高层建筑工程中的悬挑式外脚手架搭设施工技术

白会玲 甘肃古典建设集团有限公司工程师

随着社会的快速发展，越来越多复杂结构的高层建筑得以出现，对于建筑的施工提出了严峻的考验。在高层建筑工程中，为了确保施工的顺利进行，需要在施工过程中搭设外脚手架。现阶段来看，我国大部分高层建筑工程还在采用分段悬挑搭设的扣件式钢管脚手架。此种脚手架有其应用弊端，如搭设工艺以及技术较为复杂、施工载荷传递路线复杂等，对于施工的各个方面，包括施工人员安全性、施工质量、施工成本、施工效率等都具有严重影响，所以需要充分了解、掌握悬挑式脚手架搭设技术，为高层建筑的顺利施工提供保障。

1 悬挑式外脚手架概述

1.1 悬挑式外脚手架概念和特点

所谓的悬挑式外脚手架主要就是指在建筑结构主体外部承载脚手架载荷，属于全新悬梁脚手架。在目前的建筑工程中，此种脚手架更多应用于主体结构建设以及外墙装饰工程中，其有效应用能够确保工作人员的安全性。施工过程中，每个段落之间的搭设高度小于20 m[1]。在进行悬挑式外墙脚手架搭设时往往都会将悬挑梁或钢梁作为主承载结构，为了保证其承载安全性，会将其依附在钢筋混凝土构件上，并且采取优质钢管作为主体材料，利用螺栓对接头实施连接，严禁采用焊接的方式。

一般情况下都是利用钢扣件以及螺栓等对悬挑式外脚手架进行连接，对于关键性位置要实施必要的加固[2]。此种脚手架具有较高的安全性、适应性以及灵活性，越来越受到施工单位的青睐。同时此种脚手架能够多次进行使用，防止施工所产生的材料浪费，有效减小施工成本，提升建筑工程效益。

1.2 悬挑式外脚手架结构形式

随着城市化进程的不断加快，城市土地供应量逐渐缩小，建筑逐渐向着更高的空间发展。在此背景下，悬挑式外脚手架在施工时能够更显优势。另外，现代社会对于环保节能方面也有了更高的要求，特别是对于能耗较高的建筑领域来说，更是要求其快速向着节能、环保的方向发展。因此，建筑施工中以节能环保为主的工程设备逐渐成为各方的选择偏好。

悬挑式外脚手架由于具有多次利用、施工简便等特点成为了高层建筑工程施工中最为主要的设备，越来越多的应用到了高层建筑施工中[3]。总的来说，悬挑式外脚手架结构主要包括4 种形式，分别为挑梁式、挑拉式、撑拉结合式和挑撑式。其中，挑梁式为悬挑式外脚手架最主要的搭建形式，采用型钢为材料进行搭设。

2 悬挑式外脚手架搭设和拆除的关键点

2.1 脚手架搭设的关键点

外脚手架搭设的基本流程为：进行工字钢以及吊环加工→进行吊环的预埋→进行工字钢的架设→通过木楔进行工字钢以及钢管的加固→搭设双排钢管架→实施拉杆加固→进行架板的铺设以及相应安全措施验收。

（1）搭设的过程中，一般情况下都是将悬挑脚手架设置在20 m 左右，若是达不到此标准就要设置相应的分段卸载设备，从而保障搭设质量以及可靠性，进而保障施工的安全性和便利性。

（2）在脚手架主节点设置过程中，为了保障其安全性，需要进行横向水平杆设置，并且采用直角方式将横向水平杆和扣件紧密连接。

（3）为了保证脚手架的安全性，一定要设置纵横向扫地杆，其中横向扫地杆要通过直角扣件设置在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上，纵向扫地杆也要采用直角扣件固定到立杆上，确保其和底座距离不高于200 mm。若是立杆基础高度有所差异，那么一定要保证位于高处的纵向扫地杆向位于低处延长两跨和立杆固定，确保高低差不高于1 m。

（4）在对立杆进行接长时，除了顶层、顶部可以采取搭接的方式之外，其他所有部分都要对接口实施连接[4]。同时要利用连墙件将立杆紧固连接到建筑物上，也要保证连墙件具有较强的承载性能。另外，要保证脚手板和架体的可靠连接，防止发生倾覆问题。

（5）为了确保搭设安全性，需要通过密目网对悬挑脚手架外侧立面进行安全防护，必要情况下可以在密目网外部设置钢丝网。同时，也要通过设置安全通道以及斜道等来确保人员安全。在进行脚手架搭设时需要按照施工进度来进行，连墙件以及剪力撑等也要随着立杆、纵横水平杆等同时搭设，严格控制搭设高度，确保一次搭设高度不能超过相邻连墙件之上两步。

2.2 脚手架的拆除关键点

在脚手架工程施工过程中，拆除工作是非常主要的环节之一，建筑工程施工完毕后要立即将脚手架拆除掉。以往拆除脚手架过程中存在着一定的危险性以及相关隐患，所以要采取针对性措施进行应对。

首先，在正式拆除前一定要对建筑工程进行彻底的有效清洁，同时遵照工程质量标准实施审核。另外，在进行工作时一定要定期对脚手架进行全方位检查，保证脚手架不存在安全隐患，若是发现了拆除脚手架时可能存在的安全问题一定要第一时间对其实施整改以及加固，从而确保在拆除脚手架时不会产生危险问题。

其次，要对脚手架拆除过程中的相关工作人员（包括具体施工人员、检查人员、监护人员等）实施彻底的交底，重点包括拆除范围、拆除数量、拆除顺序以及拆除方法等。特别是加强相关运输设备的使用情况，同时要对具体工作进行科学指挥。

最后，在进行脚手架拆除工作时往往是在垂直方向共同实施，所以在实施过程中要预先做好其他垂直方向的工作。另外，为了保证安全性，需要在拆除区域周边标识出危险区域，树立明显的标识，并防止无关人员随意进出。

3 工程具体案例分析

3.1 工程概况

某高层建筑三期工程包括4 栋建筑（10#、11#、12#、13#），总体建筑面积达113 389 m2，为框架—剪力墙结构，基设计为钢筋混凝土预制桩，使用年限50 年，建筑抗震按丙类设计[5]。由于该建筑为商业+高层住宅楼，每个单体工程都具有比较多的凸窗，外部载荷复杂，大大增加了架体节点的施工处理难度。因此，案例工程应将细部构造处理作为悬挑外脚手架搭设施工质量控制的重点。

3.2 悬挑式外脚手架搭设关键点

3.2.1 搭设控制关键点

（1）要在墙体预留大孔洞穿透工字钢（采用3 m 长工字钢、按照1.5 m 间距进行），保证工字钢和外墙面相垂直且伸出1.5 m，并且要确保工字钢内部伸入到预埋吊环（固定在混凝土板内部）中，利用木楔将其固定。为确保外架结构具有较好的刚度以及稳定性，可以在工字钢两侧加设钢管和扣件，再利用钢丝绳进行绑定加固。

完成工字钢设置后，将两根扫地杆横向设置在上表面，并与墙体保持0.5 m和1.4 m 的距离，在扫地杆上架设双排钢管架（两者相距1.5 m）。进行下断层材料拆除时，一定要确保在上隔断层搭设完成后才能实施。为了保证稳定性，外排架上每相隔5 跨就要进行竖向剪力撑的设置，确保斜杆和地面呈50°～60°的夹角。拆除过程中需要先在距离外墙2 ～2.5 m 范围内设置安全防护栏，确保拆除过程的安全性。图1 为脚手架立杆与挑架的连接示意。

图1 脚手架立杆与挑架的连接示意

（2）根据建筑的具体结构，可以将拉钢索用钢筋环预埋在5、9、13、17 等不同楼层的顶板位置，要将钢丝绳钢索的其中一头固定在距离工字钢悬挑端头10 cm 的位置，而另一头固定到结构框架的梁顶位置。完成混凝土浇筑3 d 或者拆模2 d 后要通过钢丝绳倒链收紧工字钢底以及立杆节点，利用花篮螺丝将卡头位置固定，并且在进行双排架的搭设作业时一定要在确保立杆、工字钢等不脱离的基础上继续收紧钢丝绳。

（3）完成工字钢支座安装后，要遵照设计标准实施相应部分的搭设，包括脚手架立杆、水平杆、扫地杆、连墙杆等。对于立杆来说，要严格控制其纵横距离以及步距分别为1.5 m、0.8 m、2.0 m，同时为了确保脚手架的性能稳定性，在底部位置要采用长度有所差异的钢管实施拼接，并且要保证接头在高度方向错位50 cm 之上，避免在同步同跨内出现相邻的接头。另外，立杆底部工字钢上要焊有钢筋头，并且设置纵横向扫地杆。

（4）要在脚手架的外侧立面连续设置剪力撑，利用搭接的方式对斜杆进行接长。为了确保斜杆的稳定性，一旦所搭接的斜杆长度大于1 m，就要采用旋转扣件（至少3 个）将其固定。利用旋转扣件将剪力撑斜杆固定到横向水平杆外部端头位置，需要注意的是，务必要控制扣件中心线和主节点距离小于15 cm，同时也要保证剪力撑宽度在4 跨以上，其斜杆和地面呈50°左右的角度。

3.2.2 材料的选择

根据此工程具体情况，采用性能满足《直缝电焊钢管》（GB/T 13793—2016）相关标准的常规钢管即可，重点在于一定要确保钢管材料表面的光洁性，严禁产生质量问题，如毛刺、裂缝、结疤、锈蚀等，同时在正式进行施工前加强现场的质量检验，保证钢管的关键参数指标（内外径、壁厚、弯曲变形等）控制在设计标准范围内，并通过涂刷防锈漆的方式进行保护[6]。

对于高层建筑来说，悬挑式脚手架搭设时不但对钢管材料要求较高，同时对于扣件材料也有较高要求，一定要保证其满足《钢管脚手架扣件》的标准规范。在扣件材料进入到施工现场后要对其进行抽样检查，在实际使用时要对其进行仔细挑选，采用高质量扣件。如在施工时出现螺栓紧扭力矩超过35 kN.m 的情况，则一定要避免扣件被破坏[7]。

3.2.3 稳定以及安全性验算

（1）本工程悬挑式外脚手架搭设施工过程中的工字钢间距为1.5 m，钢管架搭设高度为15.5 m，Ф48 钢管设计重量为40.5 N/m，扣件重量为10 N/个，规格3.0 m×25.0 m（长×宽）竹板架重量为80 N/个，施工荷载2 700 N/m2的情况下，若超载系数为2.0，动力系数为1.3，则工字钢所承受的竖向荷载W为：

式中：W1为钢管重量，取3 564 N；W2为附加载荷，取2 650 N；W3为扣件重量，取245 N；W4为竹板架重量，取460 N。以上述指标计算所得工字钢承受竖向载荷为17 989.4 N。对于悬挑构件来说，其弯矩极限值出现在支座位置，弯曲强度的计算公式为：

式中：Mx、My分别表示截面绕x轴以及y轴的弯矩，分别取150 KN˙m、120 KN˙m；Wnx、Wny分别表示x轴以及y轴净截面模量，可以查表得到其具体值为102 N/cm²；rx、ry分别表示截面塑性指数，取1。以上述指标进行工字钢弯曲强度计算得出结果为148.24 N/mm²。此工程主要采用的为3 号工字钢（抗弯轻度215 N/mm²），高于弯曲强度计算值，说明工字钢即使受到最大施工载荷作用也具有足够的安全性[8]。

（2）钢丝绳的强度验算。悬挑架工字钢端部采用钢丝绳进行固定，钢丝绳与外墙呈60°以上夹角，其设计安全系数为3.5，并且破裂拉力换算系数设定为0.85。此钢丝绳允许最大承载拉力计算所得为125 kN，满足设计标准规定。

4 结语

目前，悬挑式外脚手架的应用越来越广泛，在脚手架搭设过程中要严格把控施工质量，并定时对其进行检查和维护，确保建筑工程的安全性。悬挑式外脚手架不但可以应对各种高度外脚手架搭设需求，同时也可以按照施工具体需求进行单独拆除，能够适用在不同类型高层建筑结构施工方面。本文主要阐述了悬挑式外脚手架搭设施工技术方面的内容，以期为高层建筑施工提供良好的参考和帮助。