賈宇，孔祥輝，張大勇

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100070）

1 引言

桁架式懸挑外防護(hù)架、工具式三角懸挑架、附著式升降電動腳手架、電動升降平臺及雙排落地式腳手架等，為當(dāng)前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工安裝中較為常用的幾種外防護(hù)體系，其中，桁架式懸挑外防護(hù)架有著更為理想的應(yīng)用優(yōu)勢，值得進(jìn)行深入探究。

2 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架的構(gòu)造設(shè)計

桁架式懸挑外防護(hù)架在高層裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用更為頻繁，其主要構(gòu)件包含連接件、防護(hù)網(wǎng)、U形鋼筋、型鋼梁、雙排腳手架、卸荷鋼絲繩、穿墻螺栓、桁架式型鋼架等，單層桁架可以承擔(dān)多層外防護(hù)架體，受力明確且結(jié)構(gòu)相對簡單，對現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件的施工影響較小，不需要進(jìn)行多次起重機(jī)吊裝處理，因此，有著更為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

3 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架施工驗(yàn)算

3.1 基本規(guī)定與要求分析

上部雙排腳手架、型鋼梁以及底部桁架式型鋼架的計算，是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架施工驗(yàn)算中需要著重完成的工作。桁架式懸挑外防護(hù)架是一種新型外防護(hù)結(jié)構(gòu)體系，要求嚴(yán)格依照GB 50210—2016《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求展開施工驗(yàn)算，其腳手架部分的綜合安全系數(shù)應(yīng)不小于2.2。

3.2 雙排腳手架計算分析

立桿穩(wěn)定性計算是雙排腳手架施工驗(yàn)算中需要著重把握的內(nèi)容，在不考慮風(fēng)荷載的情況下，立桿穩(wěn)定性可根據(jù)式（1）驗(yàn)算：

式中，σ為立桿的軸心壓力實(shí)際計算值，N；N為立桿的軸心壓力設(shè)計值，N；A為立桿的凈截面面積，mm2；φ為軸心受壓立桿的穩(wěn)定性系數(shù)；[f]為立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，N/mm2。

在考慮風(fēng)荷載的情況下，立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算公式為：

式中，MW為由風(fēng)荷載設(shè)計值在立桿處產(chǎn)生的彎矩，kN·m；W為立桿的凈截面模量。

連墻件的分析計算也是雙排腳手架施工驗(yàn)算中需要重點(diǎn)完成的工作內(nèi)容，所使用的連墻件軸向力N1的計算公式為：

式中，N1V為風(fēng)荷載所產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值，N；N0為連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力，N。

3.3 型鋼梁及底部桁架式型鋼架計算分析

參考具體布設(shè)情況，結(jié)合多跨連續(xù)梁展開對桁架式懸挑外防護(hù)體系承載力以及撓度的計算，底部桁架式型鋼架需要針對鋼桿件的承載力以及穩(wěn)定性展開施工驗(yàn)算，并計算螺栓處混凝土局部抗壓強(qiáng)度以及穿墻螺栓的承載力。

以某裝配式混凝土住宅建筑為例進(jìn)行說明，結(jié)合架體布設(shè)以及荷載分布，選用受力較不利的外防護(hù)體系，依托MIDAS GEN軟件，針對其底部桁架式型鋼架以及型鋼梁展開施工驗(yàn)算，計算模型如圖1所示。選取Q235B級方鋼作為衡鋼桁架式型鋼架，并將其焊接為整體桁架式三角架；在MIDAS模型中，剪力墻與架體之間使用螺栓完成連接，并設(shè)定為鉸接模式；在針對墻體與混凝土與架體底部的接觸區(qū)域設(shè)定為單側(cè)受力約束，以此體現(xiàn)出對型鋼架相對于墻體變形情況的有效限制，雙排腳手架立桿區(qū)域作為豎向集中荷載加至桁架式型鋼架的相應(yīng)位置。

在極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)組合工況條件下，該MIDAS計算模型中，型鋼架桿件與型鋼梁的最大撓度設(shè)定為1.6 mm，如圖2所示，滿足JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架，安全技術(shù)規(guī)范》對撓度限值的相關(guān)要求，即有：

式中，[v]為撓度限值；I為懸挑構(gòu)件的長度，通常為懸挑梁長度的2倍。

4 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架的施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 預(yù)制懸挑構(gòu)件的施工技術(shù)要點(diǎn)

桁架式外懸挑防護(hù)體系需要對設(shè)置于裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中的陽臺板、預(yù)制空調(diào)板等懸挑構(gòu)件部位進(jìn)行避讓處理，相應(yīng)部位的型鋼架普遍選用有著更大懸挑的特定架體，此時型鋼架懸挑跨度一般在2~3 m，可以設(shè)置承插式腳手架作為以上預(yù)制懸挑結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件，并確保主體結(jié)構(gòu)與架體之間有效、可靠剛性拉結(jié)。在此過程中，要重點(diǎn)規(guī)避預(yù)制懸挑構(gòu)件斷裂問題的發(fā)生，要求在起吊構(gòu)件的過程中促使預(yù)制懸挑構(gòu)件依照設(shè)計位置裝配于主梁上，避免在吊裝期間與其他構(gòu)件發(fā)生碰撞而導(dǎo)致預(yù)制懸挑構(gòu)件斷裂。同時，為確保預(yù)制懸挑構(gòu)件能夠與裝配式主梁之間形成更為牢固的結(jié)構(gòu)體系，還需要在完成預(yù)制懸挑構(gòu)件的固定后實(shí)施混凝土澆筑，保證兩構(gòu)件固定良好。

4.2 型鋼梁的施工技術(shù)要點(diǎn)

桁架式懸挑外防護(hù)架頂部的腳手架立桿基礎(chǔ)一般設(shè)定為工字形型鋼梁，施工中，依托U形筋以及螺母對型鋼梁進(jìn)行固定；型鋼梁與型鋼架之間必須設(shè)置不少于3個錨固點(diǎn)，具體而言，需要設(shè)置至少3個U形卡環(huán)，以此完成對型鋼梁與型鋼架的錨固處理；針對單個型鋼梁，必須使用獨(dú)立搭設(shè)的方式，嚴(yán)禁其與相鄰型鋼梁之間進(jìn)行焊接等連接處理；依托調(diào)平墊片的方式，針對型鋼架頂部放置的型鋼梁展開提前抄平處理；結(jié)合上部雙排腳手架位置完成對定位鋼筋的焊接處理，將其設(shè)定在型鋼梁的上部，并且鋼筋的直徑不小于25 mm。同時，在實(shí)際施工過程中，要求在定位鋼筋內(nèi)部插入雙排腳手架立桿。

4.3 連墻件的施工技術(shù)要點(diǎn)

使用剛性連接的方式對連墻件與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，在每2步3跨的位置需要設(shè)置至少1套連接連墻件；其中，在電梯位置、卸料平臺等外防護(hù)體系開口區(qū)域，需要在兩側(cè)各布設(shè)至少1套連墻件[1]；應(yīng)當(dāng)在腳手架主節(jié)點(diǎn)區(qū)域投放連墻件，且控制連墻件與主節(jié)點(diǎn)之間所偏離的距離始終不超過300 mm；使用扣件使連墻件與主體結(jié)構(gòu)之間固定拉結(jié)，若單扣件承載力難以滿足連接需求，可以選擇雙扣件連接、焊接或螺栓連接等拉結(jié)方式；水平設(shè)置連墻件，保證其與架體內(nèi)外排立桿保持在固定連接狀態(tài)；窗口位置可以使用鋼管與洞口形成的整體，并與外側(cè)架體展開牢固連接處理；針對無洞口位置或兩側(cè)山墻可以投放預(yù)制外墻板，或在墻體后澆區(qū)內(nèi)落實(shí)螺栓孔預(yù)留處理，并以此為基礎(chǔ)，保證連墻件與架體之間可靠連接。

4.4 卸荷鋼絲繩的施工技術(shù)要點(diǎn)

卸荷鋼絲繩是桁架式懸挑外防護(hù)架體的主要安全措施結(jié)構(gòu)，因此，其并不參與架體受力計算，實(shí)際施工過程中，要求選擇直徑不小于15.5 mm，且抗拉強(qiáng)度不小于1 770 MPa的鋼絲繩作為桁架式懸挑外防護(hù)架體系的荷載鋼絲繩結(jié)構(gòu)。同時，要求控制型鋼梁與鋼絲繩之間的水平夾角不超過45°。施工中，出于安全性考量，需要選用直徑不小于20 mm的HPB300級鋼筋作為主體結(jié)構(gòu)與荷載鋼絲繩拉結(jié)吊環(huán)；吊環(huán)預(yù)埋錨的設(shè)置過程中，要求嚴(yán)格遵守GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，確定其預(yù)埋錨固長度。需要提前在預(yù)制墻體構(gòu)件或現(xiàn)澆墻體構(gòu)件內(nèi)預(yù)留安裝卸載鋼絲繩時需要使用的穿墻孔，并保證穿墻孔直徑不小于24 mm[2]，使鋼絲繩能夠在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)得到有效固定。在此基礎(chǔ)上，還要控制相應(yīng)穿墻孔與現(xiàn)澆構(gòu)件端部之間的距離不小于100 mm。

4.5 桁架式懸挑外防護(hù)架體系的施工注意事項(xiàng)

4.5.1 桁架式懸挑外防護(hù)架體系的施工工藝流程

在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架體系的施工過程中，一般需要遵循的施工工藝流程為：對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架式懸挑外防護(hù)架的安裝位置以及立桿位置進(jìn)行定位處理；安裝懸挑外防護(hù)型鋼架；對型鋼梁進(jìn)行立桿定位筋的焊接；完成型鋼梁的敷設(shè)；連接固定型鋼架以及U形筋；固定卸荷鋼絲繩，此時需要在上墻體施工完畢后落實(shí)該操作；組織縱向水平桿、立桿以及剪刀撐的精準(zhǔn)放置；進(jìn)行連接件的設(shè)置，若無法設(shè)置連接件，則需要進(jìn)行拋撐的搭設(shè)；進(jìn)行腳手板的敷設(shè)；落實(shí)對防護(hù)欄桿以及擋腳板的安裝處理；組織密目式安全網(wǎng)或是硬質(zhì)外防護(hù)的掛設(shè)。

4.5.2 桁架式懸挑外防護(hù)架體系的施工要點(diǎn)

展開裝配式混凝土結(jié)構(gòu)桁架懸挑外防護(hù)架的搭設(shè)施工之前，必須組織相關(guān)施工人員完成對懸挑防護(hù)架安裝位置以及立桿定位控制線的測設(shè)，通常情況下，樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高900 mm處可設(shè)定為型鋼架第一道穿墻螺栓；針對所有型鋼架均使用兩道穿墻螺栓完成其與墻體之間的連接；安裝型鋼架的過程中可以投放并使用塔式起重機(jī)，依照立面安裝設(shè)計圖、平面布置圖將型鋼架安裝至準(zhǔn)確位置，在此過程中，要求控制穿墻螺栓從墻內(nèi)向墻外穿出[3]；對承重架的豎向位置以及水平位置進(jìn)行微調(diào)處理，從而確保型鋼架與主體結(jié)構(gòu)之間的連接始終保持在高度可靠的狀態(tài)下；完成就位調(diào)整后，即可對穿墻螺栓的螺母結(jié)構(gòu)進(jìn)行擰緊處理，并剔出塔式起重機(jī)吊鉤。對于桁架式懸挑外防護(hù)架體系的結(jié)構(gòu)，其上部雙排腳手架的搭建需要參考結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度，落實(shí)逐層向上搭設(shè)處理的施工方法；單層架體必須依托主體結(jié)構(gòu)與連接件完成可靠拉結(jié)，保證固定可靠；若桁架式懸挑外防護(hù)體系的搭建需要經(jīng)過機(jī)房位置，則展開桁架式懸挑外防護(hù)架的搭設(shè)要求搭設(shè)至機(jī)房層頂，并保證架體與主體結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)可靠性拉結(jié)。

5 結(jié)語

綜上所述，桁架式懸挑外防護(hù)架的施工優(yōu)勢明顯，在當(dāng)前的高層裝配式建筑施工中更加常用。施工中，需要在合理完成施工驗(yàn)算且保證結(jié)果達(dá)標(biāo)的條件下，把握并落實(shí)預(yù)制懸挑構(gòu)件、型鋼架、連墻件、卸荷鋼絲繩等桁架式懸挑外防護(hù)架體系關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)，能夠提升桁架式懸挑外防護(hù)架的施工質(zhì)量水平。