淺析懸挑式腳手架的計算與構(gòu)造

姚健平

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程學(xué)院，214000）

淺析懸挑式腳手架的計算與構(gòu)造

姚健平

（無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程學(xué)院，214000）

懸挑式腳手架工程屬于危險性較大的分部分項工程范圍，通過對某實際工程懸挑式腳手架的計算和構(gòu)造分析，以防范和遏制建筑施工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

懸挑式腳手架；型鋼懸挑梁；抗彎強(qiáng)度；整體穩(wěn)定性

1. 引言

建設(shè)工程的施工安全問題，直接關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，受到社會的廣泛關(guān)注。隨著高層建筑日益增多，建筑結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，腳手架在搭設(shè)、施工、使用中作業(yè)危險因素多，極易發(fā)生傷亡事故。從建設(shè)部到各級地方主管部門、從施工單位到項目部、從行業(yè)內(nèi)到行業(yè)外，關(guān)愛生命、關(guān)注安全一直是工作的主旋律。

2 .懸挑式腳手架的計算規(guī)定

為進(jìn)一步規(guī)范和加強(qiáng)對危險性較大的分部分項工程安全管理，積極防范和遏制建筑施工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》建質(zhì)[2009]87號，懸挑式腳手架工程屬于危險性較大的分部分項工程范圍，施工單位應(yīng)當(dāng)在危險性較大的分部分項工程施工前編制專項方案；架體高度20m及以上懸挑式腳手架工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，施工單位應(yīng)當(dāng)組織專家對專項方案進(jìn)行論證。

懸挑式腳手架的計算是懸挑式腳手架專項方案中的內(nèi)容之一，《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011中對懸挑式腳手架的計算及構(gòu)造要求作出了明確的規(guī)定，規(guī)范中推薦以雙軸對稱截面鋼梁做懸挑梁結(jié)構(gòu)。懸挑腳手架的搭設(shè)高度不超過20米，懸挑梁截面高度不應(yīng)小于160mm。每個型鋼懸挑梁外端宜設(shè)置鋼絲繩或鋼拉桿與上一層建筑結(jié)構(gòu)斜拉結(jié)，鋼絲繩、鋼拉桿作為附加保險措施，不參與懸挑鋼梁受力計算。懸挑梁尾端應(yīng)在兩處及以上固定于鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)上。錨固型鋼懸挑梁的U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓直徑不宜小于16m m。

挑梁結(jié)構(gòu)及其錨固的驗算內(nèi)容：懸挑梁的強(qiáng)度；懸挑梁的撓度；當(dāng)無有效支撐體系時懸挑梁的穩(wěn)定性；懸挑梁錨固段壓點處U型鋼筋拉環(huán)或螺栓的強(qiáng)度；壓點處樓板承受錨固負(fù)彎矩時的抗彎強(qiáng)度；懸挑梁前端支點下混凝土梁（板）的承載力。

型鋼懸挑梁的抗彎強(qiáng)度計算公式：

型鋼懸挑梁的整體穩(wěn)定性驗算公式：

錨固型鋼懸挑梁的U型鋼筋拉環(huán)或螺栓的強(qiáng)度計算公式：

3、 懸挑式腳手架的構(gòu)造要求

（1）U型鋼筋拉環(huán)或螺栓應(yīng)采用冷彎成型。U型鋼筋拉環(huán)、錨固螺栓與型鋼間隙應(yīng)用鋼楔或硬木楔楔緊。型鋼懸挑梁固定端應(yīng)采用2個（對）及以上U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與梁板固定，U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓應(yīng)預(yù)埋至混凝土梁、板底層鋼筋位置，并應(yīng)與混凝土梁、板底層鋼筋焊接或綁扎牢固，其錨固長度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010中鋼筋錨固的規(guī)定。

（2）當(dāng)型鋼懸挑梁與建筑結(jié)構(gòu)采用螺栓鋼壓板連接固定時，鋼壓板尺寸不應(yīng)小于100mm×10mm（寬×厚）；當(dāng)采用螺栓角鋼壓板連接時，角鋼的規(guī)格不應(yīng)小于63mm×63mm×6mm。

（3）型鋼懸挑梁懸挑端應(yīng)設(shè)置能使腳手架立桿與鋼梁可靠固定的定位點，定位點離懸挑梁端部不應(yīng)小于100mm。錨固位置設(shè)置在樓板上時，樓板的厚度不宜小于120mm。如果樓板的厚度小于120mm應(yīng)采取加固措施。

（4）懸挑鋼梁前端應(yīng)采用吊拉卸荷，吊拉卸荷的吊拉構(gòu)件有剛性的，也有柔性的，如果使用鋼絲繩，其直徑不應(yīng)小于14m m，使用預(yù)埋吊環(huán)其直徑不宜小于20m m（或計算確定），預(yù)埋吊環(huán)應(yīng)使用HPB235級鋼筋制作。鋼絲繩卡不得少于3個。

（5）懸挑鋼梁懸挑長度一般情況下不超過2m能滿足施工需要，但在工程結(jié)構(gòu)局部有可能滿足不了使用要求，局部懸挑長度不宜超過3米。大懸挑另行專門設(shè)計及論證。

（6）在建筑結(jié)構(gòu)角部，鋼梁宜扇形布置；如果結(jié)構(gòu)角部鋼筋較多不能留洞，可采用設(shè)置預(yù)埋件焊接型鋼三角架等措施。懸挑鋼梁支承點應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)梁上，不得設(shè)置在外伸陽臺上或懸挑板上，否則應(yīng)采取加固措施。定位點可采用豎直焊接長0.2m、直徑25mm-30mm的鋼筋或短管等方式。

（7）懸挑梁間距應(yīng)按懸挑架架體立桿縱距設(shè)置，每一縱距設(shè)置一根。（不允許有連梁），懸挑架的外立面剪刀撐應(yīng)自下而上連續(xù)設(shè)置。錨固懸挑梁的主體結(jié)構(gòu)混凝土實測強(qiáng)度等級不得低于C20。

4、 工程實例

4.1工程概述

某科技工業(yè)園一期建設(shè)項目辦公樓樓，建筑面積16275平方米（其中含地下室987平方米、架空層656平方米），主體為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程特點，工程采用工字鋼懸挑腳手架和落地式腳手架相結(jié)合，外腳手架搭設(shè)總高度62.00M，主體、裝修施工腳手架均采用￠48鋼管扣件式全封閉腳手架。其中，8層（24.85M標(biāo)高）以下采用雙排落地鋼管腳手架，搭設(shè)高度25 M；8層以上、12層樓面以下（24.85～44.35M標(biāo)高）采用懸挑式雙排單鋼管腳手架，搭設(shè)高度19.80M；12層樓面以上至屋面（44.35～60M標(biāo)高）采用懸挑式雙排單鋼管腳手架，搭設(shè)高度17.65M。

4.2 腳手架搭設(shè)

腳手架立桿縱向間距1.5m。腳手架立桿排距（橫向間距）1.00m。腳手架大橫桿步距每步高1.8m。立桿頂端高出女兒墻上皮1m，高出檐口上皮1.5m?？v向水平桿設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，其長度不宜小于3跨。外架子按立桿與大橫桿交點處設(shè)置小橫桿，兩端固定在立桿，以形成空間結(jié)構(gòu)整體受力。腳手架外側(cè)立面的兩端各設(shè)置一道剪刀撐，并應(yīng)由底至頂連續(xù)設(shè)置。作業(yè)層腳手板應(yīng)鋪滿、鋪穩(wěn)，離開墻面120～150mm；腳手架外側(cè)使用建設(shè)主管部門認(rèn)證的合格綠色密目式安全網(wǎng)封閉，且將安全網(wǎng)固定在腳手架外立桿里側(cè)。連墻件宜靠近主節(jié)點設(shè)置，偏離主節(jié)點的距離不應(yīng)大于300mm，從底層第一步縱向水平桿處開始設(shè)置，采用剛性連墻件與建筑物可靠連接。腳手架施工層里立桿與建筑物之間應(yīng)采用腳手片或木板進(jìn)行封閉； 施工層以下外架每隔3步以及底部用密目網(wǎng)或其他措施進(jìn)行封閉。

4.3 工字鋼懸挑腳手架設(shè)計驗算

以一次懸挑雙排腳手架高度20米計算。立桿采用單立管。搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距1.50米，立桿的橫距1.00米，立桿的步距1.80米。采用的鋼管類型為Φ48 ×2.7，連墻件采用2步3跨，豎向間距3.6米，水平間距4.5米。施工均布荷載為3kN/m2，同時施工2層，腳手板共鋪設(shè)4層。懸挑水平鋼梁采用18#工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度1.5米，建筑物內(nèi)錨固段長度2.70米。懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結(jié)，最外面鋼絲繩距離建筑物1.70m。

4.3.1 大橫桿的計算

1．均布荷載值計算：

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值 P1=0.038kN/m

腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P2=0.15×1.00/4=0.038kN/m

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q=3×1.00/4=0.75kN/m

靜荷載的計算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.038=0.091kN/m

活荷載的計算值 q2=1.4×0.75=1.05kN/m

2．強(qiáng)度計算

跨中最大彎矩：M1=（0.08×0.091+0.10×1.05）×1.502=0.253kN.m

支座最大彎矩：M2=-（0.10×0.091+0.117×1.05）×1.502=-0.297kN.m =0.297×106/4491=66.132N/mm2＜205.0N/mm2，滿足要求! 3．撓度計算

靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1=0.038+0.038=0.076kN/m

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2=0.75kN/m

三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度

V=（0.677×0.076+0.990×0.75）×15004/（100×2.06×105×107780）=1.81mm＜1500/150與10mm，滿足要求。

4.3.2 小橫桿的計算

1．荷載值計算

大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值 P1=0.038×1.50=0.057kN

腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P2=0.15×1.00×1.50/4=0.056kN

活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q=3×1.00×1.50/4=1.125kN

荷載的計算值 P=1.2×0.057+1.2×0.056+1.4×1.125=1.711kN

2．強(qiáng)度計算

M=(1.2×0.038)×1.002/8+1.711×1.00/2=0.861kN.m =0.861×106/4491=191.717N/mm2

小橫桿的計算強(qiáng)度小于205.0N/mm2，滿足要求。

3．撓度計算

小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度

V1=5.0×0.038×10004/(384×2.060×105×107780)=0.022mm

集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=0.057+0.056+1.125=1.238kN

集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度

V2=19×1238×10003/(384×2.06×105×107780)= 2.759mm

最大撓度和：V=V1+V2=2.781mm＜1000/150與10mm，滿足要求。

4.3.3 懸挑梁的受力計算

懸挑腳手架的水平鋼梁按照帶懸臂的連續(xù)梁計算。

腳手架排距為1000mm，內(nèi)側(cè)腳手架距離墻體500mm，支拉斜桿的支點距離墻體 = 1700mm，

水平支撐梁的截面慣性矩I = 5020cm4，截面抵抗矩W = 402cm3，截面積A = 48.54cm2。

受腳手架集中荷載 P=1.2×3.904+1.4×4.5=10.98kN

水平鋼梁自重荷載 q=1.2×48.54×0.0001×7.85×10=0.46kN/m R1=2.73, R2=10.29,R3=0.03

最大彎矩 Mmax=2.885kN.m

截面應(yīng)力=M/1.05W+N/A=2.885×106/(1.05×402000)+1.16× 1000/4854=7.07N/mm2＜205.0N/mm2，滿足要求。

4.3.4.懸挑梁的整體穩(wěn)定性計算

水平鋼梁采用18#工字鋼

=2.885×106/(0.953×402000)=7.53N/mm2；＜ [f]=205,滿足要求。

5.結(jié)論

如果監(jiān)理人員、質(zhì)量檢查員、施工員、工作人員都能夠按照建筑市場行業(yè)規(guī)范操作，那么安全事故將離我們遠(yuǎn)去，我國建筑市場將建造更加安全美 觀的建筑物。

[1]江正榮.建筑施工計算手冊(第3版). 中國建筑工業(yè)出版社.2013.7

[2]建筑施工手冊(第5版)編委會.建筑施工手冊(第5版). 中國建筑工業(yè)出版社. 2013.9

[3]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012

[4]《扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011

G322

B

1007-6344（2015）10-0046-02

姚健平：女 1964.3.27 講師 無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程學(xué)院