建筑实践2023年13期

浅谈上拉工具式悬挑脚手架在装配式工程中的应用

汪孝荣 独文韬 顾昊 陈亚春 张宝金

（中建八局第三建设有限公司华中分公司  230000）

 [摘  要]  装配式建筑作为建筑行业发展的产物，在现如今绿色低碳转型、实现可持续发展的当下，有着很大的发展前景。受疫情影响及房地产行业发展速度放缓，我国装配式建筑新开面积增速也有所下降，但受到装配式建筑行业组装方便、成本较低等优势，总体仍呈现出持续增长的态势。高层及以上装配式建筑的外架多用悬挑外脚手架，传统悬挑外脚手架需要墙体开洞，对后期防水有很大的隐患。上拉工具式悬挑脚手架根据工程建筑和结构施工图纸设计外架图纸,之后按照外架布置图在现浇结构模板上详细画出上拉工具式外架悬挑工字钢的固定位置，悬挑型钢根部用高强螺栓固定在结构边梁上，待工字钢斜拉杆连接完成后，下层外架方可卸除荷载，保证外架体系的安全性及整体稳定性。铝模则需要按照悬挑型钢位置提前开洞。本文将以琥珀观山悦小区项目为依托，介绍上拉工具式悬挑脚手架在装配式工程中的应用情况，分析其优缺点，为类似工程提供参考。

[关键词]  装配式工程  上拉工具式  悬挑脚手架  防渗漏

一、引言

目前建筑产品向标准化、系列化、规模化、产业化、模块化和通用化的趋势发展,装配式混凝土结构体系在我国建筑市场正处于大力推广过程中,上拉式悬挑架施工技术使用螺栓连接固定在外墙,悬挑型钢上部采取圆钢上拉,悬挑钢梁按传统方式搭设脚手架,脚手架立杆与结构间连墙件采用梁侧预埋式新型连墙件，高强螺栓加塑胶套预埋在现浇结构上，避让PC结构。脚手架随结构施工逐层向上搭设,形成完整的装配式混凝土结构施工中上拉工具式悬挑外脚手架。在施工便利性、外墙防渗、施工成节约等方面与传统外脚手架相比均有了很大程度提高,且缩短了工期,节约材料用量及人工费用,具有推广意义。

二、项目工程概况

琥珀观山悦小区项目A区A-10#~A-15#楼6栋单体住宅为装配式结构，造型复杂。总建筑面积31773.53㎡。装配式构件为叠合板、预制内外墙以及预制楼梯，装配率均满足50%。建筑总高度为23.90m，外架搭设高度24.55m。抗震设防烈度7度。

（一） 上拉工具式悬挑脚手架设计特点

上拉工具式悬挑脚手架通过高强螺栓和型钢固定在主体结构上。无需将钢梁锚固安装在楼面上，且无穿孔，可有效避免建筑外壁的损伤。与传统的工字钢悬挑脚手架相比上拉工具式悬挑脚手架可以节省工字梁和预埋环的数量，并有效节省了项目后期的拆除费用。同时，对于主体结构和二次砌筑工艺来说，花篮式悬挑脚手架不会钻入建筑物内部，因此结构墙体上无需预留孔洞，有效避免了对墙体和楼面封闭施工的影响。不仅可以减少渗漏问题，大幅度提高了整体质量，而且可以大大缩短工期，充分保证建筑物的安全和质量。上拉工具式悬挑脚手架的花篮式拉杆和支撑钢梁构成了简单受力系统，通过排布立杆，再根据立杆布置型钢，结构层外框各立杆下都有支撑，受力清晰，易于计算和控制。具体特点如下：

1.型钢梁设置2个Φ24高强螺栓固定，拉杆设置1个Φ20 高强螺栓固定。

2.立杆处型钢上焊高100mm的φ25短钢筋头2根固定立杆底部。

3.悬挑大于1.8m的悬挑构件下部设置下支撑，下支撑采用16#工字钢设置，待工字钢斜拉杆连接完成后，下层外架方可卸除荷载，保证外架体系的安全性及整体稳定性。

4.悬挑架与建筑物采用新型预埋式连墙件，新型预埋连墙件主要包预埋件、M16连接螺杆、连墙扣件三部分。

（二） 施工环境特点

琥珀观山悦小区项目装配式住宅建筑总高度为23.90m，悬挑外架搭设高度24.55m。地下室顶板及楼板混凝土强度等级为C30。地下室周边已采用二八灰土分层回填并夯实硬化完毕，排水设施已完善。满足悬挑型钢下支撑16#工字钢的设置要求。

三、重难点分析

表1 重难点分析及应对措施一览表

四、施工工艺

（一） 施工流程

测量放线→模板开洞、埋设套管→搭设临时脚手架→安装悬挑工字钢→上部脚手架搭设（摆放扫地杆→放置纵向扫地杆→立柱→安装横向扫地杆→安装第一步纵向水平杆→安装第一步横向水平杆→安装连墙件→安装第二步纵向水平杆→安装第二步横向水平杆）→安装拉杆（拧紧花篮螺栓、调整悬挑梁端头高度）→搭设栏杆→加设剪刀撑→铺设钢板网→张挂安全网→验收→根据实际情况拆除临时脚手架。

（二） 脚手架施工

1.测量放线

按图纸进行测量开孔放线，并与上拉工具式悬挑脚手架布置图进行复核，已确保悬挑工字钢的安装准确度。

2.上拉工具式悬挑工字钢安装

混凝土强度满足条件之后，可进行悬挑工字钢的安装，悬挑工字钢安装时可多方位同时安装。

（1）定距定位、模板开洞及预埋套管

根据建筑楼层结构轮廓以及上拉工具式悬挑脚手架布置图，用钢尺现场测量，定出水平悬梁位置，并做好标记，在设置悬挑梁的平台砼浇筑前，根据悬挑梁的设计位置，梁中预埋M24高强螺栓套简，并与结构钢筋定位牢固，确保预埋位置、标高控制准确。

（2）悬挑工字钢安装

混凝土浇筑完毕，混凝土强度等级达到15MPa后，即可进行安装悬挑工字钢，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，悬挑工字钢位置确定后，采用2个8.8级M24高强螺栓与结构固定。

（3）斜拉杆安装

上层混凝土结构施工完毕并达到设计强度75%以上后，开始安装斜拉杆，拉结悬挑工字梁，斜拉杆利用花篮螺栓进行伸缩调节，调整拉杆的松紧，花篮螺栓由具有左和右旋螺纹的调节杆、螺母及拉杆组成的铸一钢件。

在悬挑层及悬挑上层混凝土结构强度未达到设计强度的75%时，悬挑钢梁应搁置在底层脚手架或临时脚手架上部纵向横梁上，搁置高度不超过4步架。工字钢安装时，卡紧钢梁，确保工字钢固定牢固。搭设首步脚手架过程中，沿四周每框架格内设一道斜支撑，拐角处双向设置，待该部位脚手架与主体结构的连墙件可靠拉结后方可拆除。当脚手架操作层高于连墙件两步时，设置临时稳定措施，待连墙件搭设完毕后方可拆除。对建筑转角(阳角)部分处型钢悬挑架采取两道斜拉杆拉结补强措施，工字钢焊在转角两侧通长钢板上。当上拉工具式外架悬挑型钢梁长度大于等于1.8m时，悬挑型钢梁上设置两道斜拉杆时采用力矩扳手对花篮螺栓松紧度检测是否协同受力。上部脚手架按设计参数搭设。

1）型钢悬挑构造

图1 悬挑型钢图

2）端板节点及构造

端板规格：180宽×200高×8厚钢板，端板孔开水平槽孔，方便对预埋铁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，结构内侧加-8×80×80钢板垫片，外侧加双螺母配防松动垫片，螺母外漏丝长不少于3丝和10mm。如图2。

图2 工字钢端板节点构造图

3）吊耳板和下拉杆节点及构造

吊耳板规格：150宽×150高×12厚钢板，吊耳板与工字钢连接采用围焊，焊脚高度6mm，吊耳与拉杆采用M22-8.8级高强螺栓连接；下拉杆螺纹长度300mm，采用A20螺杆与100宽×220高×12mm厚钢板连接，双面角焊缝，焊接长度80mm，焊脚高度6mm，厚度12mm。如图3及图4。

图3 单根斜杆连结节点图

图4 双根斜杆连结节点图

4）上拉杆节点及构造

上拉杆规格A20，螺纹段长度300mm，上拉杆与100宽×250高×12mm厚钢板连接，双面角焊缝，焊接长度100mm，焊脚高度6mm，厚度12mm。与结构采用M24-8.8级高强螺栓连接，内外加-8×80×80钢板，外侧加双螺母配防松动垫片，螺母外漏丝长不少于3丝和10mm。如图5。

图5 花篮拉杆上端固定节点图

5）拉杆螺杆节点及构造

套筒规格：A50×20圆钢，材质45号钢，与三个优质碳素钢焊接，圆钢规格：A14圆钢，双面角焊缝，焊接长度60mm，焊脚高度8mm。如图6。

图6 拉杆螺栓固定节点图

6）锚固螺栓与建筑物定位节点图：

图7 单拉杆及双拉杆锚固螺栓与建筑物定位节点图

3.连墙件安装

（1）外架与建筑物采用新型预埋连墙件，新型预埋连墙件主要包预埋件、M16连接螺杆、连墙扣件三部分。

具体做法：根据设计位置，在梁、墙侧预埋，强度到达后安装M16螺杆及连墙扣件，再用连墙扣件通过钢管与脚手架外侧立杆连接，悬挑架随层按三跨预埋拉结点，脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上二步，每搭完一步脚手架后，应按规范要求校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。

（2）连墙件的布置

1）在塔楼转角处、施工电梯、架体边缘处均需设置，连墙件按照每层、每立杆设置。

2）宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm。

3）应从底层第一步纵向水平杆处开始设置。

4）宜优先采用菱形布置，也可采用方形，矩形布置。

5）一字型、开口型脚手架的两端必须设连墙杆，连墙件的垂直距不应大于建筑物的层高，跨度按照三跨设置。

6）连墙件设置在门窗洞口、框架柱处，宜采用双杆双向卡在剪力墙上或单杆卡在剪力墙上，如果门窗洞口无法保证规范要求，应在现浇板上提前预埋钢筋或钢管作为拉接点。

图8 连墙件配件                         图9 连墙件设置图

4．工字钢监控及监测

为了保证脚手架搭设和使用过程中的施工安全，必须加强施工过程中的监测监控措施。根据架体特点，在架体四周、中部和转角位置每隔10m设架体监控点，监测架体垂直、水平产生的位移。

（1）沉降变形监测：在建筑物四周场地内设定水准控制点，在架体的搭设和使用过程中,在钢管立杆距基准点标高1m处用红油漆画出水平标高控制线，采用远红外线水准仪对架体的沉降变形进行监测，沉降预警值为10mm。

（2）水平位移监测：埋设工字钢位置处的框架梁与立杆的间距与悬挑脚手架搭设完成后框架梁与立杆的间距，作为水平位移监测的控制线，监测时采用吊线坠的方法测量框架梁与立杆间距控制线的偏移，偏移预警值为10mm。

（3）监测数据比较：在脚手架搭设完成后未有施工荷载时进行第一次水平位移、沉降变形测量，该数据为基准数据。在施工过程中队监控点进行水平位移、沉降变形测量，对比基准数据，看有无明显位移和变形，监测数据进行整理并形成监控记录。施工过程中派专人进行监控测量及架体观察，发现问题，立即停止施工，撤离人员，在确保安全的前提下，采取加固措施，处理完毕后方可继续施工。

（4）监测频率

架体搭设期间，--般监测频率不超过3~5天/次；架体使用期间，一般监测频率不超过10~15天/次，要求监测直至脚手架完全拆除。

（三） 临时脚手架拆除

脚手架拆除应严格遵守由上而下、先搭后拆的原则。

不得分立面拆除或在上下两步同时进行拆除，做到一步一清、一杆一清，拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣件。拆除纵向水平杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆除中间扣件,然后托住中间，再解端头扣。所有连墙枉等必须随脚手架拆除同时下降，严禁将连墙件整层或数层拆除后再拆除脚手架。分段拆除高差不大于2步，如高差大于2步，应先增设连墙件加固。拆除脚手架时，不得破坏脚手架的稳定性，拆除连墙杆前，设置临时支撑防止架体变形，拆除立杆等时，防止架体失稳。当脚手架拆至下部最后一根长钢管的高度(6m左右)时，应先在适当位置搭设临时拋撑加固，然后拆除连墙件。拆除钢管外架至悬挑层上面四步架体内时，对悬挑钢梁进行回顶支撑后，方可拆除斜拉杆。

五、技术指标

1.主要构件

上拉工具式悬挑脚手架的安装、支撑主要构件由工字钢、斜拉杆、花篮螺栓、高强螺栓以及剪力墙组成。如图10所示。

图10 上拉工具式悬挑脚手架构造简图

2.悬挑钢梁

用于制作悬挑承力架及纵向承力钢梁的热轧型钢、钢板等钢梁应按计算确定采用。型钢材质应符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235A级钢或《低合金高强度结构钢》GB/T1591中Q345级钢的规定。冷弯薄壁型钢的质量应符合《冷弯薄壁型钢结构技术规定》GB50018的规定。

3.螺栓

用于构件连接的螺栓应符合《六角头螺栓》GB/T5782的规定，其机械性能应符合《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.1的规定。锚固用螺栓的材质应采用HPB235或HPB300级光圆钢筋制作。其技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1的规定，不得采用冷加工钢筋制作。高强螺栓(8.8级M24)、M20拉杆、花蓝螺栓均需要检测合格，检测结果满足计算结果两倍受力要求。

4.拉杆

吊拉构件采用的M20拉杆，其技术性能应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1中HPB235或HPB300级钢筋的规定。

5.焊接材料

制作悬挑承力架及纵向承力钢梁的焊接材料应与主体金属材料的技术性能相适应。手工焊接采用的焊条应符合《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB/T5117和《热强钢焊条》GB/T 5118的规定，自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂应符合《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》GB/T5293和《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T 12470规定。

图11 上拉工具式悬挑脚手架完成效果图             图12 斜拉杆安装效果图

六、上拉工具式悬挑脚手架优势

传统悬挑外架需要使悬挑钢梁穿过外剪力墙，而此过程难以有效避开剪力墙内部钢筋结构，实际作业过程中需要对钢筋进行切割处理，这就导致墙体结构稳定性受到较大威胁。在实际施工时，施工单位需要在外墙上预留洞口，这种情况会使得后续修补工作量大幅提升，如果施工质量不合格还会引发渗漏等问题出现。

特别是对于装配式结构的叠合板，其现浇部分的混凝土厚度-般只有70mm左右，根据JGJ 130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》第6.10.8条规定：锚固位置设置在楼板上时，楼板的厚度不宜小于120mm。故PC叠合板图中需提前深化锚固悬挑钢梁的U形螺栓的具体定位以便在叠合板中预留穿U形螺栓的孔洞。对于预制外墙构件的装配式建筑，在墙体深化中还需提前在工字钢的排布进行确定，深化图中提前将预制墙体底部预留穿工字钢的洞口。在建筑物阳角部位一般都涉及有剪力墙安装，型钢悬挑梁一般进行扇形+搁置连梁布置，一方面悬挑梁悬挑长度较长，钢梁较多,容易产生冲突导致锚固段长度达不到1.25倍悬挑段长度的要求，另一方面锚固段产生的上拔力比较集中，使楼板产生较大的负弯矩,可能会导致楼板出现局部裂缝。

上拉工具式悬挑脚手架主要利用高强螺栓以及定型化钢梁将其固定于建筑结构主体之上，可以省略楼层板内设置锚固段的工序，这就使得其施工过程中所需工字钢量大幅降低，可节约55.56%左右的材料用量。同时，该设计在实际作业过程中所需预留孔洞相对较少,不会损坏装配式建筑的结构，无需对穿墙洞口进行二_次封堵，又可避免传统工字钢预埋件需要现场切割工作，有效杜绝楼层渗水、漏水隐患，确保工程质量。且预制外墙板与楼面有20 mm厚的座浆做法，传统悬挑钢梁可能导致座浆断开,对装配式结构稳定性造成一定影响，新型悬挑架锚固在结构边梁上，则不会受此影响。若悬挑型钢锚固部分为预制构件，则预制构件在工厂集中规范生产，构件出厂时强度已经达到设计要求。花篮式悬挑脚手架短肢钢梁、拉杆安装时锚固于成品预制构件中，传力可靠、有效减轻由于混凝土强度不足而弓|起的局部破坏。

七、结语

上拉工具式悬挑脚手架相比传统型钢悬挑脚手架，搭设和拆除过程轻量化，施工相对较为轻便，施工安全得到较好的保证。其主要材料均为定型化制作，可多次周转使用，主材损耗率极低，有效地降低成本，美观实用。且不影响室内装修，同时外墙修复也较为简单，避免了渗漏隐患，缩短施工工期，产生了很大的工期效益。该技术已有成熟的实际应用经验和理论计算基础，与装配式建筑结合，使现场的安全、质量及文明施工程度均得到了极大地提高。上拉工具式悬挑脚手架已大力推广，具有很好的市场应用前景。

参考文献

（1） 王志明. 花篮装配式悬挑脚手架施工技术探析[J]. 福建建设科技. 2022,(04),78_80+84

（3） 孔艳萍. 花篮拉杆工具式型钢悬挑脚手架施工技术[J]. 中国建筑金属结构. 2022,(03),76-77

（3） 李士兴. 钢拉杆悬挑脚手架在装配式结构中的应用[J]. 建筑施工. 2020,42(7):11947-1196.