待立杆安放好后, 同时栓上纵向扫地杆, 此时, 安放外立杆的工人应扶住外排立杆, 防止倾覆;再由第3 位工人安放同跨的内排立杆,
12、 分别栓上横向扫地杆, 然后搭设第 1 步大横杆和小横杆。第 1 步搭设完成后, 设置第 1 道抛撑, 抛撑搭设完后, 可继续下一跨的搭设, 搭设完第 4 跨后, 设置第 2 道抛撑;依次搭设, 每隔 3 跨设置抛撑一道。直至脚手架第 1 步完全封闭或可设置连墙件后, 方可拆除抛撑, 随后铺设竹笆板, 搭设第 2 步横向水平杆与纵向水平杆。第 2 步搭设完成后, 再搭设第1 步护身栏杆和剪刀撑, 之后安装踢脚板, 挂密目式安全立网, 依次循环5。脚手架安装顺序图见图 14。3.8 新型连墙件施工高层建筑脚手架新型连墙件应用施工工艺流程如下:施工准备放线定位安装梁侧模、固定预置锚件浇筑混凝土、拆
13、侧模预先将钢管与锚板焊好, 用锚栓把锚板与预置锚件固定将钢管与脚手架立杆扣件连接检查验收施工完成拆除、保养。1) 安装梁侧模、固定预置锚件:根据连墙件立面布置图确定连墙件位置, 并在相应位置做好标记。梁钢筋绑扎完成后, 固定梁侧模前, 在相应位置固定预置锚件。预置锚件应固定牢固、位置准确。固定预置锚件现场施工见图 15。2) 浇筑混凝土、拆侧模:梁板钢筋模板验收合格后, 浇筑混凝土。浇筑混凝土时应对预置锚件做好保护, 禁止振动棒碰到预置锚件。当混凝土强度达到侧模拆除时其表面及棱角不受损伤时, 拆除侧模。并对预置锚件孔做好保护, 禁止杂物封堵锚件孔。模板拆除后和成型效果图见图 16、图 17。图
14、 1 4 脚手架安装顺序图 下载原图图 1 5 固定预置锚件图 下载原图3) 将钢管与锚板焊好, 用锚栓把锚板与预置锚件固定。施工准备阶段将钢管与锚板焊好, 要求全截面满焊, 焊缝厚度根据实际计算确定, 焊接质量应达到规范要求。用锚栓将与钢管焊好的锚板与预置锚件固定。要求锚栓与锚板及锚件旋紧, 不得有空余的螺纹。用扣件将与锚板焊好的钢管与脚手架立杆相连。扣件螺栓拧紧扭力矩应在 4065 Nm 之间。图 1 6 模板拆除图 下载原图图 1 7 连墙件现场效果图 下载原图3.9 斜拉体系安装1) 钢丝绳一端连接花篮螺栓, 花篮螺栓与型钢上预先安装的拉环连接, 钢丝绳另一端通过剪力墙上预埋拉环固定。
15、斜拉钢丝绳与型钢之间的角度控制在 4560之间。2) 将卸荷钢丝绳一端穿过单头带圆环螺杆的圆环, 按照钢丝绳拉结卸荷的规范施工方法, 将钢丝绳与悬挑型钢紧固, 使钢丝绳保持足够的张度, 钢丝绳充分受力。3.1 0 施工完毕后支撑体系拆除1) 拆除支撑体系的顺序与支撑体系搭设的顺序基本相反, 按照后搭设的先拆除, 先搭设的后拆除的顺序进行。拆除前对施工人员进行交底, 并清除支撑体系上的杂物及地面上的障碍物。拆除作业应设专人指挥。卸料时各构配件严禁抛掷至地面及洞体设备上。2) T 形螺杆的拆除只需将螺杆上方的角钢及螺母拆除, 螺杆会自然掉落在下层结构楼板上面, 应做好防伤人安全措施。T 形螺杆、连
16、墙件以及可拆卸定位桩拆除回收后, 采用机油等防锈润滑材料保养, 防止螺杆生锈, 并应统一堆码整齐, 装箱运至仓库, 保持库存环境通风干燥, 做好存储处理措施, 以便重复使用到下一个工程中。3.1 1 螺杆洞封堵先从楼板底部将配套的塑料塞板塞进塑料定位基座底部, 采用专用的 PVC 专门胶水连接;然后从楼板上部向孔洞内塞入沥青油膏麻丝, 塞填深度不少于楼板厚度的 50%, 管口再采用膨胀聚合物防水砂浆密封, 深度20 mm。4 经济效益与安全性分析4.1 经济效益分析对型钢挑梁的锚固螺栓进行了深化设计, 使锚固螺栓可拆卸、可周转使用 (工具式) , 从而降低了工程成本。对某总建筑面积约 25 万
17、 m 高层小区, 进行了成本测算。1) 需要使用预埋锚固螺栓 15 500 套, 按照当地市场价格 1 套不可周转的 U 形锚环价格为 24.00 元, 一次性材料费用总投入为 37.20 万元。而采用可拆卸式锚环投入量为 5 600 套, 按照当地价格单套为 36.00 元, 一次性材料投入费用为 20.16 万元。2) 使用不可周转连墙件约为 18 300 套, 按照不可周转预埋钢筋价格为 20.00元, 材料总投入为 36.60 万。而可拆卸的连墙件约为 6 500 套, 单价为 21.00元, 材料一次性投入 13.65 万元。4.2 安全性分析1) 采用的悬挑工字钢通过可拆卸锚固螺栓
18、固定在楼板面上, 结合斜拉钢丝绳柔性卸荷使得悬挑支撑体系具有多重保险, 充分保证了悬挑支撑的安全。2) 将预置锚件 (螺母) 预埋在梁、柱或剪力墙中, 待侧面模板拆除后, 用锚栓把事先与钢管焊好的锚板与预置锚件 (螺母) 连接, 再将与锚板焊好的钢管与脚手架立杆扣件连接, 形成连墙件。该连墙件具有操作性强、经济性佳、可靠性好、安全性高等优点。3) 采用的底层硬防护由传统的铺木板、胶合板改为采用工具式金属压型防护板;搭设方式从传统的先搭架后铺硬防护板优化为先铺工具式防护板形成操作平台再搭架, 工具式防护板铺设简便安全, 减小了外架搭设中的安全风险, 有利于安全施工。4) 钢挑梁上一般常用的固定式
19、定位桩优化为可拆卸式定位桩, 减小了挑梁穿外墙时所需预留洞的高度, 减小了对结构的影响。5) 针对建筑钢筋混凝土外墙转角处主筋密集, 型钢挑梁贯穿困难的情况, 开发了转角处不穿墙构造, 避免了对主体结构的损伤。5 结语该技术成功解决了建筑施工中悬挑型钢锚固螺栓、连墙件、定位桩等无法拆除和无法重复利用的技术问题。同时设计了底层防护板, 减小了外架搭设中的安全风险, 有利于安全施工。针对建筑钢筋混凝土外墙转角处主筋密集, 型钢挑梁贯穿困难的情况, 开发了转角处不穿墙构造, 避免了对主体结构的损伤。该技术取得了显著的经济、社会效益, 符合绿色施工理念, 具有很好的推广应用价值。参考文献1方光秀, 吴
20、海花, 金龙植, 等.悬挑型脚手架钢梁和斜拉钢丝绳组合作用分析与应用J.施工技术, 2012 (23) :83-86. 2孙兰敏, 贾峰, 张德友.悬挑式脚手架在高层建筑中的应用J.宁夏工程技术, 2003, 2 (4) :374-376. 3毛桂余.某工程外墙悬挑脚手架搭设方案J.江苏建材, 2010 (2) :48-51. 4周杰, 张成林, 汪燕.建筑施工外脚手架悬挑型钢可拆卸式螺栓锚固及卸荷施工技术J.施工技术, 2015, 44 (16) :122-125. 5中国建筑科学研究院, 江苏南通二建集团有限公司.JGJ 1302011 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范S.北京:中国建筑工业出版社, 2011.
