建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨

随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法

建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨

【摘要】 随着高层建筑的日趋增多，悬挑脚手架应用也越来越多广泛，笔者根据多年安全管理经验，对发现的各类问题进行总结归纳后，提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法。

【关键词】 悬挑脚手架 安全

在高层建筑施工中，传统落地式钢管脚手架已不能很好的发挥辅助施工的作用，悬挑式脚手架因具有构造简单、投入低、周转快等优点，使用频率越来越高。然而，笔者在审查悬挑脚手架安全专项施工方案和日常安全检查过程中，发现不少企业技术管理人员对悬挑脚手架在认识上还存在一些误区，在悬挑脚手架的设计、安装和使用过程中，存在一些不可忽视的问题。现对这些问题进行归纳总结分析，提出一些看法和建议，供读者参考。

悬挑脚手架按悬挑支撑构件所用的材料不同，可分为扣件式钢管悬挑结构和型钢悬挑结构。扣件式钢管悬挑结构在斜撑安装时很容易发生偏位，当斜撑偏离主节点距离较大时，纵向水平杆产生过大的弯曲变形，而且在脚手架使用过程中，支撑钢管容易被作业人员随意拆除，脚手架安全性、可靠性比较差，我国部分地区（如江苏）已禁止使用，故下面仅对型钢悬挑结构进行讨论。

1 关于悬挑脚手架的结构形式

1、型钢悬挑脚手架

结构形式一般有悬臂梁

式、斜拉式、斜撑式及

复合式几种（见图1.1），

当型钢悬挑结构构件的

间距与脚手架立杆的纵

向间距不相等时，可沿

脚手架立杆底部设置纵

向钢梁。

悬臂梁式 斜拉式 斜撑式

图1.1 型钢悬挑脚手架结构构造

2、型钢悬挑脚手架的力学模型

（图1.2）：

悬臂梁式 斜拉式 斜撑式

图1.2 型钢悬挑脚手架的力学模型

3、型钢悬挑脚手架的主要特点：

（1）悬臂梁式结构：优点是构造简单、搭设方便，悬挑型钢仅受竖向作用力，不必考虑其水平方向约束，缺点是型钢较长、用钢量大、成本高。

（2）斜拉式结构：优点是造价较低，缺点是钢丝绳特性决定其存在一定缺陷

随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法

（将在下面讨论），设置斜拉杆后对脚手架施工作业会造成一定影响。

（3）斜撑式结构：优点是能承受较大外荷载，缺点是用钢量较大，竖向荷载经三角形支架传递，在支座位置产生水平作用力，需要额外施加水平约束。

综合上述各种型钢悬挑结构优缺点，笔者认为悬臂梁式结构构造简单、受力明确，设计时一般应首先考虑采用悬臂梁式结构，在一些特殊部位，如阳角处、悬臂端长度较大位置等可在悬臂梁下加设型钢支撑，提高悬挑结构支撑单元的稳定性，不宜采用钢丝绳等柔性材料作为受拉构件。

2 关于斜拉钢丝绳

斜拉杆一般采用钢丝绳，斜拉钢丝绳主要存在以下缺点：

1、偏心问题。由于构造原因，钢丝绳受力后拉结点往往偏于型钢的一侧，脚手架立杆一般设置在型钢截面中心，两者存在一定偏心距，使构件产生扭转。

2、固接端断丝问题。钢丝绳直径一般为12～18mm，实际安装时，固接端钢丝绳弯曲半径往往设置过小，钢丝绳受力后在固接端处容易出现过多断丝。

3、受力不均衡。因钢丝绳固接端的屈曲余量、钢丝绳的伸长率、锚固位置和锚环变形等因素，即使采用调紧装置，也难以保证各根钢丝绳都能按照设计意图均衡受力。

4、钢丝绳的伸长率大。在承受相同荷载的情况下，钢丝绳的伸长率远远大于悬挑型钢的变形，当钢丝绳达到设计抗力时，悬挑脚手架早已进入不安全状态。

5、钢丝绳是一种柔性材料，不能抵御台风、龙卷风等产生的上翻流作用。

6、钢丝绳必须在上一层楼面（锚固部位）结构混凝土强度达到要求时才能设置，将出现脚手架搭设滞后的问题。

因此，笔者认为不宜采用钢丝绳作为斜拉杆件。

3 关于悬挑构件的截面选型

脚手架搭设时，立杆一般设置在型钢上翼缘宽度中部，常见的型钢截面形式有槽形和工字形两种。工字形截面双轴对称，立杆位置和中性轴重合，受力合理。槽形截面立杆作用于截面宽度中心，与中性轴存在一定偏心距，构件成为弯扭构件，而在脚手架方案设计中一般均未考虑扭矩的影响，同时由于立杆位置在截面开口方向，翼缘在集中力作用下，易产生横向弯曲变形。因此，笔者建议在悬挑构件截面选型时，应尽量选用双轴对称截面（如工字形、口形）；当受条件限制，不得不使用非对称截面时，应在立杆位置增设加强肋，改善构件的受力性能。

4 关于立杆与悬挑构件的连接

脚手架立杆与型钢悬挑结构的可靠连接是保证架体安全的重要措施之一。目前常见的做法是，在悬挑构件上焊接Φ25左右的短钢筋作为定位件，固定立杆的平面位置。这种做法主要存在两个问题：一是Φ25短钢筋与立杆钢管之间存在16mm左右的间隙，存在立杆偏移的可能；二是只能控制立杆的平面位置，没有抵抗上翻流作用的能力。所以，笔者建议定位件外径应在35mm左右为宜，并在脚手架立杆底部增设竖向约束，抵御风荷载的上翻流作用。

5 关于型钢悬挑构件与建筑物主体结构的连接

悬挑脚手架通过型钢悬挑构件附着在建筑物主体结构上，型钢悬挑构件与主体结构之间常见的连接方法有螺栓连接法、预埋锚筋法、预埋铁件法等。

1、螺栓连接法（见图

5.1）：连接螺栓即可预埋设置，

也可在砼楼面浇筑时预留螺栓

孔，插入对接螺栓。

随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法

图5.1 螺栓连接法

2、预埋锚筋法（见图

5.2）：①楼面结构浇注时预埋

钢筋环，安装型钢时用木楔打

紧，或加焊门形钢筋。②楼面

结构浇注时预埋锚筋，安装型

图5.2 预埋锚筋法 钢时将锚筋折弯，并焊接牢固。

3、预埋铁件法：在楼面结构混凝土浇筑时预埋铁件，与型钢构件用电焊固定。 几种连接方式的比较：

1、螺栓连接法。由于是通过螺栓紧固件将型钢构件固定在主体结构上，连接安全可靠，受理明确，但制作螺栓较繁琐且费用高，采用对穿螺栓连接，螺栓可回收利用，可节约螺栓制作成本，但要增加预留洞口或钻孔而产生的费用。

2、预埋锚筋法。采用木楔打紧钢筋环与型钢之间间隙，方法简单，具有一定的紧固力，但木材抗压强度较低，受力后会产生较大变形，且木楔容易被工人取下；采用加焊门形钢筋压住型钢构件，工序较多，且焊接是立焊，焊接质量难以得到保证；采用锚筋后弯焊接，方法简单，有一定紧固力，焊接为水平搭接焊，可靠性比加焊门形钢筋稍高。预埋锚筋法的共同缺点是锚筋不能再回收利用。 笔者在日常安全检查中发现，少数施工企业

为贪图方便，直接将钢筋环折弯来压紧型钢（见

图5.3），这种方法表面上看可使锚筋与型钢紧密

结合，但当钢筋环受力后极易被拉直，对脚手架

图 5.3 安全非常不利。

3、预埋铁件法。一般采用预埋铁件与型钢焊接固定，安全可靠，但预埋铁件不能回收，加上拆除时钢构件割除后会发生长度缩短或截面缺损，材料成本较高，而且现场焊接工程量较大，焊缝质量难以控制。

比较上述几种做法，笔者认为，型钢悬挑构件与主体结构之间采用螺栓连结较好，预埋“┛┗”形锚筋，在安装悬挑构件时再进行弯折、焊接的方法次之，推荐使用对穿螺栓连结，禁止采用预埋“门”形钢筋用木楔打紧和将钢筋锚环折弯压紧型钢的方法。

6 关于悬挑脚手架连墙件

脚手架的架体宽度（横距）远小于架体高度和长度，自身稳定性很差，必须依靠连墙件保持架体稳定和传递风荷载作用力。悬挑脚手架一般用于高层建筑，风荷载从低到高变化较大，笔者在审查方案和现场检查时发现，很多项目中连墙件间距在整个建筑全高内均相同，经济性比较差。笔者认为：不同悬挑段连墙件间距应分别进行设计计算，为便于施工和管理，同一悬挑段内连墙件间距应保持一致。一般情况下，高度＜40米的悬挑脚手架连墙件间距应不大于二步三跨，高度≥40米的脚手架连墙件间距应不大于二步二跨，对于离地高度≥40米的脚手架连墙件除应考虑承受水平风荷载的作用外，还应考虑抵抗风上翻流的作用。

7 关于悬挑构件的重复利用问题

悬挑脚手架设计，除应考虑安全性以外，还应考虑经济性，通过标准化设计，使悬挑支撑构件成为一种“工具”，实现安全性和经济性的统一是可能的。首先应克服“临时”观念，从悬挑结构形式、节点构造等方面，按照“工具”这一概念进行精心设计和制作，使悬挑构件成为通用性强、拆装方便、安全可靠的工具式装备，提高悬挑脚手架的利用率，降低使用成本，同时构件经过多次重复使用后，

随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法

应适当降低脚手架悬挑高度、减少使用荷载，确保悬挑脚手架的使用安全。

8 关于荷载

作用于悬挑脚手架的荷载可分为永久荷载和可变荷载，永久荷载包括：脚手架架体结构自重、构配件（脚手板、挡脚板、栏杆、安全网等）自重和悬挑结构自重三部分；可变荷载包括：施工荷载和风荷载等。荷载取值一般按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）取用，笔者认为：悬挑结构比较敏感，荷载取值的大小直接关系到结构的安全性和方案的经济性，当实际情况与规范出入较大时，应进行必要的调整。

8.1 构件自重

1、钢管自重：目前市场上脚手架钢管的壁厚一般都达不到规范规定的3.5mm，经现场实测大部分在2.2~2.8mm之间，最薄的仅2.0mm，笔者见到的采用非标准壁厚钢管搭设的悬挑脚手架方案中，基本上都仅对钢管截面特性作了调整，对脚手架每米立杆自重标准值仍按照JGJ130规程取值。钢管作为构成脚手架架体的主要材料，其壁厚对架体结构自重影响较大，在悬挑脚手架中，架体自重对悬挑型钢的影响更为重要，所以笔者认为采用非标准壁厚的钢管时，要同时调整钢管的截面力学特性和每米立杆承受的脚手架结构自重值。还需要引起注意的是，JGJ130规程中附录表A.1中脚手架每米立杆承受的结构自重是按北方地区做法计算的，仅考虑了主节点处的两根大横杆，而南方地区普遍采用竹笆板，需要在架体内增设两根大横杆，故脚手架结构自重应作相应调整。

2、脚手板自重：我国南方地区一般采用竹笆板作为架体内部（内外立杆之间）的脚手板，只有在靠墙体一侧的小横杆挑头部位采用木脚手板、钢脚手板和竹串板。现行JGJ130规程对竹笆板自重取值未作明确规定，故很多施工企业参照竹串板取0.35 kN/m2，但事实上竹笆板与竹串板的构造不同，重量差距甚大，笔者调查了7个工地250片自然干燥和完全湿润状态下竹笆板，建议竹笆板自重标准值取0.06—0.1kN/m2为宜。

8.2 施工荷载

应根据实际使用要求进行计算，一般不宜小于一层结构施工和一层装饰施工的荷载。但对于幕墙（特别是石材幕墙）的施工，其荷载取值不应直接套用装饰施工的荷载取值，应按实际情况采用，曾经有过石幕墙施工中因超载造成落地式钢管脚手架倒塌的事故，应吸取教训。

8.3 风荷载

1、高度变化系数：笔者调查发现，很多施工企业在复核立杆稳定性时，为计算方便和偏于安全考虑，一般取脚手架最高处风荷载产生的弯矩和脚手架最底处立杆轴力进行计算，经济性比较差，笔者对不同搭设高度、不同离地高度、不同地区、不同地面粗糙度等条件下的脚手架进行了大量演算，经分析比较，笔者认为，对于架体高度在24米以下的脚手架，取每一悬挑段的底步架复核立杆稳定性可以满足安全要求，即风荷载高度变化系数和立杆承受的架体结构自重均按底步架相应高度取值。但在计算连墙件承载力时，风荷载高度变化系数应按每一悬挑段的最高处取值。

2、挡风系数：目前施工现场脚手架基本上都满挂安全网，其挡风系数计算公式应为 1 2 1 2，其中 1为敞开式脚手架的挡风系数，JGJ130规程中对“敞1.2

开式脚手架”的定义是“仅设有作业层栏杆和挡脚板，无其他遮挡设施的脚手架”，故该规程在计算敞开式脚手架的挡风系数时未考虑栏杆和挡脚板的挡风面积，而

随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法

目前工程中的脚手架一般在每个步架均要设置两道防护栏杆，其挡风面积将近增加了一倍，所以JGJ130规程附录表A.3敞开式脚手架挡风系数应按实际情况进行调整； 2为密目安全立网的挡风系数，按生产厂家提供的数据计算，常用的2000目安全网的挡风系数为0.841。笔者发现，较多企业按 1 2计算挡风系数（计

算偏于安全，对结果影响不大，某种程度上将允许按此计算），但也有部分企业直接取 1或 2，应引起重视。

9 关于结构重要性系数

《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068按结构破坏后可能产生的后果，将建筑结构的安全等级分为三级，1级破坏后果很严重，2级破坏后果严重，3级破坏后果不严重。笔者认为，悬挑脚手架虽为临时结构，但根据所处的地理位置不同，其破坏后产生的后果（人身安全及社会影响）是不同的，人流密集区域、闹市区、繁华地段沿街建筑悬挑脚手架的结构重要性系数应高于空旷地区，笔者建议前者的脚手架重要性系数应取1.1，后者脚手架重要性可取1.0。

10 关于与悬挑脚手架有关的主体结构承载力问题

悬挑脚手架是以建筑物主体结构为支承的，在悬挑脚手架的作用下，主体结构是否会产生过大的变形、出现裂缝、承载力不足等，是悬挑脚手架设计中必须考虑的问题，必要时应请原结构设计单位复核。建筑物的悬挑构件等敏感构件，不宜用作悬挑脚手架的支承，可采用挑梁加斜撑的方法加以解决。在实际工程中，大部分悬挑脚手架设计方案均未对上述问题进行复核。