0 引言

　　悬挑式脚手架作为高层建筑中最常用的辅助措施，具有良好的稳定性、安全性，成为高层建筑中确保施工安全的重要设施，现阶段悬挑式脚手架大多属于板面悬挑工字钢搭设脚手架，存在破坏建筑结构完整性、钢材投入量大、安拆过程需配合塔式起重机的缺陷，导致工程质量和生产效率下降。

　　梁侧悬挑脚手架具备板式悬挑脚手架的优点，且避免破坏建筑结构。在保证建筑结构完整性的同时，通过工厂化标准制作，节省钢材使用量>56%。梁侧悬挑脚手架在高层建筑中的应用较少，本文结合中山大学附属第一(南沙)医院实际情况，从悬挑脚手架的技术、施工2个方面进行阐述，分析梁侧悬挑脚手架技术提高工程生产效率和质量的机理。

　　1 工程概况

　　中山大学附属第一(南沙)医院项目位于广州市南沙区横沥镇明珠湾起步区横沥岛西侧。整个建筑群分南北2个区域，占地面积为15.6万m²，总建筑面积为50.6万m²，共5栋高层建筑，其中各楼高度35.45～117.75m，梁侧悬挑数据如表1所示。

　　表1 悬挑数据  

　　2 梁侧悬挑脚手架技术分析

　　2.1 组成

　　梁侧悬挑梁由工字钢、钢板、螺杆、短钢管、斜拉环组成，通过梁(墙、柱)侧锚固型钢梁+斜拉杆的悬挑方式组成，各组件规格参数如表2所示。

　　表2 悬挑梁各组件规格参数 

　　悬挑工字钢采用2M22螺杆固定在结构边梁、墙或柱上，悬挑工字钢锚固方式如图1所示。

　　图1 悬挑工字钢锚固 

　　悬挑工字钢通过固定在上层结构边梁、柱、墙的斜拉杆连接，采用ϕ20圆钢制作，分为2节杆，下节杆与工字钢M20螺栓相连，上节杆与结构梁通过M20螺栓连接，2节杆间使用定制连接器连接并调节锁紧，如图2所示。

　　图2 拉杆连接方式 

　　2.2 力学分析

　　2.2.1 有限元分析模型

　　通过有限元分析的数值模拟，建立梁侧悬挑脚手架三维模型，根据脚手架搭设过程中悬挑工字钢和混凝土梁的应力及位移变化情况，分析梁侧悬挑脚手架的安全状态，保证施工安全。

　　模型选用Beam单元模拟混凝土梁和悬挑梁，拉杆和结构柱分别采用索、柱单元进行模拟，并在柱脚位置施加一般支承的约束条件，从而约束x,y,z方向的柱脚变形，具体截面信息如表3所示，有限元模型如图3所示。

　　表3 模型参数  

　　图3 有限元分析模型  

　　2.2.2 荷载计算

　　根据荷载规范和实际施工情况，各构件荷载建议计算参数如下:脚手板自重标准值N_G2k1为0.1kN/m²，密目式安全立网自重标准值为0.01kN/m²，栏杆与挡脚板自重标准值N_G2k2为0.16kN/m，立杆承受结构自重标准值为0.12kN/m，结构脚手架荷载标准值为3kN/m²，安全网全封闭，脚手板与冲压钢挡脚板2步1设，结构脚手架作业层数n_jj为1层，风荷载体型系数μ_s为1，基本风压ω₀为0.35kN/m²。

　　考虑施工中人员、机械、材料的影响，荷载设计值增至1.2倍。悬挑主梁脚手架立杆固定处增加11kN荷载，工字钢整体增加均布荷载0.25kN/m。最终荷载计算取值如表4所示。

　　2.2.3 荷载验算

　　1)位移结构位移云图如图4所示，由图4可知，悬挑工字钢最大变形4.6mm，为保证结构稳定性，规范要求变形需≤2×L/150，满足要求。混凝土梁在拉杆作用下，变形约1.2mm，同样符合规范要求，该悬挑脚手架结构安全可行。

　　根据悬挑钢梁细部位移变化云图可知，悬挑钢梁变形最大位置在钢梁端部，符合悬挑梁变形趋势，结构计算结果合理，施工时应注意控制拉杆质量。

　　表4 脚手架构件受力  

　　图4 结构位移云图  

　　2)应力由结构剪应力图可知，悬挑钢梁锚固部位剪力约16kN，满足螺栓要求。上层混凝土梁剪力最大位置在支座处，中间拉杆处剪力26.7kN，达到结构稳定性要求。上层混凝土梁应力为5N/mm²，当上层混凝土强度达20MPa时，满足施工条件。

　　2.3 效益分析

　　落地式脚手架搭设高度≤40m，悬挑脚手架每段搭设高度≤20m。高层、超高层建筑中，悬挑工字钢数量较多，其中常规板悬挑工字钢锚固端是悬挑端的1.25倍以上，梁侧悬挑工字钢节省钢材近56%，降低生产成本。各工艺性能对比如表5所示。

　　表5 工艺性能对比  

　　由表5可知，梁侧悬挑工字钢比板面悬挑工字钢更节省钢材，省去传统预埋件的现场切割，避免破坏建筑结构，确保工程质量，在提升生产效率的同时，保证施工现场的平整、美观。

　　3 梁侧悬挑脚手架搭设

　　以住院楼6,12,19层采用梁(墙、柱)侧锚固型钢梁+斜拉杆的悬挑方式为例，悬挑梁采用I16普通热轧工字钢，悬挑梁端部为250mm×200mm×12mm的Q235钢板，工字钢与钢板间采用满焊连接。悬挑工字梁锚固要求如图5所示。

　　悬挑工字钢采用2M22螺杆固定在结构边梁、墙或柱上。当结构厚度≤500mm时，在混凝土结构中预埋222钢管，待结构侧模拆除后使用M20螺杆+双螺母固定悬挑工字钢;当结构厚度>500mm，直接在混凝土中预埋2M20螺栓，然后采用双螺母固定悬挑工字钢。

　　图5 悬挑工字钢梁  

　　纵向扫地杆通过直角扣件固定于钢管立杆200mm内，横向扫地杆紧靠于纵向扫地杆上，当立杆高度不一致时，需将高处的纵向扫地杆向低处外延伸2跨，与立杆相固定，搭设如图6所示。

　　图6 脚手架搭设 

　　脚手架按3步2跨的方式设置1道连墙件，采用直角扣件将连接杆与外架内侧立杆和预埋钢管相连，脚手架外侧每7根立杆搭设1道剪刀撑，其中剪刀撑斜杆与水平面夹角为45°～60°，剪刀撑的斜杆两端除与脚手架立杆或大横杆扣紧外，应另加2～4个扣接点，梁侧悬挑脚手架布置如图7所示。

　　图7 梁侧悬挑脚手架布置 

　　扣件式脚手架的作业层面满铺ϕ6冲压钢筋网片脚手板，钢筋网片头尾交错且净距≤5cm，采用钢丝脚手板与脚手架水平杆绑扎牢固。悬挑脚手架最底层设置1层硬防护，以防止硬物掉落伤人。

　　每个作业层架体外立杆内侧应设上、下2道防护栏杆，上道栏杆高1.8m，下道栏杆高0.6m，每2步架体设置1道0.18m高的挡脚板，应密封严实塔式起重机或开口处。

　　4 结语

　　1)梁侧悬挑工字钢脚手架避免传统悬挑工艺的问题，有效节省约56%材料，在保证结构要求的前提下，能弥补常规悬挑脚手架的结构完整性，并显著提升生产效率、降低成本。

　　2)梁侧悬挑工字钢脚手架符合轻量化、标准化及绿色环保的发展方向，可推动建筑施工行业技术创新发展。