工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统施工工法.docx
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工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统施工工法
工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统
施工工法
中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司
2013年10月
工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统施工工法
中国华西企业股份有限公司第十二建筑工程公司
赵立春黄光洪周俊曾长安邓旭东
1.前言
《建筑工程施工扣件钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）自2011年12月1日实施，为使型钢悬挑脚手架的搭设安全、适用、操作方便、工具化、周转使用，公司成立了工具式型钢悬挑脚手架研制小组，重点对型钢悬挑脚手架承力体系及架体底层防护体系，进行了深化设计，研发了此工法。
该工法对挑梁锚固螺栓、定位桩、架体转角处连接、钢绳连接等进行了深化设计；架体底层增设了金属压型防护板，形成一套完整的型钢悬挑脚手架承力结构体系，不仅保证了型钢悬挑脚手架稳定，底层金属压型防护板还为架子工搭设脚手架提供了操作平台，使型钢悬挑脚手架结构合理、外形简洁美观，搭设安全、操作方便。
2.工法特点：
本工法具有工艺结构合理、安全、美观、组装灵活、操作方便适用、经济、可周转使用等特点，主要对以下几个方面进行了深化设计：
2.1型钢挑梁加工成长度定制为3.5m、4.5m、6m等规格的标准梁，便于周转重复使用，可满足大部分工程需要（针对一些特殊情况，可另行定制钢梁长度）；
2.2对型钢挑梁的U形锚固螺栓进行了深化设计，使锚固螺栓可拆卸，可周转使用（工具式）；
2.3将型钢挑梁上一般常用的固定式定位桩优化为可拆卸式定位桩，减小了挑梁穿外墙时所需预留洞的高度，减小了对结构的影响；
2.4建筑物转角处、楼梯间、采光井位置采用了工具式组合连接的方式，使纵横型钢挑梁在同一水平面。
针对建筑钢筋混凝土外墙转角处主筋密集，型钢挑梁贯穿困难的情况，开发了转角处不穿墙构造，避免了对主体结构的损伤；
2.5对保险钢丝绳的连接件进行了深化设计，制作了钢绳连接件；
2.6脚手架底层硬防护由传统的铺木板、胶合板改为采用工具式金属压型防护板；搭设方式从传统的先搭架后铺硬防护板优化为先铺工具式防护板形成操作平台再搭架，工具式防护板铺设简便安全，减小了外架搭设中的安全风险，有利于安全施工。
3.适用范围：
工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统施工工法适用于多层、高层建筑型钢悬挑脚手架工程。
4.工艺原理：
采用I16工字钢标梁作为主要承力构件，通过开发可拆卸锚固螺栓、可拆卸定位桩、转角处连接件、钢绳连接件等，形成一套安全可靠、操作简便的型钢悬挑脚手架承力结构系统，并在架体底层采用工具式金属压型防护板，使架体搭设安全，外形美观。
承力结构系统：
由型钢挑梁、转角处连接件、可拆卸锚固螺栓等组成。
架体底层防护系统：
由工具式金属压型防护板、工具式金属挡脚板等构配件组成。
5.施工工艺流程及操作要点：
5.1型钢悬挑脚手架承力结构及底层防护系统施工流程
5.1.1由项目部技术人员编制型钢悬挑脚手架专项施工方案，进行布局设计和计算复核，提出型钢梁、锚固螺栓、定位桩、架体转角处连接件、钢绳连接件、金属压型防护板需用计划；
5.1.2在建筑物外墙四周结构需要设置型钢悬挑梁的位置按照型钢悬挑脚手架专项施工方案，预埋PVC管作为穿墙或穿楼板螺栓安装孔（若使用转角连接件则预埋M25螺栓）；
5.1.3布置型钢悬挑梁和转角型钢梁组合；
5.1.4使用可拆卸锚固螺栓将型钢悬挑梁固定端固定；
5.1.5铺设工具式金属压型防护板和挡脚板；
5.1.6安装并拧紧组合式定位桩；
5.1.7安装钢绳连接件；
5.1.8搭设首层脚手架；
5.1.9斜拉保险钢丝绳；
5.1.10搭设上部脚手架。
5.2操作要点
5.2.1型钢梁制作
根据一般工程需要，定制3.5m、4.5m、6m长I16工字钢挑梁，并刷防锈漆和面漆。
5.2.2可拆卸式定位桩设置
将型钢挑梁上通常采用的固定式定位桩优化为可拆卸式定位桩。
5.2.3锚固螺栓设置
将通常采用的一次性U形锚固螺栓优化为可拆卸、可周转使用的锚固螺栓（详下图）。
5.2.4转角处连接件
架体转角处、楼梯间、采光井位置开发了工具式组合连接的方式，使转角处型钢悬挑梁、连梁在同一水平面上（传统型钢悬挑梁与连梁连接方式为交叉重叠搭接，不在一个平面上）。
1、工况一：
型钢悬挑梁可穿外墙时。
采用直角连接件和转角连接件将型钢悬挑梁与型钢连梁进行同一平面内的组合。
型钢悬挑梁与型钢连梁的组合平面图
转角连接件（工况一：
型钢悬挑梁可穿外墙时）
2、工况二：
型钢悬挑梁不能穿墙（柱）时（外墙、柱转角处主筋密集时）。
采用转角连接件、内角连接件将型钢悬挑梁与型钢连梁进行组合连接。
型钢悬挑梁连接平面图（不穿混凝土外墙柱）
型钢悬挑梁连接立面图（不穿混凝土外墙柱）
转角连接件（工况二：
型钢悬挑梁不穿外墙柱时）
5.2.5钢丝绳连接件
对保险钢丝绳的连接进行优化，制作了钢绳连接件，在保证主节点、钢丝绳在同一受力平面内的同时，避免了斜拉钢丝绳跟外架立杆的打架（位置冲突）。
斜拉保险钢丝绳构造如下图
5.2.6工具式金属压型防护板底层防护
脚手架底层硬防护、挡脚板由传统的木板、胶合板优化为采用工具式金属压型防护板，搭设方式从传统的先搭架后铺硬防护板优化为先铺防护板形成操作平台再搭架。
1、工具式金属压型防护板安装流程
工具式金属压型防护板安装顺序为：
布置型钢悬挑梁→铺设工具式金属压型防护板A→铺设工具式金属压型防护板B→安装挡脚板→安装组合式定位桩→安装钢绳连接件→搭设钢管脚手架。
2、工具式金属压型防护板安装流程示意图
3、工具式金属压型防护板安装平面示意图
工具式金属压型底层防护板及挡脚板
工具式金属压型底层防护板实际应用图
6.材料与设备
6.1材料
表6.1本工法所需主要材料
序号
材料名称
规格
材质
用途
1
工字钢
I16
Q235
工具式型钢梁
2
圆钢
Ф16×400
Q235
锚固螺栓
3
角钢
∟63×6×320
Q235
角钢压板
4
钢压板
-10㎜×320×100
Q235
钢压板
5
螺栓
M25×200
Q235
可拆卸式定位桩
6
钢板
-8mm
Q235
大角连接件、直角连接件
7
钢板
-12mm
Q235
钢绳连接件
8
镀锌金属压型板
0.8㎜
Q235
型钢悬挑脚手架底层防护
9
钢丝绳
φ17.5（6×37）
工具式型钢梁拉绳
10
绳卡
φ17.5
工具式型钢梁拉绳固定
11
卸扣
5t
Q235
安装连接用
12
圆钢
Ф18×150
Q235
连接螺栓
13
底漆
红丹防锈漆
油性
加工制作用
14
面漆
黄色调和漆
油性
加工制作用
15
焊条
φ3.2
E420
加工制作用
16
氧气、乙炔、砂轮片等
加工制作用
6.2主要机具设备
表6.2本工法所需主要机具设备
序号
机具设备名称
型号规格
数量
用途
备注
1
剪板机
JB6-18㎜
1台
构配件制作
2
交流电焊机
ZX7-400
4台
构配件制作
3
砂轮机
1台
构配件制作
4
切割机
1台
构配件制作
5
台式钻床
Z4132
1台
构配件制作
6
氧气乙炔设备
1套
构配件制作
7
行车吊
5t
1台
构配件制作
8
塔式起重机
JZC5013
1台
型钢梁安装
9
手动葫芦
3t
2台
型钢梁安装
10
活动板手
24”
4把
型钢梁安装
11
梅花板手
24”
4把
型钢梁安装
12
广线
200m
型钢梁安装
13
钢卷尺
10m
2把
型钢梁安装
14
线锤
2个
型钢梁安装
7.质量控制
7.1质量控制标准
工具式型钢悬挑脚手架承力结构及架体底层防护系统的加工及安装主要执行以下规程规范：
7.1.1《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
7.1.2《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011
7.1.3《钢结构工程施工规范》GB50755-2012
7.1.4《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
7.2质量保证措施
7.2.1材料质量保证措施
为保证工程材料的质量，本工程对所用材料采取如下措施进行控制和监督：
1、所有钢材均选用大厂生产的产品，产品是知名品牌。
2、材料选用绿色环保产品。
3、材料必须通过材料管理员的验收，必须有出厂证明书。
4、供货厂商必须持有技术质量管理部门颁发的生产许可证，具有完善的计量、试验设施，能够按规范和试验规程对其产品性能和质量进行试验或检验，具有一定的生产规模和能力。
7.2.2质量控制措施
1、按ISO9001：
2008质量体系标准的程序文件的规定，在施工全过程的活动之中严格贯彻实施。
2、严格执行“工序操作者自检，工序交接互检”等质量检查制度，落实项目经理及各级管理人员的质量责任制，严格执行技术交底制度。
3、对零构件制作中关键性工序，如切割工序、拼装工序，对其制作的同一种构件的第一件实行构件首检制度，保证零构件制作不出现批量性返工，以保证零构件制作质量。
4、加强技术管理，组织有关人员认真学习图纸、规范、规程及标准，了解设计意图。
关键要害部位，分级作详细的书面技术交底。
5、严格按设计图纸、规范、规程进行施工。
特别对容易产生质量通病的部位要组织人员精心施工和编制专门的工艺操作要点，组织学习执行。
施工人员应熟悉型钢悬挑脚手架专项安装方案、设计图纸技术要求及施工技术规范，必须按其规定进行施工，不得随意改动。
6、重视过程检查、监督，在拼装、焊接等重点工序设立专职质检人员跟班检查，从而在生产过程中保证产品质量。
7、对操作工人进行技术交底，特殊工种必须持证上岗。
8、型钢悬挑脚手架搭设前对型钢梁、锚固螺栓、定位桩、架体转角处直角连接件、大角连接件、内角连接件、钢丝绳、钢绳连接件、金属压型防护板等零部件进行验收，不合格产品不得使用。
9、在施工过程中及时收集整理各种技术资料，施工技术资料和质量验评资料应与工程同步，及时做好现场资料的收集、整理和汇总。
8.安全保证措施
项目经理
现场安装指导负责人
制作技术负责人
8.1安全保证体系
现场安装
标配件租赁
原材料采购
机械加工
成品验收
8.2安全施工措施
8.2.1职业健康安全技术措施
1、型钢悬挑脚手架在施工前应编制专项施工方案，明确型钢梁及其连接件的合理选用及布置，方案中应对架体及支承体系、锚固点、主体结构的受力进行复核验算。
2、型钢悬挑脚手架搭设前建筑物主体混凝土强度应达到要求后才能进行型钢悬挑梁安装。
3、施工作业前必须作好安全准备，专人负责安全，对所有作业人员进行安全交底
4、现场安装作业前划定一个专用的作业区，设置隔离带，并派专人维护现场，禁止无关人员进入吊装区域。
5、对于高处作业人员必须进行健康体检，有高血压、心脏病、低血糖、恐高症患者，严禁从事高处作业；机具操作人员应配备必要的防护用品，如护目镜、绝缘手套、绝缘鞋等。
6、各类人员必须具备相应的安全生产资格证书持证上岗。
7、进入施工现场必须佩带安全帽，高空作业系上安全带。
操作人员在进行高处作业时，要正确使用安全绳。
安全带一般为高挂低用，即将安全带绳端的钩环挂于高处，而人在低处操作。
8、高处作业的设施、设备、必须在施工前进行检查，确认其完好，方能投入使用。
9、作业前，要注意作业点上下左右的安全状况，严禁立体交叉作业。
10、高空操作人员使用的工具及安装用的零部件应放入随身佩带的工具袋内、不可随便向下丢掷。
11、用于工具式型钢悬挑脚手架安装的各连接件螺栓、绳卡等必须按规范要求进行紧固，安装过程中凡是未最终固定的零配件，必须进行临时固定和警示。
12、安装作业时尽量选择晴朗无风的天气。
如遇六级以上的大风、下雨，应停止作业。
从事高处作业者必须穿防滑胶鞋。
9.现场文明及环保措施
1、现场的各种材料、施工机械（具）要摆放整齐，施工要随时将废料和多余物资回收，按指定位置存放或清出现场。
2、施工现场要有明显的安全标志。
3、现场办公室、休息室及仓库等临建场所要搞好环境卫生工作。
4、做好环境保护、宣传教育工作，凡进入工地的人员都要自觉遵守环境卫生。
10.效益分析
10.1可拆卸式锚固螺栓与一次性U形锚固螺栓的使用成本比较：
以一栋3万㎡的商住楼为例（平面尺寸：
48m×24m,26层，80m高）该栋建筑要搭4层围护脚手架，每层需要型钢悬挑梁80根，若使用一次性U形锚固螺栓，每根悬挑梁所需一次性U形锚固螺栓的钢材重量为：
锚固螺栓Ф16：
0.7m×3根×1.579㎏/m=3.3㎏
楼板加强筋Φ18：
1.5m×2根×1.998㎏/m=6㎏
每根悬挑梁预埋一次性U形锚固螺栓所需钢材的重量为9.3㎏
整栋建筑型钢脚手架预埋一次性U形锚固螺栓所需钢筋的总重量为：
9.3㎏×80×4=2976㎏
钢材材料费为：
2976㎏×4.2元/㎏=12499.2元
与可周转式锚固螺栓所需钢筋费用比较如下表：
类别
名称
钢筋重量（㎏）
费用（元）
使用次数
实际使用成本
使用一次性U形锚固螺栓
2979㎏
12499.2元
1次
12499.2元
使用可周转式锚固螺栓
1056㎏
4435.2元
5次
887元
由此可见，使用可周转式锚固螺栓，可节省费用。
每年一百万平方米的建筑使用型钢悬挑脚手架，可节省费用约40万元。
10.2悬挑梁的组合定位桩的效益分析：
10.2.1采用组合定位桩，使得大量减小建筑物墙体的预留洞口尺寸，保证了结构的安全，减少了洞口修复成本。
10.2.2采用组合定位桩，使得挑梁在拆除时更加安全、快捷。
10.3金属压型防护板和挑梁连接件的效益分析：
10.3.1本工法先安装金属压型防护板，解决了长期以来脚手架搭设工人的安全风险（本工法先铺工具式金属压型防护板形成操作平台后再搭架），其安全效益显著。
10.3.2采用金属压型板作为型钢脚手架底层防护，使得外脚手架显得更加整洁、美观，有利于项目安全文明标准化施工。
10.3.3挑梁连接件使得整个脚手架转角处连接更加简便安全，提高了工效。
11.应用实例：
11.1成都朗诗•绿色街区项目
成都朗诗•绿色街区项目位于成都市成华区，南侧为迎晖路，该工程地上由7个高层建筑及1个2F商业用房组成，其中7栋楼均为18层住宅楼，层高3m，总建筑高度58.65m，1栋2层商业楼和二层地下室，总建筑面积84385.98m2，结构类型为框架、剪力墙。
结合该工程的实际情况及特点，确定外架采用双排落地脚手架和工具式型钢扣件钢管外脚手架；所有楼栋均在7F、13F做两次工具式型钢扣件钢管外脚手架，1F—6F采用落地脚手架和工具式型钢扣件钢管外脚手架相结合的方式搭设。
其中3#、4#、7#、8#与地下室挡墙在同一立面上的外墙在2F搭设工具式型钢扣件钢管外脚手架（能利用地下室顶板的部分采用落地架），其余外墙面因在地下室顶板范围之上，利用地下室顶板结构作为平台搭设落地脚手架搭设至6F。
11.2理工东苑1标段工程
该工程为学校教职员工集资住房，由一层联体地下室和地上9栋商住楼组成，总建筑面积为10.1万平方米。
其中1#～5#楼为15层，建筑高度为51.05米；6#楼为17层，建筑高度为56.575米；21#～23#楼为26层，建筑高度为83.05米。
外脚手架采取落地双排钢管外架和型钢悬挑脚手架相结合的形式。
该工程各栋主楼高度近60m，架子分段搭设，1#～6#楼在4层和14层有腰带，因此1#～5#楼在5层开始搭设型钢悬挑外脚手架，在5层以下搭设落地双排钢管外架；6#楼在6层开始搭设型钢悬挑外脚手架，在6层以下搭设落地双排钢管外架。
1#～5#楼主体结构完成型施工完6层后，从5层楼面开始搭设型钢悬挑外脚手（拉结钢绳固定在6层楼板梁上）；6#楼主体结构完成型施工完7层后，从6层楼面开始搭设型钢悬挑外脚手（拉结钢绳固定在7层楼板梁上）。
该工程型钢悬挑脚手架应用本工法搭设。
11.3长虹和悦府项目一期工程
“长虹和悦府项目工程（一期）”由4～7号住宅楼及商业用房和8号楼地下室（8#楼上部主楼部分为二期）组成，地下2层，总建筑面积为101753.28m2。
该工程为一类高层建筑，4～7号楼由20+15层或20+20单元组成，建筑高度为63.20m（20层）、48.7m（15层），地下负一、二层：
3.80m。
商铺一层4.20m；商铺二层3.90m。
住宅楼各层均为2.9m，由于本工程建筑高度较高，地下室及裙房商业部分层高较高，在施工时应按规范加强外架支撑系统的布设以及安全防护工作，确保脚手架搭设垂直度在规范允许偏差范围内。
根据本工程的实际情况、结构平面形式和建筑物的高度，脚手架的选择如下：
4～7号住宅楼主体结构层五层以下（+11.60m以下）、裙房商业部分外脚手架采用双排落地式钢管扣件脚手架；4～7号住宅楼五层（含五层）以上采用悬挑型钢外脚手架。
建筑为20层时，悬挑型钢外脚手架分三段搭设，即第一段11.60m～29.00m（搭设高度17.4m）；第二段29.00m～46.4m（搭设高度17.4m）；第三段46.40m～62.55m；（搭设高度16.15m）。
建筑为15层时，悬挑型钢外脚手架分二段搭设，即第一段11.60m～29.00m（搭设高度17.4m）；第二段29.00m～48.65m（搭设高度19.65m）。
外脚手架主体施工时作防护架，外墙装饰时兼装饰施工架。
该工程型钢悬挑脚手架应用了本工法。
长虹和悦府•架体转角实际应用图
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