型钢悬挑梁式脚手架基础的设计与施工措施

冀文冬（山西晋建集团五建有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

1.1 建筑施工概况

本工程为汇景新城项目3#楼，建筑面积为12720.01m2，地下二层、地上十七层，剪力墙结构，设计使用年限50 年，抗震设防烈度为8 度，标准层层高为3m，建筑总高度52.1m，室内外高差0.6m。

1.2 型钢悬挑梁式脚手架专项工程概况

本工程外脚手架采用悬挑架和落地架两种，均为扣件式钢管脚手架。具体如下：

（1）主体1层顶板以下采用双排钢管落地脚手架。

（2）1 层顶板及以上采用分段悬挑梁式脚手架，投入两套型号为16a的工字钢挑梁。1层顶板（2层地面）开始悬挑，每6 层进行一次悬挑，第一次悬挑为2 层地面至7 层顶板，第二次悬挑为8 层地面至13 层顶板，第三次悬挑为14层地面至顶层。分段悬挑高度均不超过20m，表1为悬挑双排扣件式脚手架参数。

表1 悬挑双排扣件式脚手架参数

2 脚手架基础用材料选择

（1）型钢水平悬挑采用16a 号工字钢，采用直径16mm预埋钢筋环固定悬挑水平钢梁，钢筋环按照钢筋锚固要求锚入楼板。工字钢与预埋钢筋环之间用木楔打紧，木楔端部采用铁钉或点焊钢筋头，以防木楔松动。工字钢梁上设置固定连接棒与钢管立杆连接，连接棒选用直径25mm 的钢筋，长度不应小于200mm，与工字钢梁焊接牢固。

（2）加强对锻铸造扣件的管理。进场扣件应符合GB15831《钢管脚手架扣件》的规定，不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造表面缺陷，钢管螺栓拧紧力矩达65N·m时不得破坏。扣件需进行进场的外观检验和实验室复检，对进场的十字扣件、对接扣件和旋转扣件等需进行复检，试验结果满足设计要求后方可使用，搭设架子前应进行保养。

（3）使用的其他材料如钢管、安全网等应符合相关规定。

3 施工工艺技术

3.1 脚手架技术参数

脚手架技术参数见表2。

表2 技术参数

3.2 工艺流程

预埋钢筋环→混凝土浇筑→悬挑工字钢→工字钢固定→搭设第一步纵向水平杆（扫地杆）→搭设立杆→设置第一步横向水平杆（扫地杆）→纵向水平杆→横向水平杆→搭设护身杆→搭设剪刀撑→设置连墙件→铺设脚手板→固定安全网。

3.3 施工方法

悬挑脚手架除架体基础与落地式脚手架不同外，其他杆件的布置要求与落地式脚手架基本相同，本文主要讲述型钢悬挑梁式脚手架基础的设置，即根据脚手架立杆的位置，定好立杆下方悬挑工字钢的设置位置，即定距定位。根据楼座外观，在楼座平面图中提前画出立杆的位置，根据立杆的位置，排布出悬挑工字钢的设置位置，根据工字钢的位置，将预埋环设置到位。

3.3.1 普通部位工字钢的设置

普通部位指的是可以通过工字钢外悬挑，内、外立杆可直接支撑在工字钢上，即每一跨可设置一根工字钢挑梁，无须采用叠梁、下支撑等方式设置的部位，需满足如下基本要求：

（1）混凝土楼板厚度大于100mm，混凝土强度不应低于20MPa。

（2）工字钢截面高度大于160mm，需有合格的出场报告和复检报告。

（3）外悬挑长度不应超过3m，应满足锚固长度的要求，即锚固段长度应大于悬挑段的1.25 倍。工字钢出厂为9m 整料，施工现场一般将其裁剪为3 根3m、2 根4.5m 或3m、6m 各一根，故市面上存在的大量为3m、4.5m 和6m 模数。若悬挑长度超过3m，锚固长度需达到3.75m，一方面楼面上无3.75m的锚固长度，另一方面用6.75m 的工字钢不经济；特别注意的是，外伸阳台和悬挑楼板不得作为悬挑支承点，外伸阳台宽度和悬挑楼板宽度算在外悬挑长度中计算。

（4）锚固工字钢的U 形钢筋环或螺栓直径不应小于16mm，需有合格的出场报告和复检报告。

满足以上要求后，根据现场实际参数完成大横杆的计算（均布荷载值、抗弯强度、挠度）、小横杆的计算（均布荷载值、抗弯强度、挠度）、扣件抗滑力的计算、脚手架荷载标准值、立杆的稳定性计算（考虑风荷载和不考虑风荷载）、连墙件的计算、悬挑梁的计算（受力计算、整体稳定性计算）、锚固段与楼板连接的计算（若采用钢筋拉环，计算拉环强度；若采用螺栓，计算螺栓黏结力锚固强度和混凝土局部承压）。计算合格后，方可采用悬挑工字钢的形式进行施工。具体步骤如下：

（1）根据建筑物结构平面图，沿建筑物四周将拟设置立杆的部位根据脚手架跨度1.5m 的要求标记出，切记注意卸料平台部位、施工升降机拟安装部位的立杆跨度，需根据现场实际尺寸设置。

（2）根据立杆排布位置，在平面图中画出悬挑工字钢的设置位置。特别标注出每根工字钢的外悬挑长度、内锚固长度、工字钢所在的水平位置等。

（3）加工钢筋预埋环或购买预埋螺栓。悬挑工字钢与主体结构之间常用的连接方法有非预埋螺栓连接法、预埋U型钢筋法、预埋螺栓法等。特别注意加工或购买的预埋环需满足钢筋伸入混凝土的锚固长度的要求，预埋环的整体高度不得小于楼板厚度和工字钢高度的总和。

（4）待顶板钢筋底筋铺设完成后，进行钢筋预埋环的设置。每根悬挑工字钢需设置至少3 个预埋环。在外伸支座部位设置一个定位环，保证工字钢不左右晃动，在锚固端尾200mm、400mm处各设置一个钢筋预埋环，与楼板结构钢筋焊接或绑扎牢固，如图1所示。

图1 穿墙与不穿墙预埋环设置

（5）混凝土浇筑过程中，需加强过程检查，保证预埋环不被破坏或移位。

（6）混凝土浇筑完成后设置工字钢。逐个检查预埋环的位置是否有位移，有位移的需进行整改。逐个将工字钢放置在定位环中固定到位，当采用螺栓压板固定时，钢压板尺寸不应小于100mm×10mm（宽×厚），用双螺母拧紧；当采用螺栓角钢压板固定时，角钢的规格不应小于63mm×63mm×6mm，用双螺母拧紧。当采用钢筋预埋环时，用钢楔或硬木楔紧，即悬挑工字钢与预埋环应紧固，严禁悬挑工字钢晃动，做法如图2～图4所示。

图2 预埋螺栓基础

图3 非预埋螺栓基础

图4 预埋U型环基础（整环）

（7）为保证架体的稳固，脚手架立杆应与悬挑工字钢之间有可靠的定位，保证立杆不滑动或窜动，确保架体的稳固。搭设立杆前，需在工字钢上焊接牢固直径不应小于25mm、长度不应小于200mm的定位钢筋或短管，定位点距工字钢端部不少于100mm。搭设立杆时，立杆需插入定位钢筋内。

（8）外悬挑的工字钢前端需有吊拉卸荷措施。采用钢丝绳（直径14mm 以上）或钢拉杆与上一层建筑结构斜拉结，钢丝绳、钢拉杆不参与受力计算，只是卸荷措施。与建筑结构拉结的吊环应使用HPB300级钢筋，直径不宜小于20mm。如图5所示。

图5 工字钢设置立面图

（9）以上设置完成后，开始搭设基础架体。将第一道纵向水平杆（纵向扫地杆）沿纵向放置在多跨工字钢上，搭设立杆，立杆与纵向水平杆连接，而后设置第一道横向水平杆（横向扫地杆）。在此部位需特别注意，纵向水平杆的对接接头需相互错开，不得在同步同跨内，扫地杆要求纵向在上、横向在下，横向水平杆与工字钢的距离为200mm。

3.3.2 特殊部位工字钢的设置

特殊部位指的是转角处、楼梯间、电梯间等，由于位置的限制，此部位无法对悬挑工字钢的锚固端进行锚固，需要单独进行叠梁或下支撑的方式进行设置。此设置方法标准规范中无详细介绍，就需进行单独计算。首先排布特殊部位工字钢，而后排布其余部位工字钢。本文主要介绍以下3种设置方法。

（1）采用联梁（重叠梁）形式设置（转角部位、无法单独设置外挑工字钢部位）

采用联梁连接形式，需明确以下参数：①主梁截面尺寸；②次梁截面尺寸；③主梁间距与立杆间距的倍数关系；④连接螺栓尺寸；⑤其他荷载等参数，用计算软件计算。

设置联梁时，必须保证主次梁连接部位的稳固，可采用焊接或螺栓连接等形式连接，另需按照集中荷载作用下的简支梁对联梁进行计算。

（2）采用下支撑方式设置（转角部位、阳台部位预埋件焊接型钢三脚架形式）

如图6 所示，采用下支撑方式，水平阳角型钢采用焊接预埋件连接，计算条件为一端固支的连续梁。

图6 下支撑方式立面图

需明确以下参数：①阳角工字钢截面尺寸、长度；②支撑材料选择（角钢、槽钢、钢管、工字钢等）；③内、外侧联梁传递支座力；④支杆上支点（主梁处支点）与建筑物角点的距离（水平距离）；⑤支杆下支点（建筑物支点）与建筑物角点的距离（垂直距离）。

需开展型钢受力计算、型钢整体稳定性计算、支杆的强度计算和型钢与建筑物连接的计算。

（3）采用上拉方式设置（转角部位）

采用上拉方式，水平阳角型钢采用焊接建筑物预埋件连接，计算条件为一端固支的连续梁。

需明确以下参数：①阳角工字钢截面尺寸、长度；②拉杆材料选择（钢丝绳等）型号、公称抗拉强度；③内、外侧联梁传递支座力；④拉杆上支点（主梁处支点）与建筑物角点的距离（水平距离）；⑤拉杆下支点（建筑物支点）与建筑物角点的距离（垂直距离）。

需开展型钢受力计算、型钢整体稳定性计算、拉绳强度计算和型钢与建筑物连接的计算。

4 脚手架基础的验收

悬挑脚手架的验收不同于其他脚手架，需对脚手架基础进行专项验收，基础验收合格后，方可进行下一步的搭设作业。验收过程分预埋环的验收、材料的验收和搭设的验收三部分。

4.1 预埋环的验收

若采用预埋环的基础类型，则需对预埋环设置位置、距离工字钢锚固端部的尺寸（不得小于200mm）、预埋坏是否设置在顶板钢筋底筋下等进行检查，且加强对混凝土浇筑过程的监护，保证预埋环位置不扰动。

4.2 基础用材料的验收

搭设架体使用的预埋环（钢筋、螺栓、压板、螺母）、工字钢等材料，要求有出场合格证并进行进场复检，合格的材料方可使用。

4.3 基础施工过程的验收

待混凝土浇筑完成且混凝土强度等级达到要求时，需对工字钢与预埋环之间的稳固情况、工字钢端部定位筋的设置、主次梁的连接等进行专项验收，验收合格后方可进行下一步的搭设工作。

4.4 验收人员

悬挑式脚手架作为危险性较大的分部分项工程，架体基础的验收也需按照危大工程的要求进行专项验收，验收人员包括总包单位技术负责人、项目负责人、项目技术负责人、方案编制人员、项目专职安全员等，监理单位总监理工程师和架体搭设人员也需参加验收。

5 结语

本文主要对型钢悬挑脚手架悬挑工字钢与主体结构之间常用的预埋螺栓连接法、预埋U型钢筋法、预埋螺栓法的预埋做法做了探讨，对进一步加强悬挑脚手架基础的稳固性、安全性具有一定的参考价值。