作者：郑晓敏
1 工程案例
上海嘉定大名城住宅项目位于上海市嘉定区安亭镇秦安路以东、曹安公路以北，总占地面积38 819 m2，总建筑面积约111 188 m2，由1栋20层高层住宅楼、7栋23 - 26层高层住宅楼、3栋l层商业楼、1层地下车库及附属设施组成。本工程为框架一剪力墙结构高层建筑，电梯井道及楼梯间位于楼层平面一侧（图1）。
本工程楼梯间、电梯井道部分剪力墙为结构外墙，需排布悬挑钢梁，为方便楼梯间、电梯井结构施工，在考虑电梯单位进行电梯安装的前提下，悬挑钢梁的排布采用水平横穿电梯井道的方式，后因电梯深化图纸变更，导致悬挑钢梁与电梯轨道安装工作面发生冲突。其中主体单层楼梯间、电梯井道外侧悬挑脚手架面积为36.50 m2，现需要在不影响外侧脚手架安全使用的同时，保证电梯安装工程井道脚手架搭设、轨道安装以及调试等工序按原计划进行，并对悬挑钢梁锚固方式和结构形式做出修改，以满足工程需要。原悬挑脚手架基本数据为：钢管（Φ48 mm×3.50 mm）扣件脚手架，架宽1 050 mm，步距1500 mm，内排架距墙450 mm。悬挑钢梁为16#工字钢，工字钢最大纵距1500 mm，连梁为16#工字钢，悬挑架每6-7层为1个悬挑单元。
悬挑脚手架受力结构施工部署修改为：原悬挑钢梁悬挑段远端增加斜撑→钢梁悬挑段近端与剪力墙通过连墙固定件进行半刚性连接→钢梁悬挑段远端增设斜拉构件（钢丝绳）→割除电梯井道内侧原悬挑钢梁→电梯井道脚手架搭设→电梯安装工程施工。
2 悬挑钢梁修改思路及难点分析
2.1修改思路
原悬挑钢梁横穿过电梯井道剪力墙及电梯井道内部，与电梯厅部位梁、板预埋件固定，形成稳定的悬臂受力结构体系，却占用了电梯井道的空间，影响电梯安装工程的施工。现采取改变悬挑钢梁支座锚固方式和结构受力形式，使其既满足外脚手架安全使用，又不影响电梯安装工程施工，悬挑脚手架受力结构修改前、后示意如图2所示。
原悬挑钢梁下部增设2道钢斜撑，悬挑钢梁和钢斜撑通过连墙固定件与剪力墙进行半刚性连接，其中连墙固定件由多块对称放置于剪力墙两侧的厚16 mm钢板和M20螺栓群组成，悬挑钢梁、钢斜撑、连墙固定件采用满焊焊接，最终使悬挑钢梁、钢斜撑及剪力墙形成稳定的结构受力体系。原悬挑钢梁上部增设斜拉钢丝绳，钢丝绳一端固定于悬挑钢梁末端，另一端与固定于剪力墙上的U形构件连接。待上述结构受力体系验收合格后，方可对电梯井道内部的钢梁进行割除，为电梯安装工程准备足够的工作空间。
综上所述，悬挑钢梁的修改思路总结如下：为满足施工需要，电梯井外侧悬挑脚手架的悬挑钢梁需改变锚固方式，横跨于电梯井道内的钢梁必须割除，在割除前需对钢梁支座锚固方式进行处理，钢梁下部增设钢斜撑，钢梁上部增设斜拉钢丝绳。割除电梯井道空间钢梁后需对悬挑脚手架做整体稳定性监测，主要观察水平悬挑钢梁、钢斜撑、钢丝绳、焊缝、穿墙螺栓群以及剪力墙形变是否在可控范围内。
2.2难点分析
1)水平钢梁、钢斜撑以及钢丝绳组成的支撑体系形变监测控制；
2)外侧脚手架整体稳定性；
3)剪力墙、焊缝、穿墙螺栓群的形变监测控制；
4)电梯井道空间钢梁割除施工中的安全风险，
3 施工依据及控制要点
3.1悬模结构布置图
悬模结构布置如图3所示。
3.2荷载取值
悬挑钢梁及其连梁采用16#工字钢，相邻悬挑钢梁之间的连梁上最多布置2根立杆，连梁及上部荷载以集中力方式作用于悬挑钢梁，选取最不利荷载工况作为计算单元，即荷载由下部钢斜撑杆件和斜拉钢丝绳承受，悬挑钢梁只进行竖向荷载挠度计算，同时进行钢丝绳选型及钢斜撑稳定性计算。
1)荷载标准值：施工活荷载为2.00 kN/m2，考虑2层同时施工；脚手板荷载为0.10 kN/rr12，按照铺设10层计算；栏杆荷载为0.16 kN/m，基本风压0.30 kN/m2，钢梁自重荷载0.25 kN/m。
2)计算参数：悬挑钢梁、钢斜撑（Q235型16#工字钢）抗弯设计强度为215.00 MPa；焊缝（E43型焊条）的抗压、抗剪及抗拉强度设计值均为160.00 MPa。
3.3施工控制要点
3.3.1孔洞定位及开设
悬挑钢梁支座处和钢斜撑下部需安装连墙固定件，应按连墙固定件中螺栓群设计排布方式，在剪力墙上对螺栓孔洞进行定位，然后用水钻打孔机在剪力墙上开设Φ25 mm的螺栓孔洞，孔洞深度为200 mm。
3.3.2连墙固定件预加工
1)悬挑钢梁支座处连墙固定件：将厚16 mm的Q235型钢板切割成500 mm×300 mm×16 mm的单块，按螺栓群设计排布方式在单块钢板上开设Φ25 mm孔洞，单个连墙固定件由4块钢板和8个M20高强度螺栓组成；
2)钢斜撑下部连墙固定件：将厚16 mm的Q235型钢板切割成500 mm×400 mm×16 mm的小块，按螺栓群设计排布方式在单块钢板上开设Φ25 mm孔洞，单个连墙固定件由2块钢板和4个M20高强度螺栓组成。
3.3.3连墙固定件安装
1)悬挑钢梁支座处连墙固定件：4块钢板对称放置于悬挑钢梁和剪力墙两侧，通过预开设的孔洞用穿墙螺栓群相互固定，剪力墙两侧连墙固定件与悬挑钢梁采用满焊连接（图4）；
2)钢斜撑连墙固定件：距悬挑钢梁支座下方竖向距离4 500 mm处，将2块钢板对称放置于剪力墙两侧，通过预开设的孔洞用穿墙螺栓群相互固定，钢斜撑和连墙固定件采用满焊连接（图5）。为增大螺栓群受力作用面积，需在单个螺栓两端增加50 mm×50 mm×10 mm的钢垫片。
3.3.4钢斜撑加工及安装
钢斜撑为Q235型16#工字钢，其长度由现场测取实际尺寸加工，满足连接连墙固定件和悬挑钢梁末端即可，此外钢斜撑中部与悬挑钢梁支座处连墙固定件也增设1道钢斜撑．以增加斜撑杆件的受力稳定性。钢斜撑与悬挑钢梁、连墙固定件采用满焊连接，焊缝强度需满足规范要求。
3.3.5 U形构件孔洞定位、开设及安装
在剪力墙同一竖直方向上用水钻打孔机开设2个Φ25 mm孔洞，两孔洞间距100 mm，下排孔洞距悬挑钢梁支座竖向距离为4 500 mm。成品U形构件为Φ20 mm圆钢制成，U形构件可通过配套的螺纹、螺帽以及预先开设的孔洞与剪力墙固定。
3.3.6斜拉钢丝绳安装
钢丝绳上部通过绳卡与U形构件锚固，下部钢丝绳绕悬挑钢梁一圈后通过绳卡进行锚固。斜拉钢丝绳的锚固应按规范设置安全环，便于对支撑体系进行安全监测。
3.3.7电梯井道内侧钢梁割除
斜撑构件和斜拉构件安装完成并验收合格后方可进行电梯井道内侧钢梁割除，方便电梯安装工程施工。
3.3.8施工注意事项
施工过程中因悬挑脚手架架体不会被拆除，故应做好脚手架安全监测，检查立杆和连墙件相应的安全控制参数，保证脚手架整体稳定性；焊接施工时，操作平台上应满铺毛竹片和防火棉，临时防护及施工警示牌应到位，各焊接节点焊缝应饱满、连续。
3.4细部构造
1)悬挑钢梁支座增设加强钢板节点：剪力墙外侧悬挑钢梁和连墙固定件增加3块150 mm×150 mm×20 mm的加强钢板，加强钢板与连墙固定件、悬挑钢梁垂直满焊焊接。其中，悬挑钢梁腹板两侧各增设1块加强钢板，上翼缘中部增设1块加强钢板，如图6所示。
2)钢丝绳与悬挑钢梁锚固节点：在悬挑钢梁下部焊接Φ20 mm圆钢短钢筋头，防止钢丝绳向内侧滑动，钢丝绳采用相应绳卡锚固（图7）。
4 现场施工监测
1)在悬挑钢梁、钢斜撑和斜拉钢丝绳组成的脚手架结构受力体系最大受力部位设置监测点，利用水准仪在主楼内部设置后视点，利用经纬仪在楼层外部观测脚手架体系垂直度，在脚手架结构受力体系施工修改前、中、后阶段均持续监测，并详细记录，以保证悬挑脚手架体系的安全性。
2)在悬挑钢梁中部和悬挑端部锚固2道钢丝绳，严格监测悬挑钢梁的挠度，并记录。
3)架体施工后每日持续对各处焊缝和剪力墙开设孔洞部位进行监测，观察表面是否出现裂纹等，并记录。
4)施工完成后对斜拉钢丝绳安全环及U形构件进行持续监测，并详细记录。
5)现场设置悬挑结构模型，利用现场钢筋进行预加载试验，持续监测，统计试验结果，在钢梁挠度观测记录趋于稳定后进行现场施工。
5 效果验证
1)通过对悬挑脚手架结构体系荷载的计算，参考各相关结构力学论文和规范，确保了新型悬模结构力学模型建立的科学性。
2)现场预加载试验和形变观测，便于新型悬模结构力学模型结构的选材，也从实际试验中验证了结构力学模型的可靠性。
3)现场施工监测点的控制措施，利用水准仪、经纬仪对监测点标高和垂直度进行持续监测，确保了悬挑结构体系的安全性。
6 结语
通过建立新型悬模结构力学模型和整体稳定性分析，参考各相关结构力学论文，利用手工计算、PKPM施工建模软件以及现场悬模堆载试验，证明了结构体系的安全可靠性。在实际工程建设中，本悬模结构力学模型可以解决已施工完成的悬挑脚手架结构与其他分项工程工作面相冲突的问题，在不拆除悬挑脚手架并安全使用的同时，保障其他分项工程应具备的工作面。通过增设钢斜撑、连墙固定件和斜拉钢丝绳等建立新的结构力学模型，避免了因工作面相冲突而导致的工期延长和重复施工等问题，具有降低施工成本、缩短工期、保证安全等技术经济特点，为解决施工现场问题提供了一条全新的思路。
7摘要：
悬臂式脚手架在高层建筑施工中应用广泛，具有设计理念成熟、安全性能可靠、施工成本经济等特点。但高层建筑设计的多样性决定了悬挑脚手架局部设计的多样性，需要因条件制宜。以工程实际为例，对高层建筑悬挑脚手架与分项工程工作界面相冲突的问题进行讨论，通过修改悬挑脚手架受力结构，使各分项工程得以顺利进行。
