悬挑式脚手架方案
悬挑式脚手架包括从地面、楼板或墙体上用立杆斜挑的脚手架，提供一个层高的使用高度的外挑式脚手架和高层建筑施工分段搭设的悬挑脚手架。本文中指的是最后一种，即架体结构卸荷在附着于建筑结构的悬挑结构上，用于建筑施工中的主体或装修工程的作业及其安全防护需要的脚手架。作为一种新型的脚手架应用技术，悬挑式脚手架是建设部推广使用的10项建筑业新技术之一，常在多层或高层建筑的施工场地或楼高限制，工期较紧的情况下使用。
在《建筑施工安全检查标准》（JGJ59—99）中，有专门的悬挑式脚手架检查评分表（表3.0.4—2）。建设厅于2004年发布了《建筑施工悬挑式脚手架安全技术若干规定（试行）》（以下简称《规定》），规定悬挑式脚手架每段搭设高度不得大于24m。在建设部标准定额司和质量安全司组织编制的《建筑施工安全技术统一规范》（征求意见稿）中，也有专门提到悬挑式脚手架，并规定：悬挑式脚手架立杆纵距不得大于1.5m；架体高度不得超过24m。但在实际中，使用钢竹混搭脚手架，通过有效的卸荷，立杆纵距一般取1.8m，架体高度也常超过24m，本文将结合工程实例，就悬挑式脚手架设计与施工的若干问题作一些探讨。
1工程实例概况。
工程位于路以北，建筑面积14900㎡，框剪结构，十一层，首层高4m，二～十一层高3m，屋面标高34.0m，花架梁顶标高36.5m。外脚手架采用双排扣件式钢管脚手架，由于场地限制，部分采用悬挑式，部分采用落地式。
2.1架体设计。
悬挑式脚手架从二层开始搭设，搭设高度H＝33.7m。立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑等采用φ48×3.5钢管，栏杆、针柱等采用篙竹。立杆纵距la＝1.8m，横距lb＝0.8m，内立杆距建筑物外边缘lc＝0.2m，外立杆距建筑物外边缘ld＝1.0m，大横杆间距为1.8m和1.2m（目的是为了使平桥与建筑物的楼面平），平均步距h＝1.5m，小横杆长度为1.2m。连墙件按两步三跨设置，即每层楼面均设置连墙件。
1.风荷载的计算。
关键是在计算水平风荷载标准值时，挡风系数的确定。要综合考虑钢管架体、护栏、针柱、剪刀撑、挡脚板及密目式安全立网的挡风作用，不能简单的按敞开式脚手架查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001，以下简称《规范》）附录A表A—3取值。根据参考文献[2]，本实例偏于安全的取＝0.75。经计算，三层：ωk1＝0.25kN/㎡，屋面：ωk2＝0.36kN/㎡，脚手架最高处：ωk3＝0.38kN/㎡。
2.立杆的稳定性计算。
在不考虑卸荷的情况下，经计算外立杆受力N1＝10118N（组合风荷载时为9513N），内立杆受力N2＝10177N(组合风荷载时为9270N)。
N/（A）＝112.5N/mm2＜f＝205N/mm2。
满足要求。
N/（A）＋MW/W＝157.1N/mm2＜f＝205N/mm2。
满足要求。
3.连墙件的设计。
连墙件对脚手架的安全是至关重要的，它既可以约束脚手架发生横向整体失稳，又可以防止脚手架相对于建筑物向内或向外的倾覆，同时还是脚手架承受水平力作用的支座。《规范》第6.4.4条规定："对高度24m以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接"，并把该条款定为强制性条文，必须严格执行。考虑到悬挑式脚手架对连墙件的更高要求，《规定》第九条规定："悬挑架架体应采用刚性连墙件与建筑物牢固连接，连墙件应设置在与悬挑梁相对应的建筑结构上。脚手架每两步三跨或脚手架架体立面投影面积每27㎡以内设置一道刚性连墙件。严禁采用钢筋铁丝等柔性连墙件。"。
刚性连墙件是指采用钢管、扣件或预埋件组成的连接脚手架与建筑物的构件。实际中多采用边梁外侧预埋螺杆（螺杆直径不小于Φ12，长度以250左右为宜）与端部焊有钻孔钢板（50×50×5角钢）的钢管采用螺栓连接的形式。本工程实例也采用了这种形式。
连墙件的计算包括强度、稳定性和连接强度的计算。有个问题要特别注意：在验算连接扣件的抗滑承载力时，当连墙件的轴向力设计值Nl大于单个扣件的抗滑承载力Rc，必须采取措施提高抗滑承载力。在本实例中，Nl＝10.7（三层）～13.2kN（屋面），均大于Rc＝8.0kN，若采用单扣件的话，只能按两步一跨设置，这样施工起来很不方便，因此采用双扣件，按两步三跨设置。
在悬挑结构形式的采用上，应根据施工条件及悬挑方案的可行性，同时考虑安全、简便、经济合理等因素。可以是型钢制作的悬挑梁或悬挑桁架等，但不得采用钢管。由于槽钢的性价比好过工字钢，因此，在工程实践中常用槽钢制作悬挑梁。在本实例中采用[12.6槽钢制作的悬挑梁，长度为3.0m。实际上，由于采取了有效的卸荷措施，脚手架上只有部分荷载由悬挑梁承受，从强度、刚度和整体稳定性来考虑的话，不需要用到[12.6槽钢。但从构造要求上来说，我们不希望立杆钢管的底部悬空，故需选择腿宽度大于立杆钢管直径的悬挑梁。而[12.6槽钢的腿宽度b＝53㎜略大于立杆钢管的直径Φ＝48㎜，因此，这样选择是安全、简便、经济合理的。
悬挑结构与建筑结构的连接必须可靠，可采用预埋铁件焊接、预埋锚固螺栓或在现浇混凝土主体结构内预埋钢挑梁等连接形式，但不得采用扣件连接。悬挑梁与建筑结构连接应采用水平支承于建筑梁板结构上的形式，固端长度应不小于1.5倍的外挑长度。在本实例中槽钢悬挑梁外挑长度为1.1m，搁置在建筑结构楼板上的固端长度为1.9m。槽钢与楼面的固定采用预埋两组Φ12圆钢对槽钢进行背。
焊固定，其中一组设置在距建筑物外边缘0.2m处（目的是避开外墙，方便拆除槽钢），另一组设置在距建筑物外边缘1.8m处（离支座越远，圆钢受力越小，对建筑结构的影响越小）。
架体底部与悬挑结构应连接牢靠，不得滑动或窜动。本实例中的做法是：在槽钢上翼缘距外挑端10㎝和90㎝处分别居中焊接两根长度15㎝左右（最短不得小于10㎝），直径不小于20㎜的钢筋作为立杆内胆，然后将立杆钢管套在其上，再分别将纵向扫地杆扣在两根立杆的内侧，离悬挑梁不大于20㎝，横向扫地杆扣在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
4.卸荷装置的设计。
卸荷处理可采用上吊、下撑等方式进行。实际中多采用上吊的方式进行卸荷，具体做法如下：在建筑结构（尽量避开悬挑结构，如阳台）外边缘预埋Φ12圆钢吊环，设置卸荷装置，吊拉下层平桥，将下层平桥以上脚手架的荷载通过钢丝绳传递给建筑物。本工程实例中，在六层和十层设吊点，用Φ12钢丝绳分别吊拉四层脚手架（五～八层和九层以上），进行卸荷。5.悬挑结构及卸荷装置对建筑结构的影响。
悬挑结构依附的建筑结构可以是钢筋混凝土结构或钢结构，但不得依附在砖混结构或石结构上。若依附在钢筋混凝土结构上，悬挑结构应在混凝土强度达到10Mpa（即若楼板设计强度等级为C20，则需达到50%的设计强度）后进行安装，在混凝土强度达到15Mpa（即若楼板设计强度等级为C20，则需达到75%的设计强度）后才能逐步施加脚手架荷载。若悬挑结构依附在剪力墙上，剪力墙厚度应不小于200㎜。
在本实例中，经计算，一个立杆纵距内悬挑式脚手架（含悬挑架和悬挑结构）沿高度方向的重量大概是0.47kN/m。由于悬挑式脚手架的重量最终都是由悬挑结构或卸荷装置传递给建筑结构的，因此，如何均匀分配悬挑式脚手架传递给建筑结构的荷载，不仅关系到悬挑结构及卸荷装置的安全和经济性，更加关系到建筑结构的安全使用。通常情况下，根据计算和工程实践经验，对一般的房屋建筑来说，悬挑结构可单独传递三～四层脚手架的重量，一个卸荷点可传递四层脚手架的重量。若超出这一限度，那就要验算一下建筑结构能否承受脚手架的荷载，结构能否安全使用。由于Φ12圆钢的抗拉强度为23.2kN；Φ12钢丝绳的最大工作拉力为14.8kN（吊挂和捆绑用钢丝绳安全系数n＝6），绳端固接强度取最大工作拉力的80%，即11.8kN；扣件的抗滑承载力设计值为8.0kN（若在立杆上加防滑扣件，即采用双扣件的话，抗滑承载力更大）；均大于四层脚手架（八步，按层高3m算）的重量5.64kN，因此悬挑结构及卸荷装置能传递的荷载是由建筑结构可安全承受的荷载决定的。也正因为如此，不管是连接固定悬挑结构和建筑结构的预埋铁件还是卸荷装置的预埋吊环，其锚固长度均应满足受拉钢筋抗震锚固长度laE的要求，锚在混凝土内的部分应做成90°弯钩，以保证预埋件与建筑结构共同作用。
安装悬挑结构前，必须在建筑结构内准确放线定位并检查预埋件的质量。待结构混凝土达到一定强度后，方可安装和固定悬挑结构。
若采用焊接连接，要保证焊缝的质量和长度。受力锚筋与锚板应采用T形焊，锚筋直径不大于20㎜时，宜采用压力埋弧焊；锚筋直径大于20㎜时，宜采用穿孔塞焊。当采用手工焊时，焊缝高度不宜小于6㎜及0.8d（d为钢筋直径）。
若采用螺栓连接，宜采用套板安装预埋锚固螺栓，并采用双螺母，保证螺杆露出螺母不少于3扣。
若采用预埋连接，预埋钢挑梁应放在结构外层主筋内侧，预埋端宜设受剪锚固筋，锚固筋销入挑梁端部孔内。
脚手架的搭设要待悬挑结构与建筑结构牢靠连接后方可进行。假若场地许可的话，在没有安装悬挑结构之前，安装点以下的脚手架先按常规的落地式脚手架搭设，搭至高出安装点一个步距，并在悬挑结构的下方设一纵向水平杆，用以承托悬挑结构伸出部分的荷载。在第一道卸荷装置安装完毕后，才能将悬挑结构以下的脚手架拆除，并随即在该层平桥与建筑物间进行严密的封闭。假若场地限制，要在悬挑结构上直接搭设脚手架的话，必须在悬挑结构上由建筑物边缘开始，往外逐步铺设一层牢固、严密封闭的平桥，然后在平桥上往上搭设架体。
架体的搭设应符合《规范》的有关要求。
3.3卸荷装置施工。
吊拉点设在立杆与纵、横向水平杆的交点处，钢丝绳由纵、横向水平杆底部兜过。钢丝绳穿越吊环处设套环，减少吊环对钢丝绳的磨损。通过花篮螺栓将钢丝绳收紧，并尽量使所有钢丝绳拉紧程度基本相同，避免钢丝绳受力不均匀。钢丝绳的绳端采用绳卡固接。工作绳卡数量不得少于三个，此外还应在尾端加一个安全绳卡。绳卡间距不小于钢丝绳直径的6倍，绳头距安全绳卡的距离不小于140㎜，并用细钢丝捆扎。绳卡滑鞍放在钢丝绳工作时受力的一侧，U型螺栓扣在钢丝绳的尾端。
4几点体会。
1.受条件限制（如场地、楼高、工期等），需采用悬挑式脚手架时，与落地式脚手架相比，虽浪费一点材料，但却可保证结构和外装饰施工的需要。
2.与落地式脚手架相比，悬挑式脚手架的施工难度增加了，施工过程中，要有专人实行监督，包括悬挑结构的制作，立杆内胆的制作，放线，脚手架荷载的施加，卸荷装置的安装与使用，脚手架的拆除等等。
3.由于悬挑式脚手架下方是留空的，因此，架体底层的脚手板必须铺设牢靠、严密，且应用平网和密目式安全网双层兜底，以防高处坠落和物体打击事故的发生。
4.实践证明，只要通过计算，合理设置卸荷点，进行有效的卸荷，并做好各种安全防护措施，悬挑式脚手架的立杆纵距略为加大（1.5m＜la≤1.8m），搭设高度较高（H＞24m），也可安全使用。