中铁建工集团国际事业部 北京市 100070
摘要：伴随我国城市化进程的快速发展,建筑工程行业也迎来了空前的发展机遇.预制装配式建筑作为一种新型的建筑形式,充分利用了预制构件设计标准化、生产工厂化、运输物流化以及安装专业化的优势，得到了政府的大力支持与推广。但在装配式施工过程中，传统悬挑脚手架的施工方法已无法满足装配式施工的质量和安全要求，因此新型装配式建筑悬挑架施工工艺是装配式建筑施工过程中急需解决的关键技术之一，关乎装配式施工质量和施工安全保证,也是预制装配式建筑在使用和推广过程中需要解决的主要问题。
传统悬挑脚手架施工工艺的悬挑钢梁末端通常采用两道18mm圆钢拉环固定。拉环采用预埋的方式锚固在楼板上。装配式建筑楼板一般采用预制叠合板。预埋U型拉环的施工工艺在装配式楼层无法进行。采取通过对叠合板开洞以安装拉环的施工方法，不仅大大增加了施工难度，更会对叠合板造成破坏破坏，严重影响施工质量，在很多施工地区被禁止采用。
同时三角支撑悬挑脚手架是通过预先焊接加工三角钢支架，待混凝土浇筑到支撑架安装楼层时，在外剪力墙或梁的位置提前预埋套管，作为安装支撑架的穿墙螺杆孔。通过塔式起重机将三角钢支架吊运到指定位置，由穿墙螺杆与外墙进行连接固定。脚手架立杆直接落在支架上，将悬挑架上部的竖向荷载通过斜支撑转换到结构部位的一种施工方法。三角支撑脚手架虽避免了在预制楼板上开洞的弊端，但需要对钢梁进行切割和焊接，材料损耗大，施工难度相对较高，施工工期更长，大大增加了悬挑架的施工成本。
新型装配式建筑悬挑脚手架施工工艺介绍：新型悬挑架提前在现浇梁内预埋U型拉环，拉环位置同悬挑钢梁锚固端固定点中心位置在同一直线上。楼板完成浇筑后将横向工字钢套入拉环内作为压梁固定悬挑出的型钢。工字钢压梁布置时避开暗柱和预制剪力墙位置（可通过现浇剪力墙锚固钢梁）。相邻两开间的悬挑梁锚固段应互相错开，局部将原设计4m长工字钢加长至4.5m以便压梁错开固定，或将5.5m长工字钢加长至6m，以此类推。
.png)
预制叠合板楼层新型悬挑脚手架压梁固定形式
待悬挑层上两层楼板浇筑完成后再搭设双排扣件架，采取下支上顶压住横向压梁（双排架立杆横向间距1m，排距1m，步距1.2m，最底排小横杆压住压梁）。同时在工字钢悬挑端部处设Ф14钢丝绳与上部结构主体进行拉接固定，支顶立杆与钢丝绳均不参与计算，额外增加悬挑钢梁的稳定性。
.png)
新型悬挑架压梁上部支顶双排架示意图
新型悬挑架采取悬挑钢梁末端压钢梁，配合支顶立杆的方法，摒弃了传统悬挑架钢梁锚固需要在叠合板开洞的弊端，同时具有悬挑钢梁平面布置灵活，施工操作方便，节省材料，安装速度快，既保证了装配式建筑的施工质量，又有可靠的安全性能等优点，可大面积推广应用。
附件：预制叠合板楼层新型悬挑脚手架受力计算书：
（悬挑钢梁采用18号工字钢，按照悬挑长度1.7m，楼板上锚固端长度2.3m，双排架离墙体距离0.9m，外架排距0.7m计算）
一、悬挑钢梁的受力计算
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。
.png)
悬臂单跨梁计算简图
支座反力计算公式
.png)
.png)
支座弯矩计算公式
.png)
C点最大挠度计算公式
.png)
其中 k = m/l,kl = ml/l,k2 = m2/l。
本工程算例中，m = 1700mm，l = 2100mm，ml = 900mm，m2 = 1600mm；
水平支撑梁的截面惯性矩I = 1660.00cm4，截面模量(抵抗矩) W = 185.00cm3。
受脚手架作用集中强度计算荷载 N=9.01kN
水平钢梁自重强度计算荷载 q=1.2×30.60×0.0001×7.85×10=0.29kN/m
k=1.70/2.10=0.81
kl=0.90/2.10=0.43
k2=1.60/2.10=0.76
代入公式，经过计算得到
支座反力 RA=29.722kN
支座反力 RB=-10.616kN
最大弯矩 MA=22.930kN.m
抗弯计算强度:
f = γ0M/γW = 1.0×22.930×106/(1.05×185000.0)=118.042N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
受脚手架作用集中计算荷载 N=3.83+3.15=6.98kN
水平钢梁自重计算荷载 q=30.60×0.0001×7.85×10=0.24kN/m
最大挠度 Vmax=10.425mm
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130-2011)表5.1.8规定：水平支撑梁的最大挠度小于3400.0/250,满足要求!
二、悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用18号工字钢,计算公式如下
.png)
其中 φb —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计标准》(GB50017-2017)附录得到：
φb=2.00
由于φb大于0.6，按照《钢结构设计标准》(GB50017-2017)附录C其值φb'=1.07-0.282/φb=0.929
经过计算得到强度
σ=1.0×22.93×106/(0.929×185000.00)=133.42N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算 σ < [f],满足要求!
三、锚固段与工字钢压梁的计算
现将悬挑工钢梁楼内端部的预埋拉环原设计改为在开间两侧的现浇梁里预埋拉环，同时增加一道垂直于悬挑方向的横向钢梁作为压梁承受锚固段的向上的支座反力。
1.水平压梁的抗弯强度计算
将压梁受力模型简化为支座在两侧拉环的单跨简支梁，跨内承受3道悬挑钢梁竖向集中荷载。
.png)
集中荷载P的大小与上文一部分的悬挑梁内侧的锚固段支座反力相等为10.616kN，方向垂直于横向钢梁竖直向上。
由Fy=0，
.png)
A=0
计算得到压梁的支座反力
RA=RB=15.924kN
MMAX=（0.45+1.5）RA-1.45fp=15.128KN.m
抗弯计算强度:
f = γ0M/γW = 1.0×15.128×106/(1.05×185000.0)=77.87N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
2.水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环，拉环强度计算：
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=15.924kN
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为
.png)
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》9.7.6[f]= 65N/mm2；
压点处采用2个 U 形钢筋拉环连接，承载能力乘以0.85的折减系数；钢筋拉环抗拉强度为110.50N/mm2；
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[15924×4/(3.1416×110.50×2)]1/2=10mm
依据JGJ130规范，U形钢筋拉环或锚固螺栓直径不宜小于16mm，现场使用18mm的圆钢，拉环受力满足要求。