隨著裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的快速發(fā)展和不斷完善，高層裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系得到了大面積推廣應(yīng)用。由于建造方式不同，裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工過程中采用的獨(dú)立支撐、斜支撐等臨時(shí)支撐體系、工具式模板體系及施工安裝用外防護(hù)體系與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板腳手架系統(tǒng)有較大差異。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和安裝方案驗(yàn)算其配套模架體系，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)綜合考慮施工荷載、自重、風(fēng)荷載及預(yù)制構(gòu)件安裝工況下的不利組合。本文介紹用于裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)安裝的桁架式外防護(hù)結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算要點(diǎn)、主要構(gòu)造措施及該類外防護(hù)體系在裝配式結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

1?桁架式懸挑外防護(hù)架的構(gòu)造

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工安裝可采用的外防護(hù)體系主要包括工具式三角懸挑架、桁架式懸挑外防護(hù)架、附著式升降電動(dòng)腳手架、電動(dòng)升降平臺(tái)及雙排落地式腳手架等，目前前三類外防護(hù)體系在多層及高層裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。桁架式懸挑外防護(hù)架（圖1）由一種桁架式型鋼架、穿墻螺栓、卸荷鋼絲繩（也稱保險(xiǎn)鋼絲繩）及雙排腳手架、型鋼梁、U形鋼筋、防護(hù)網(wǎng)及連墻件等組成。每層桁架可承擔(dān)多層外防護(hù)架體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，桁架式型鋼架的安裝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件的施工影響較小，起重機(jī)吊次占用少。

圖1?桁架式懸挑外防護(hù)架

桁架式型鋼架（以下簡(jiǎn)稱型鋼架）的立桿、橫桿、斜桿和腹桿所用鋼材應(yīng)采用質(zhì)量等級(jí)不低于Q?235?B級(jí)的鋼材。型鋼架的立桿、橫桿、斜桿和腹桿間的焊縫連接質(zhì)量應(yīng)滿足GB?50205—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2?施工驗(yàn)算要點(diǎn)

桁架式懸挑外防護(hù)架體系的施工驗(yàn)算主要包括上部雙排腳手架、型鋼梁以及底部桁架式型鋼架的計(jì)算。作為一種新型外防護(hù)結(jié)構(gòu)體系，其腳手架部分的綜合安全系數(shù)值應(yīng)不小于2.2，綜合安全系數(shù)值應(yīng)按GB?50210—2016《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

2.1?雙排腳手架計(jì)算

桁架式懸挑外防護(hù)架體系的上部一般采用雙排扣件式腳手架，應(yīng)完成以下計(jì)算。

（1）根據(jù)規(guī)范要求，計(jì)算縱、橫向水平桿的內(nèi)力和撓度時(shí)，縱向水平桿可按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)計(jì)算跨度取立桿縱距，橫向水平桿按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)計(jì)算跨度取立桿橫距。

（2）立桿長(zhǎng)細(xì)比校核及立桿穩(wěn)定性計(jì)算。

（3）連墻件桿件的強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算，以及連墻件支座承載力相關(guān)計(jì)算。

2.2?型鋼梁及底部桁架式型鋼架計(jì)算

桁架式懸挑外防護(hù)架體系的型鋼梁需根據(jù)具體布置情況，按多跨連續(xù)梁進(jìn)行承載力及撓度計(jì)算。

底部桁架式型鋼架應(yīng)進(jìn)行桿件的承載力及穩(wěn)定性驗(yàn)算、穿墻螺栓承載力和螺栓孔處混凝土局部抗壓強(qiáng)度計(jì)算。

以某機(jī)場(chǎng)噪聲區(qū)安置房及配套設(shè)施項(xiàng)目某裝配式混凝土住宅為例，根據(jù)架體布置及荷載分布選擇受力較不利的外防護(hù)架體，采用MIDAS GEN軟件對(duì)底部桁架式型鋼架及型鋼梁進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型見圖2所示。桁架式型鋼架采用Q?235?B級(jí)方鋼焊接形成整體桁架式三角架，型鋼梁為Q?235級(jí)工字鋼。MIDAS模型中架體與剪力墻采用螺栓連接，模型中設(shè)置為鉸接；架體底部與墻體混凝土接觸處設(shè)置為單側(cè)受壓約束，從而限制型鋼架相對(duì)于墻體的變形，雙排腳手架立桿處作為豎向集中荷載加至桁架式型鋼架的相應(yīng)位置。

圖2?MIDAS計(jì)算模型（計(jì)算機(jī)截圖）

正常使用極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)組合工況下，模型中型鋼架桿件及型鋼梁的最大撓度為1.60?mm（圖3），滿足JGJ?130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的撓度限值：[ν]=l/250=16.8?mm要求，其中對(duì)懸挑構(gòu)件，l取其懸挑長(zhǎng)度的2倍。

圖3?位移變形（計(jì)算機(jī)截圖）

承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)基本組合工況下，模型中型鋼架桿件及型鋼梁的最大應(yīng)力為115 MPa＜215?MPa（圖4），滿足Q235級(jí)鋼材的強(qiáng)度要求。

圖4?應(yīng)力（計(jì)算機(jī)截圖）

在承載能力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)基本組合工況下，模型中型鋼架穿墻螺栓受到的最大拉力Nt=74.2?kN，最大剪力Nv=50.6?kN（圖5），實(shí)際工程項(xiàng)目中采用的螺栓為8.8級(jí)的B級(jí)普通螺栓，直徑為30?mm，受拉承載力設(shè)計(jì)值Ntb=224.46?kN，受剪承載力Nvb=226.19?kN，同時(shí)承受剪力和拉力的螺栓承載力驗(yàn)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

圖5?支座反力（計(jì)算機(jī)截圖）

參考JGJ?202—2010《建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，對(duì)桁架式懸挑外防護(hù)架體系的穿墻螺栓孔處混凝土進(jìn)行承載力驗(yàn)算，結(jié)果表明，穿墻孔處混凝土受壓狀況可滿足規(guī)范要求。

3?技術(shù)要點(diǎn)與構(gòu)造措施

3.1?預(yù)制懸挑構(gòu)件

考慮到對(duì)裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)中的預(yù)制空調(diào)板、陽臺(tái)板等懸挑構(gòu)件部位，桁架式外防護(hù)體系應(yīng)進(jìn)行避讓，該部位型鋼架一般采用懸挑較大的特定架體，其型鋼架懸挑跨度一般為2~3?m。上述部位的預(yù)制懸挑構(gòu)件的支撐宜采用承插式腳手架等，架體與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的剛性拉接。

3.2?型鋼梁

該結(jié)構(gòu)體系中桁架式型鋼架頂部一般采用工字型鋼梁作為腳手架立桿基礎(chǔ)，通過U形筋及螺母固定型鋼梁。每個(gè)型鋼梁與型鋼架間應(yīng)設(shè)置不少于3個(gè)錨固點(diǎn)，即通過不少于3個(gè)U形卡環(huán)進(jìn)行錨固。每個(gè)型鋼梁應(yīng)獨(dú)立搭設(shè)，不得與相鄰型鋼梁焊接。型鋼架頂部放置型鋼梁前應(yīng)通過調(diào)平墊片進(jìn)行抄平；根據(jù)上部雙排腳手架位置，型鋼梁上應(yīng)焊接直徑不小于25?mm的定位鋼筋，雙排腳手架立桿應(yīng)插入定位鋼筋內(nèi)部。

3.3?連墻件

連墻件與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)采用剛性連接，每2步3跨應(yīng)布置不少于1套連墻件，其中施工電梯、卸料平臺(tái)等外防護(hù)架體開口處兩側(cè)各布置1套連墻件。連墻件應(yīng)設(shè)在雙排腳手架主節(jié)點(diǎn)處，當(dāng)與主節(jié)點(diǎn)存在偏離時(shí)，偏離應(yīng)不大于300?mm。連墻件應(yīng)采用扣件與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)，當(dāng)單扣件承載力不滿足要求時(shí)可選用雙扣件連接、螺栓連接或焊接等方式。

連墻件應(yīng)水平設(shè)置，并與架體內(nèi)外排立桿連接。窗洞口位置可利用鋼管與洞口形成整體并與外側(cè)架體連接；兩側(cè)山墻及無窗洞口部位，可在預(yù)制外墻板或墻體后澆區(qū)預(yù)留螺栓孔，并采取可靠措施與架體進(jìn)行可靠連接。

3.4?卸荷鋼絲繩

作為外防護(hù)架體的安全措施，桁架式懸挑外防護(hù)架體系的卸荷鋼絲繩不參與架體受力計(jì)算，應(yīng)采用公稱抗拉強(qiáng)度不小于1?770?MPa，且直徑不小于15.5?mm的鋼絲繩，鋼絲繩與型鋼梁的水平夾角應(yīng)不小于45°。卸荷鋼絲繩與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)的吊環(huán)應(yīng)使用HPB?300級(jí)鋼筋，其直徑不宜小于20?mm，吊環(huán)預(yù)埋錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB?50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中鋼筋錨固的規(guī)定。卸荷鋼絲繩用穿墻孔可在預(yù)制墻體構(gòu)件或現(xiàn)澆墻體構(gòu)件內(nèi)預(yù)留，其直徑一般不小于24?mm，用于固定鋼絲繩，且穿墻孔距離現(xiàn)澆構(gòu)件端部不小于100?mm。

4?施工安裝

桁架式懸挑外防護(hù)架體系的主要施工工藝流程為：懸挑防護(hù)架安裝位置及立桿位置定位→懸挑外防護(hù)型鋼架安裝→型鋼梁焊接立桿定位筋→型鋼梁鋪設(shè)→U形筋與型鋼架連接固定→卸荷鋼絲繩固定（一般在上層墻體施工完畢后）→放置縱向水平桿、立桿及剪刀撐→設(shè)置連墻件（如暫不能設(shè)置連墻件時(shí)應(yīng)搭設(shè)拋撐）→鋪腳手板→安裝防護(hù)欄桿、擋腳板→掛密目式安全網(wǎng)或硬質(zhì)外防護(hù)（圖6）。

圖6?桁架式懸挑外防護(hù)架體系

桁架式懸挑外防護(hù)架體系搭設(shè)前，應(yīng)測(cè)設(shè)懸挑防護(hù)架安裝位置及立桿定位控制線，一般在樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高下900?mm處為型鋼架第一道穿墻螺栓，每個(gè)型鋼架由兩道穿墻螺栓與墻體連接。型鋼架安裝時(shí)應(yīng)借助塔式起重機(jī)，按平面布置圖及立面圖安裝至準(zhǔn)確位置。安裝時(shí)穿墻螺栓應(yīng)從墻內(nèi)向外穿出，微調(diào)承重架的水平及豎向位置，以保證型鋼架與主體結(jié)構(gòu)可靠連接，待調(diào)整就位后擰緊穿墻螺栓的螺母，摘除塔式起重機(jī)吊鉤。桁架式懸挑外防護(hù)架體系的上部雙排腳手架隨結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度逐層向上搭設(shè)，每層架體均須通過連墻件與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠拉結(jié)。在有機(jī)房的位置，需搭設(shè)至機(jī)房層頂，此時(shí)架體應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)置可靠拉結(jié)。

5?結(jié)束語

本文對(duì)桁架式懸挑外防護(hù)體系的體系特點(diǎn)、施工驗(yàn)算、主要技術(shù)與構(gòu)造措施及施工安裝等方面進(jìn)行研究，分析桁架式懸挑外防護(hù)架在設(shè)計(jì)及施工安裝過程中的技術(shù)要點(diǎn)，保證了裝配式結(jié)構(gòu)施工安裝作業(yè)的外防護(hù)需求。結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)施工安裝用的桁架式懸挑外防護(hù)體系進(jìn)行了較系統(tǒng)地研究與總結(jié)，可為桁架式懸挑外防護(hù)體系等懸挑外防護(hù)體系在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供參考。