高层建筑悬挂外脚手架设计与施工
摘要高层建筑施工中脚手架与工程安全、质量、进度紧密相关。本文以北京太阳宫新区9#住宅楼工程为例，针对全现浇剪力墙结构高层建筑的工程特点，利用脚手架钢管、角钢，自行设计、制作悬挂式外脚手架。三角架通过下一层外墙上的穿墙钩头螺栓与外墙连接，将施工荷载传递给主体。并经施工荷载组合、强度（剪切）验算，确定连接螺栓直径、各榀三角架间距、受力杆件截面。实践证明，该脚手架安全可靠、经济适用、提升方便，既满足了大模板支模需要，又实现了全封闭防护，为整个主体工程如期封顶创造了基本条件。实现了经济和社会效益双丰收。具有同类工程的借鉴、推广价值。

关键词高层建筑悬挂外脚手架设计施工
1 我国建筑脚手架发展现状
建筑脚手架是施工作业中必不可少的设备，常常大量占用项目流动资金，且工程安全、质量、施工进度的保证必须靠脚手架来实现，是项目经济、技术管理工作中重要环节之一。建筑脚手架的状况，已成为衡量施工技术发展水平的重要标志之一。随着我国建筑业的迅猛发展，建筑脚手架逐步呈现出以下特点：
1.1架设工具和脚手架技术朝着可靠、方便、多功能、系列化的方向发展；
1.2为适应现代建筑技术，提高经济效益，已经开始对现行架设工具进行相当规模的改造和更新工作；
1.3在架设工具的占有和使用方式上正发生巨大变革，内部租赁和商业租赁逐步成为主要方式，从事建筑脚手架设计施工生产经营的专业厂家得到发展，建筑施工企业因架设工具大量占用企业流动资金的不合理状况正在逐步改变；
1.4建筑脚手架正在由传统经验型向科技经营型发展。

近年来，就高层建筑而言，包括门式脚手架、碗扣式脚手架、各类导轨式爬升脚手架和悬挑脚手架、悬挂脚手架在内的各类新型脚手架正在逐步替代传统的扣件式脚手架。各类新型脚手架的应用，为施工企业实现施工安全可靠、提高工效、降低成本、现场文明整洁规范创造了良好条件。

2 悬挂脚手架设计
2.1 悬挂脚手架适用范围和结构构造
悬挂脚手架主要应用在全现浇剪力墙结构高层建筑、全现浇框架结构高层建筑和其它高耸构筑物的结构和外装修施工。

高层建筑采用悬挂脚手架时，将脚手架沿建筑物周围竖向分成若干独立段，每段脚手架分别搭设在悬挂三脚架上，悬挂三脚架将上部荷载通过穿墙钩头螺栓传递给主体结构。每段脚手架高度依建筑物层高而定，一般为两层层高加1.5m。每段脚手架组合长度依建筑物平面形式，三到五榀三脚架为一组，榀间距2m。一般为3m到7.5m,榀数不宜过多，以利于提升。悬挂外脚手架主要由四部分组成：悬挂三脚架 、围护系统、穿墙钩头螺栓、水平拉结系统，构造如图1所示。

图1悬挂外脚手架构造示意图
其中：1.悬挂三脚架；2.围护系统；3.穿墙钩头螺栓；4.水平拉杆；5.建筑物外墙
2.1.1悬挂三脚架及螺栓构造(如图2所示)。

图2悬挂三脚架及螺栓构造示意图
其中：1.槽钢支座； 2.压杆；3.立杆角钢2m 长； 4.1.2m宽平台钢管；5.连接钢管；6.连接钢管；7.联结螺栓；8.20钩头螺栓；9.限位销。

2.1.2 围护结构构造及拉结系统
围护结构架体采用普通钢管脚手架钢管和扣件连接而成，最上面有1.5m高防护拦杆，架体高8m，搭设长度3～8m.正面加斜撑。外侧和底部用密目安全网进行防护。

2.2 材料要求
经施工恒荷载、活荷载、风载、模板支撑荷载组合，然后进行螺栓剪切强度验算，架体稳定性验算（计算及验算过程略）。三脚架及钩头螺栓荷载计算简图见图3.确定穿墙钩头螺栓直径20mm,靠墙角钢12.5/8，斜撑钢管为Φ48×3.5钢管。所有钢材钢管质量必须符合国家标准《普通碳素结构钢技术条件》(GB700)、《低合金钢技术条件》（GB1591）和《桥梁碳素钢及普通低合金钢板技术条件》（YB168）的规定。

图3三脚架及钩头螺栓荷载计算简图
2.3 一般规定
2.3.1悬挑脚手架施工前必须经过设计，绘制正式图纸，包括结构形式和节点大样，与墙体可靠连接的施工图，并经有关部门批准。

2.3.2悬挂脚手架的制作安装必须符合设计及《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2002）的规定。

2.3.3连接螺栓拧紧力矩大于80N·m
2.3.4安装完成后，严格检查各项指标，包括上弦水平度、立杆垂直度
2.3.5搭设脚手架前，搭设层砼强度必须达到设计强度50%。

2.4 操作工艺
悬挑脚手架的搭设必须按施工图和施工组织设计进行，一般操作工艺流程如下：
悬挑架部件准备→焊接→单榀三脚架悬挂连接→拉结系统组装→铺平台→围护系统→施工整组提升→上层整组连接→整组再提升→拆除

悬挂脚手架施工
3.1 施工实例
某工程，地处北京市朝阳区，总建筑面积44040 m2，地上二十三层，地下二层，为纯剪力墙结构塔式住宅楼，抗震设防烈度八度。地上建筑面积40300 m2，标准层层高2.7m。檐高57.9m；建筑物平面形式总体为一字形对称布置，中间设270mm宽沉降缝。平面外围尺寸320m 。根据该工程特点，通过多种方案对比分析论证，采用悬挑外脚手架作为主体施工和装修外脚手架。

3.1.1加工制作：采用项目部库存钢管脚手架和部分角钢，加工160套三脚架。三脚架上部横杆、斜拉杆、中间联系杆均采用Φ48×3.5钢管，靠墙立杆采用两根12.5/8不等边角钢。上部横杆长度1.20m, 斜拉杆长度2.33m，靠墙立杆长度2.00m。钢管与钢管、钢管与角钢之间通过连接钢板焊接，靠墙角钢上下两端与墙体之间用30mm钢板焊接，起连接和支座作用。悬挂钩头螺栓处的节点大样如图4所示。

图4三脚架悬挂节点示意图
3.1.2与墙体连接：主体施工时，沿外墙周围预埋塑料套管，塑料套管内径Ф22～25之间，便于钩头螺栓穿过。套管高度依据上图连接钢板尺寸、挂孔位置、楼板厚度、墙体大模板下挂尺寸等进行计算。预留套管高度必须准确，以免对平台上模板及支架产生影响。一般预埋高度控制在楼板下20cm为宜。三脚架与主体结构通过钩头螺栓连接。上部钢板与外墙尽量贴紧，以保证螺栓受力状态为剪切状态。避免螺栓受弯。钩头螺栓前部必须放置平衡销，保证钩头方向向上，平衡销与钩头焊接在一起。三脚架与墙体悬挂连接节点如图5所示。

图5三脚架与外墙悬挂连接示意图
3.1.3悬挂三脚架编组：每榀三角脚架安装完成，并检查合格后，用扣件钢管脚手架将每榀悬挂架横向连接，连接长度根据工程平面特点，后面大面直线墙，五榀三脚架为一组，前面转角较多，三到四榀编为一组。通过钢管脚手架与三脚架斜杆用扣件连接，上中下三道。三脚架横杆靠墙一侧连接一道。保证每榀三脚架之间连接成侧向骨架结构。第一