悬挑脚手架编制

1 1 悬挑式外脚手架悬挑式外脚手架 悬挑式外脚手架 是利用建筑结构外边缘向外伸出的悬挑结构来支承外脚手架 将脚手架的荷载全部或部分传递给建筑结构 悬挑脚手架的关键是悬挑支承结构 它必须有足够的强度 稳定性和刚度 并能将脚手架的荷载传递给建筑结构 1 11 1 悬挑式外脚手架类型 适用范围 1 1 11 1 1 悬挑脚手架类型悬挑脚手架类型 悬挑脚手架根据悬挑支承结构的不同 可分为支撑杆式悬挑脚手架 施工中俗 称 钢管悬挑脚手架 挑梁式悬挑脚手架 1 支撑杆式悬挑脚手架 支撑杆式悬挑脚手架俗称钢管悬挑脚手架 其支承结构直接用 48 3 5mm 钢 管搭设 支承结构由外伸水平钢管和斜撑钢管组成 根据搭设高度 搭设形式 荷 载大小的不同可分为支撑杆式双排悬挑脚手架 见图 4 1 图 4 2 图 4 3 支撑 杆式单排悬挑脚手架 见图 4 4 图 4 5 图 4 6 图 4 1 支撑杆式双排悬挑脚手架 下撑式 外斜撑杆 内斜撑杆 横向加强杆 纵向连系杆 构造加强斜杆 水平挑杆 连墙杆 图 4 2 支撑杆式双排悬挑脚手架 下撑上拉式 图 4 3 支撑杆式双排悬挑脚手架 下撑附墙式 连墙杆 外斜撑杆 可选用双杆 内斜撑杆 可选用双杆 横向加强杆 纵向连系杆 构造加强斜杆 钢丝绳或带花篮螺丝的拉杆 预埋钢筋锚环 内斜撑杆 外斜撑杆 纵向连系杆 构造加强斜杆 连墙杆 水平挑杆 钢筋预埋锚环 预埋硬质塑料套管 角铁 穿墙螺栓 钢筋砼外墙 图 4 4 支撑杆式单排悬挑脚手架 洞口挑支式 图 4 5 支撑杆式单排悬挑脚手架 洞口挑支单层架 如左图 图 4 6 支撑杆式单排悬挑脚手架 洞口插口单层架 如右图 斜撑 架子高时可逐层设置 别杠 水平挑杆兼连墙杆 外墙窗洞 室内立杆 与楼板顶紧 斜撑 水平挑杆 别杠 室内立杆 与楼板顶紧 室内立杆 与楼板顶紧 别杠 挑杆 2 挑梁式悬挑脚手架 挑梁式悬挑脚手架采用固定在建筑物结构上的型钢悬挑梁 并以此为支座搭设 脚手架 一般搭设双排脚手架 型钢挑梁可选用槽钢 工字钢 根据悬挑梁长度 脚手架搭设高度的不同 可将挑梁式悬挑脚手架分为单挑梁式悬挑脚手架 见图 4 7 斜拉挑梁式脚手架 见图 4 8 下撑挑梁式悬挑脚手架 见图 4 9 图 4 7 单挑梁式悬挑脚手架 图 4 8 斜拉挑梁式脚手架 连墙杆 型钢挑梁 预埋钢筋埋件或螺栓 立杆限位套管 连墙杆 型钢挑梁 预埋钢筋锚环或螺栓 立杆限位套管 钢丝绳或带花篮螺栓的拉杆 预埋钢筋锚环 图 4 9 下撑挑梁式悬挑脚手架 挑梁式悬挑脚手架根据是否设置联梁 又可分为无联梁的悬挑脚手架或有联梁 的悬挑脚手架 如图 4 10 4 11 图 4 10 无联梁的悬挑脚手架 型钢挑梁 预埋钢筋锚环或螺栓 立杆限位套管 型钢斜撑 预埋件 图 4 11 有联梁的悬挑脚手架 1 1 21 1 2 悬挑脚手架适用范围悬挑脚手架适用范围 近年来 高层建筑施工中普遍采用了不落地式脚手架 包括悬挑脚手架 吊挂 脚手架 爬架等 悬挑脚手架一般用于建筑施工中以下三种情况 1 0 00 以下结构工程回填土不能及时回填 而主体结构必须立即进行施工 否则影响工期 2 高层建筑主体结构四周为裙房 脚手架不能直接支承在地面上 3 超高层建筑施工中 脚手架搭设高度超过允许搭设高度 因此将脚手架按允 许搭设高度分成若干段 每段脚手架支承在由建筑结构向外悬挑的结构上 支撑杆式及挑梁式悬挑脚手架的具体适用范围如表 4 1 表 4 1 悬挑脚手架的适用范围 悬挑脚手架类型适用范围 下撑式 用于框架结构 外框内筒结构 搭设高度受扣 件抗滑能力的限制 一般为 6 步架 即 3 层楼 层高度 支撑杆式双排 悬挑脚手架 下撑上拉式 用于框架结构 外框内筒结构 搭设高度受扣 件抗滑能力的限制 搭设高度一般不超过 15m 下撑附墙式 用于剪力墙结构 框架剪力墙结构中的外墙部 位 搭设前需埋设穿墙套管 下撑托埋件且要 控制套管及埋件的精度 工程施工中采用较少 一般只用在框架剪力墙结构中的外墙部位 并 与无外墙部位的框架外架连成整体 洞口挑支式 用于剪力墙结构 受扣件抗滑力及撑杆稳定性 的限制 一般搭设 6 8 步架高 即 3 4 层楼层 高度 洞口挑支单层架 用于剪力墙结构 随结构施工逐层往上搭设 常与模板支撑架连成一体从窗口挑出 支撑杆式单排 悬挑脚手架 洞口插口单层架 用于剪力墙结构 也可用于框架结构 实际上 是悬挂外脚手架的一种特殊型式 在窗洞口内 侧或框架柱空隙附加别杠或别环 将架子挂住 架子随结构施工逐层往上提升 单挑梁式 用于框架结构 为安全起见 一般搭设高度不 超过 20m 可分段往上搭设 斜拉挑梁式 用于框架结构 为安全起见 一般搭设高度不 超过 30m 可分段往上搭设 挑梁式悬挑脚 手架 下撑挑梁式 用于剪力墙结构 搭设前需在外墙预留挑梁孔 洞和下撑托埋件 施工繁琐且安装型钢挑梁及 支撑有一定的难度 常用于有台风的地区 总结概括 框架结构或框架剪力墙结构的无外墙部位一般 选用型钢挑梁式悬挑脚手架 有台风的地区常 用下撑挑梁式悬挑架 支撑杆式悬挑脚手架一 般用于楼层不高的框架结构或框架剪力墙结构 中的外墙部位 有时从经济上考虑也用于高层 框架 常搭设 3 4 层 随结构施工每 3 4 层上 翻 但应加强安全管理 注 有 无联梁的挑梁式悬挑脚手架设计主要根据外架的搭设高度 施工荷载 的大小以及型钢的悬挑长度及型钢梁大小等因素综合确定 当外架搭设不高 型钢 梁外伸跨度不大时可采用带联梁的挑梁式悬挑脚手架 这样相对较经济 1 21 2 构造要求 1 2 11 2 1 支撑杆式悬挑脚手架的构造 见表支撑杆式悬挑脚手架的构造 见表 4 24 2 表 4 2 支撑杆式悬挑脚手架的构造 构造类型节点图说明 双斜撑与挑杆的 连接 适用于架体搭 设高度高度高 使用荷载较大 的情况 单斜撑与挑杆的 连接 如荷载较大 斜撑与纵向水 平杆的连接可 采用双扣件 框架结构中斜撑 下端头节点一 将斜撑与连系 杆用扣件锁紧 可防止斜撑滑 移 框架结构中斜撑 下端头节点二 推荐做法 埋 设直钢管 利 用短钢管 现 场施工方便 斜撑杆 纵向水平杆 水平挑杆 十字扣件 必要时采用双扣件 双斜撑杆 纵向水平杆 水平挑杆 十字扣件 预埋钢筋锚环 短木方连系杆 斜撑 预埋二级直钢筋 斜撑 短钢管 联系杆 剪力墙结构中附 墙斜撑下端头节 点 推荐做法 采 用穿墙螺栓固 定托铁比预埋 托铁方便且托 铁可回收 斜撑的加强构造 加强构造可减 小斜撑的长细 比 提高斜撑 的承载力 水平挑杆与楼板 连结节点 水平挑杆一般 受拉或拉弯作 用 根据受力 大小决定是否 采用双扣件 1 2 21 2 2 挑梁式悬挑脚手架构造 见表挑梁式悬挑脚手架构造 见表 4 34 3 表 4 3 挑梁式悬挑脚手架的构造 构造类型节点图说明 框架结构中型钢 挑梁与楼板连结 的节点 推荐做法 预 埋圆钢钢筋锚 环 周边用木 屑屑紧 穿墙螺栓 托铁 预埋套管或 利用穿墙螺栓孔 旋转扣件 横向加强杆 木方垫实 扣件锁紧 预埋钢筋锚环 型钢挑梁 60 套管 与钢梁焊 接 剪力墙结构型钢 挑梁节点一 按型钢的断面 在外墙预留穿 梁孔洞 挑梁 拆除后需用砼 灌洞 剪力墙结构型钢 挑梁节点二 安装型钢梁时 不方便 剪力墙结构型钢 挑梁节点三 需预留穿墙螺 栓套管 型钢 挑梁安装不方 便 斜拉杆与外混凝 土墙连结的节点 一 图示中拉杆也 可改为钢丝绳 斜拉杆与外混凝 土墙连结的节点 二 图示中拉杆也 可改为钢丝绳 型钢挑梁 预埋钢筋锚环 型钢挑梁 预埋支座 型钢挑梁 三角支托 螺栓锚固 拉杆 预埋铁件 花篮螺栓 框架柱 带耳板的角钢夹具 拉杆 花篮螺栓 钢丝绳夹的固定 夹座扣在钢丝 绳的工作段上 U 形螺栓扣在钢 丝绳的尾段上 斜撑附墙的连结 节点 当有阳台板时 斜撑也可撑在 阳台板上 1 2 31 2 3 连墙件节点 见表连墙件节点 见表 4 44 4 表 4 4 连墙件节点构造 构造类型节点图说明 框架结构中钢管 连墙杆与楼板连 结节点一 推荐做法 根 据设计方案按 2 步 3 跨或 3 步 3 跨设置 框架结构中钢管 连墙杆与楼板连 结节点二 现场需截断钢 管 框架结构中钢管 连墙杆与框架柱 的连结节点 推荐做法 俗 称钢管 抱柱 式 托件 斜撑 夹座 U型螺栓 钢丝绳 预埋钢筋锚环 短木方 连系杆 木楔 连墙杆 连墙杆 预埋短钢管 直角扣件 连墙钢管 剪力墙结构中连 墙杆与建筑物外 墙的连结节点一 穿墙螺栓固定 连接件 连接 件与连墙钢管 再进行连接 剪力墙结构中连 墙杆与建筑物外 墙的连结节点二 短钢管预先焊 在钢板上 钢 板用穿墙螺栓 固定 连墙钢 管与短钢管用 扣件锁紧 剪力墙结构中连 墙杆与建筑物外 墙的连结节点三 推荐做法 穿 墙螺栓固定角 铁 角铁通过 钢板带固定纵 向连系钢管 连墙钢管用扣 件与连系钢管 锁紧 1 2 41 2 4 构造要求注意事项构造要求注意事项 1 支撑杆式悬挑脚手架 1 支撑杆式的悬挑脚手架搭设高度和使用荷载大小受斜撑杆稳定性和扣件抗滑 移的制约 下撑式搭设高度不宜超过 6 步架 施工荷载不得超过 3KN m2 下撑上拉 式搭设高度不宜超过 10 步架 施工荷载不得超过 3KN m2 支撑杆式单排悬挑脚手架 的施工荷载不得超过 2KN m2 2 双排悬挑脚手架的挑出宽度不宜大于 1 2m 单排悬挑脚手架的挑出宽度不 宜大于 1 0m 3 斜撑杆撑在建筑物上必须采用可靠防滑移措施 以保证斜撑顶紧可靠受力 48钢管 套管 楔孔 套管或穿墙螺栓孔 双旋转扣件 连墙钢管 6 螺栓 角铁 钢管 连墙钢管 套管或穿墙螺栓孔 螺栓 不小于4厚钢板带 4 斜撑杆与竖直面或墙面的夹角不得大于 450 5 斜撑杆与水平挑杆或纵向水平杆必须用旋转扣件扣紧 当荷载较大时 应设 置双扣件确保扣件抗滑移符合要求 6 斜撑杆 水平挑杆应与架体立杆的纵向间距一致 7 构造加强斜杆为构架之必须 且有缩短斜撑杆受压计算长度之作用 绝对不 能缺少 8 采用拉杆或钢丝绳斜拉架体时 在架体的拉点处应设置钢管与楼板顶紧 拉 杆或钢丝绳应按立杆纵距成对设置 并使拉杆或钢丝绳绷紧达到受力状态 拉杆或 钢丝绳的纵向间距不得大于三倍立杆纵距 9 所有连接扣件必须可靠拧固 10 支挂节点的构造和支承结构的承载力必须符合要求 11 水平挑杆以上架体的搭设及构造要求同扣件式钢管脚手架 2 挑梁式悬挑脚手架 1 单悬挑梁式的脚手架搭设高度不宜超过 20m 有下撑的或上部采用斜拉方式 的悬挑梁脚手架搭设高度不宜超过 30m 施工荷载不得超过 6KN m2 2 悬挑梁制作采用的型钢 其型号 规格 固端和悬挑端尺寸的选用应经计算 确定 3 悬挑梁 悬挑梁的拉 撑构件及与建筑物三者之间的连接构造必须符合要求 连接强度应经计算确定 4 当型钢挑梁采用水平支承于建筑梁板结构上的形式时 悬挑梁固端长度不应 小于 1 5 倍的外挑长度 5 当型钢挑梁支承于建筑物外墙埋件或柱埋件上时 型钢挑梁与埋件之间应通 过螺栓或焊接方式牢靠连接 6 悬挑梁斜撑与竖直面或墙面的夹角不得大于 450 当斜撑支承于建筑物外墙 或柱上时 应设置钢托件防止斜撑滑移 7 脚手架立杆底部与悬挑结构应连接牢靠 不得滑动或窜动 双排外立杆距悬 挑梁端的距离不得小于 100mm 8 悬挑梁以上架体的搭设及构造要求同扣件式钢管脚手架 1 31 3 搭拆要点 1 3 11 3 1 支撑杆式悬挑脚手架支撑杆式悬挑脚手架 1 搭设作业程序 详见图 4 12 图 4 12 支撑杆式双排悬挑脚手架的搭设流程图 2 拆除程序 悬挑脚手架的拆除顺序与搭设顺序相反 遵循先搭设的后拆 后搭设的先拆原 则 1 从角部起向两边安装3 4跨水平挑杆 2 安装内 外纵向水平杆 3 安装内斜撑杆 4 安装外斜撑杆 5 检查纵向平杆高差 6 紧固扣件 合格 不合格 调 整 7 安装构造加强斜杆 横向加强杆 纵向连系杆 8 按前7步的要求依次向前延伸搭设直 至交圈 9 检查支承杆架质量 合格 不合格 调 整 架体立杆与水平挑杆固定后按规范要 求搭设上部脚手架体 3 搭拆要点 1 在组装支承挑撑杆件时 若无其他安全防护设施 首先要搭设安全网 拆架 包括拆除悬挑支承设施 时 应待上部拆除完毕后再拆除安全网 2 安装水平挑杆时外端应有 10 20mm 的向上翘起 以避免受荷后外端下垂 水 平挑杆与钢筋预埋锚环应通过加垫木方 木楔等楔实 并用扣件于锚环两侧内外锁 紧 3 斜撑与水平挑杆应采用双扣件扣紧 4 斜撑杆撑在建筑物上必须采用可靠防滑移措施 以保证斜撑顶紧 5 承受拉力的预埋件 要待混凝土强度达到设计强度的 70 以上才能受力 6 组装支承挑撑杆件时 应确保纵向水平杆的水平高差在规范允许偏差范围内 7 搭拆时严格控制脚手架的垂直度 脚手架的垂直度要随时检查 发现超过允 许偏差时 应及时予以纠正 8 按搭设顺序一层一层搭设 当架子搭设到预定连墙件位置时 应及时设置连 墙件 连墙件按 两步三跨 的纵横间距梅花形设置 架子高度达 6m 三步架 后 应及时架设剪刀撑 9 拆除架子时的顺序与搭设相反 不许先行拆除拉杆 10 悬空 作业时 必须系好安全带 且安全带的挂扣点必须牢固可靠 1 3 21 3 2 挑梁式悬挑脚手架挑梁式悬挑脚手架 1 搭设作业程序 详见图 4 13 从角部起向两边安装型钢挑梁 安装斜撑压杆 斜拉吊杆 绳 安放纵向钢梁 设计纵向钢梁时 检查支承件的安装质量 搭设挑梁上部脚手架或安放预先搭设 好的脚手架 合格 不合格 调 整 图 4 13 挑梁式悬挑脚手架搭设流程图 2 拆除程序 挑梁式悬挑脚手架的拆除顺序与搭设顺序相反 遵循先搭设的后拆 后搭设的 先拆原则 3 搭拆要点 1 搭架前或进行支承设施安装时 若无其他安全防护设施 首先要搭设安全网 拆架 包括拆除悬挑支承设施 时 应待上部拆除完毕后再拆除安全网 2 型钢挑梁与钢筋预埋锚环应通过加垫木方 木楔等楔实 3 斜撑杆撑在建筑物上必须采用可靠防滑移措施 以保证斜撑顶紧 4 承受拉力的预埋件 要待混凝土强度达到设计强度的 70 以上才能受力 5 悬挑梁与墙体结构的连接 应预先预埋铁件或留好孔洞 保证连接可靠 不 得随便打凿孔洞破坏墙体 6 斜拉杆 绳 应装有收紧装置 以使拉杆收紧后能承担荷载 7 脚手架立杆与挑梁 或纵梁 的连接 应在挑梁 或纵梁 上焊接长度不小 于 150mm 的粗钢筋或短钢管套筒 同时在立杆下部设置 1 2 道扫地杆以确保架子的 稳定 8 搭拆时严格控制脚手架的垂直度 脚手架的垂直度要随时检查 发现超过允 许偏差时 应及时予以纠正 9 按搭设顺序一层一层搭设 当架子搭设到预定连墙件位置时 应及时设置连 墙件 连墙件按 两步三跨 的纵横间距梅花形设置 架子高度达 6m 三步架 后 应及时架设剪刀撑 10 拆除架子时的顺序与搭设相反 不许先行拆除拉杆 11 悬空 作业时 必须系好安全带 且安全带的挂扣点必须牢固可靠 1 41 4 设计计算 1 4 11 4 1 挑梁式悬挑脚手架计算挑梁式悬挑脚手架计算 1 水平支承于建筑梁板结构的无联梁悬挑脚手架计算 1 计算模型 按照悬臂梁进行计算 带斜拉杆 绳 的悬挑梁设计和验算时 一般不考虑钢 丝绳的承载力 只作为附加安全储备用 2 计算项目 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技 术规范 JGJ130 2001 中的相关规定 水平支承于建筑梁板结构的无联梁情况下 的挑梁计验算项目如下图 4 14 所示 图 4 14 挑梁式悬挑脚手架的计验算项目 3 计算简图 与图 4 14 所对应的计算简图如下图 4 15 所示 图 4 15 水平支承于建筑梁板结构的型钢挑梁计算简图 4 计算公式 脚手架的计算 包括纵向 横向水平杆受弯构件的强度和连接扣件的抗滑力计算 立杆的稳定 性计算 连墙件的强度 稳定性和连接强度的计算 其相应的计算公式请参见 建 blb 脚手架计算 预埋钢筋的抗拉计算 抗弯强度计算 抗剪强度计算 整体稳定性计算 挠度计算 q 筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 中设计计算一节相关公式 型钢挑梁抗弯强度计算公式 公式 符号说明 Mx 绕 x 轴 强轴 的弯矩 N mm Wnx 对 x 轴的净截面抵抗矩 mm3 rx 截面塑性发展系数 对于工字钢截面 rx 1 05 对于其他截 面可按 钢结构设计规范 GB50017 2003 表 5 2 1 采用 f 钢材的抗弯强度设计值 f 215N mm2 型钢挑梁抗剪强度计算 公式 符号说明 V 计算截面沿腹板平面作用的剪力 N S 计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩 mm3 I 毛截面惯性矩 mm4 tw 腹板厚度 mm fv 钢材的抗剪强度设计值 fv 125N mm2 型钢挑梁整体稳定性验算 公式 符号说明 Mx 绕强轴作用的最大弯矩 N mm WX 按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩 mm3 b 梁的整体稳定系数 按 钢结构设计规范 GB50017 2003 附录 B 确定 f 钢材的设计强度 N mm2 型钢挑梁挠度计算 公式 fmax f1 f2 符号说明 fmax 钢梁最大挠度 mm f1 集中荷载引起的最大挠度 mm f2 均布荷载引起的最大挠度 mm f W M nxX X V W f It VS f W M xb X 预埋钢筋的抗拉强度计算 当采用多道预埋钢筋时 每道预埋钢筋均应单独计验算满足要求 每个预埋钢 筋环按两个截面计算 预埋钢筋的抗拉强度公式 符号说明 预埋钢筋的拉应力 R 预埋钢筋环处的锚固点反力 N 其中 MX为绕强 轴作用的最大弯矩 L 为在型钢挑梁在建筑物上锚固段的距离 A 预埋钢筋环的截面面积 预埋钢筋环的容许拉应力 50N mm2 HPB235 钢筋的 容许拉应力取值是根据 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 第 10 9 8 条规定 采用 2 水平支承于建筑梁板结构的带联梁悬挑脚手架计算 1 计算模型 悬挑主梁按受集中荷载和自身自重线荷载的悬臂梁计算 联梁按受集中荷载和 自身自重线荷载作用下的简支梁计算 偏于安全 带斜拉杆 绳 的悬挑梁设计和 验算时 一般不考虑钢丝绳的承载力 只作为附加安全储备用 2 计算项目 根据 钢结构设计规范 GB50017 2003 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技 术规范 JGJ130 2001 中的相关规定 水平支承于建筑梁板结构的带联梁情况下 的挑梁计验算项目如下图 4 16 所示 2A R L M R X 悬挑主梁 联梁的计算项目 1 抗弯强度计算 2 抗剪强度计算 3 整体稳定性计算 4 挠度计算 脚手架计算 预埋钢筋抗 拉强度计算 图 4 16 带联梁的挑梁式悬挑脚手架的计验算项目 3 计算简图 悬挑主梁的计算简图如图 4 15 联梁的计算简图如下图 4 17 所示 图 4 17 联梁计算简图 4 计算公式 脚手架的计算 包括纵向 横向水平杆受弯构件的强度和连接扣件的抗滑力计算 立杆的稳定 性计算 连墙件的强度 稳定性和连接强度的计算 其相应的计算公式请参见 建 筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 中设计计算一节相关公式 悬挑主梁 联梁的计算公式 其抗弯强度 抗剪强度 整体稳定性及挠度计算公式同水平支承于建筑梁板结 构的无联梁悬挑脚手架计算 预埋钢筋的抗拉强度计算 计算公式参见 水平支承于建筑梁板结构的无联梁悬挑脚手架计算 中的预埋 钢筋抗拉强度计算公式 1 4 21 4 2 支撑杆式悬挑脚手架的计算支撑杆式悬挑脚手架的计算 1 计算项目 支撑杆式悬挑脚手架受力为简单的拉撑杆件体系 由作为承载主体的水平杆件 水平挑杆 与支撑斜杆组成 水平杆件受拉或受拉弯作用 斜杆相当于设在水平 杆件悬挑一端的支座 承受压力作用 因此 水平挑杆应计验算抗拉强度 或抗拉 弯强度 斜撑杆应计验算其稳定性 稳定性满足要求时 斜撑杆的受压强度必然满 足要求 故不必计算 节点支座采用扣件联结 因此还应计验算支座的扣件抗滑移 验算 支撑杆式悬挑脚手架的计验算项目如下图 4 18 所示 N q NNN 图 4 18 支撑杆式悬挑脚手架的计验算项目 2 计算简图 水平杆件受拉作用或受拉弯作用 当在水平挑杆上铺设跳板时 斜撑杆承受压 力作用 计算简图如下图 4 19 所示 脚手架计算 水平挑杆抗拉强 度 或抗拉弯强 度 计算 内外斜撑杆 稳定性验算 内 外支座节点 的扣件抗滑移计 算 拉杆与埋件 的滑移验算 杆受拉弯 杆及杆受压 杆受拉 杆及杆受压 图 4 19 支撑杆式悬挑脚手架计算简图 3 计算公式 1 脚手架的计算 包括纵向 横向水平杆受弯构件的强度和连接扣件的抗滑力计算 立杆的稳定 性计算 连墙件的强度 稳定性和连接强度的计算 其相应的计算公式请参见 建 筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 中设计计算一节相关公式 2 水平挑杆的抗拉强度 或抗拉弯强度 计算 公式 符号说明 水平挑杆的拉应力或拉弯应力 R拉 水平挑杆的拉力 A 钢管的截面积 对于 48 钢管 A 489mm2 M 钢管承受的的弯矩设计值 W 钢管截面模量 对于 48 钢管 W 5080mm3 f Q235 钢抗拉 抗压和抗弯强度设计值 f 205N mm2 3 斜撑杆稳定性计算 公式 符号说明 内 外斜撑杆的压应力 R压 内 外斜撑杆的压力设计值 轴心受压杆件的稳定系数 应根据长细比 l0 i 按 建筑 施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 附录 C 表 C 取值 l0 内 外斜撑杆的计算长度 一般取节点之间的距离 i 钢管截面回转半径 对于 48 钢管 i 15 8mm A 钢管的截面积 对于 48 钢管 A 489mm2 M 钢管承受的的弯矩设计值 荷载时 水平挑杆上作用均布 R拉 f W M A f A 拉 R f A 压 R W 钢管截面模量 对于 48 钢管 W 5080mm3 f Q235 钢抗拉 抗压和抗弯强度设计值 f 205N mm2 4 扣件抗滑移承载力验算 计算水平挑杆与内 外斜撑杆节点处的扣件抗滑移是否符合要求 对于单个直 角扣件 旋转扣件 抗滑 承载力设计值为 8KN 如采用双扣件 其承载力设计值 可按 12KN 确定 值 12KN 取自 建筑施工手册 第四版 的规定 当水平挑杆与建筑物的预埋钢筋环采用扣件锁紧时 倘应验算联结扣件的抗滑 力是否满足要求 即不大于 R拉 1 51 5 典型实例计算 1 5 11 5 1 工程概况工程概况 某高层建筑地下 4 层 地上 24 层 其中裙楼 4 层 1 4 层层高 4 8m 5 24 层 层高 3 9m 建筑檐高 99 29m 结构形式为框架 剪力墙结构 外墙装饰主要采用单 元式玻璃幕墙 1 5 21 5 2 方案选定方案选定 裙房高度为 19 2m 为便于裙房屋面及时施工 采用钢管悬挑双排脚手架搭设 主楼外架可选用外爬架或型钢悬挑脚手架 从经济角度考虑 单元式玻璃幕墙施工 不用外架 采用悬挑式外脚手架比爬架一次性投入费用要低得多因此 主楼外架选 用分段悬挑的型钢悬挑脚手架 1 5 31 5 3 型钢悬挑脚手架型钢悬挑脚手架 1 构造 1 分段悬挑 本工程群楼以上 5 24 层采用型钢悬挑式外脚手架 分别在 5 层和 15 层设置悬 挑钢梁 分 2 段搭设外脚手架 第一段搭设高度 39 6m 第二段搭设高度 36 6m 2 型钢悬挑梁 型钢悬挑梁选用 22b 工字钢 每根悬挑梁长度为 3800mm 其中外悬挑段长度 1600mm 挑梁示意图见图 4 20 图 4 20 型钢悬挑示意图 与1与与与与与与与与与与与 型钢悬挑梁的间距同立杆纵距 型钢悬挑梁与建筑物的固定采用预埋 16 钢筋锚环 在边梁和楼板上设置 2 个 锚固点 锚固形式见下图 4 21 图 4 21 工字钢挑梁的锚固节点图 3 双排脚手架 脚手架用 48 3 5 钢管和扣件搭设成双排架 立杆横向间距 lb 1 05m 纵距 la 1 5m 步距 h 1 8m 脚手架搭设高度共 22 步 计 39 6m 高 里立杆离墙面 b 0 4m 每一悬挑段共 铺设 2 层木脚手板 施工作业层 结构施工按 1 层作业 施工荷载为 3KN m2 作业层设置栏杆 挡 脚板 脚手架外立杆里侧挂 2300 目密目安全立网封闭施工 连墙杆采用钢管抱柱和在楼板外侧预埋短钢管两种做法 按照 2 步 3 跨从底层 第一步开始设置并按梅花型布置 具体做法见下图 4 22 图 4 22 连墙件的与建筑物的连接节点 与b与与与与与与与与与 I28a与与与与 10mm与与与 与与与与与与 与d 16与 100 100与与 与3与与与与与与与与与与 I28a与与与与 a 与与与与与与与与 与与与与480mm 与与与与与与与 与与与d 16与 与与与与与 与与与h 5 b 与与与与与与与与 与与 与与 与与与 与a与与与与与与与与与 与与与与与 与与与与 与与与 与与与与 与4与与与与与与与与 剪刀撑在外侧立面整个长度和高度上连续设置 2 横向水平杆计算 本例横向水平杆位于纵向水平杆之上 横向水平杆按受均布荷载作用下的简支 梁计算 验算其抗弯强度和挠度 考虑活荷载的最不利布置 不计入悬挑部分的荷 载作用 作业层上除主横向水平杆外 在两主横向杆中间设置间横杆以支撑脚手板 即 作业层横向水平杆间距为 0 75m 即 la 2 1 荷载计算 木脚手板的线荷载标准值 0 35 0 75 0 2625KN m 施工荷载的线荷载标准值 3 0 75 2 25KN m 作用横向水平杆线荷载标准值合计 qk 0 2625 2 25 2 5125KN m 作用横向水平杆线荷载设计值合计 q 1 2 0 2625 1 4 2 25 3 465KN m 2 抗弯强度验算 3 挠度验算 挠度符合要求 3 纵向水平杆计算 本例横向水平杆位于纵向水平杆之上 纵向水平杆按受集中荷载作用下的三跨 连续梁计算 应验算抗弯强度 挠度和扣件抗滑承载力 计算时按活荷载最不利布 置 即三跨 每跨中部 均有集中活荷载分布计算 1 荷载计算 计算横向水平杆传给纵向水平杆的集中力时 应计入悬挑荷载 mKN ql M b 4775 0 8 05 1465 3 8 22 max 符合要求 205 94 5080 104775 0 22 6 max mmNfmmN W M mm EI lq bK 58 1 1019 121006 2 384 1005 15125 2 5 384 5 45 1244 的最小值及10mm7 150 1050 150 mm l KN l a qlF b b 3 05 1 3 0 1 05 1465 3 5 0 1 5 0 22 1 注 本例内外立杆距建筑物的距离为 a 400mm 计算中 a1 300 的取值是根据 规范 5 2 4 条的规定 2 抗弯强度计算 查 建筑施工手册 第四版 荷载与结构静力计算表 2 12 最大弯矩为边跨 的跨中 弯矩系数 KM 0 175 故 Mmax 0 175Fla 0 175 3 1 5 0 7875KN m 3 挠度计算 由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值 查 建筑施工手册 第四版 荷载与结构静力计算表 2 12 最大挠度为边跨 的跨中 挠度系数为 K 1 146 故 挠度符合要求 4 扣件抗滑承载力验算 纵向水平杆通过扣件将竖向作用力传给立杆 查 建筑施工手册 第四版 荷载与结构静力计算表 2 12 中间支座的剪力 系数为 0 65 0 5 故传给立杆的竖向作用力设计值为 R 1 0 65 0 5 F 2 15 3 6 45KN 查 规范 5 2 5 条 RC 8KN R RC 扣件抗滑承载力符合要求 4 立杆计算 1 荷载计算 脚手架结构自重 包括立杆 纵向水平杆 横向水平杆 剪刀撑 横向斜撑 和扣件 查 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 以下简称 规 范 附录 A 表 A 1 得 gk 0 1248KN m 符合要求 205 02 155 5080 107875 0 22 6 max mmNfmmN W M KN l a lqF b bKK 18 2 05 1 3 0 1 05 1 5125 2 5 0 1 5 0 221 mm EI lF aK 36 3 1019 121006 2 100 105 11018 2 146 1 100 146 1 45 9333 的最小值及10mm10 150 1500 150 mm l NG1K 39 6 0 1248 4 942KN 构 配件 包括脚手板 栏杆 挡脚板 安全网 自重 木脚手板 共铺设 2 层 查 规范 表 4 2 1 1 木脚手板自重标准值为 0 35KN m2 NG2K 1 2 1 05 0 25 1 5 0 35 2 0 6825kN 栏杆与木挡脚板 作业层 1 层 但仍按两层设置栏杆与木挡脚板考虑 此考虑 与实际栏杆的搭设一致 查 规范 表 4 2 1 1 自重标准值为 0 14kN m NG2K 2 2 1 5 0 14 0 42kN 安全网 密目安全网自重标准值按 0 005kN m2 建筑施工手册 第四版 给定的数值 计 NG2K 3 39 6 1 5 0 005 0 297kN 合计 NG2K 0 6825 0 42 0 297 1 40kN 施工均布活荷载 按照 1 层结构作业 3kN m2计 QK N 3 1 5 1 05 0 25 2 2 925KN 风荷载 基本风压 北京地区基本风压 0 0 35kN m2 风压高度变化系数 本工程地理位置属于 D 类 第二段悬挑架顶端距离地面约 100m 查 建筑结构 荷载规范 GB50009 2001 表 7 2 1 得 z 1 27 风荷载体型系数 根据 规范 表 4 2 4 规定 本工程属于框架剪力墙结构 s 1 3 为挡 风系数 包括密目安全网 1 和敞开式脚手架钢管 2 1 2300 目密目安全网挡风系数 根据产品合格证参数确定 也可通过计算大 致确定 本例采用计算确定 其中 2300 目中每目孔隙面积 A0 1 3mm2 1 2 100 nA0 100 1 2 100 2300 1 3 100 0 841 1 2 按规范附录 A 表 A 3 采用 0 089 2 所以 s 1 3 1 2 1 2 1 2 1 3 0 841 0 089 0 841 0 089 1 2 0 868 带入公式得 风荷载标准值 k 0 7 1 27 0 868 0 35 0 27kN m2 荷载组合 计算立杆段轴向力设计值 不组合风荷载时 QKKGKG NNNN4 1 2 1 211 1 2 4 942 1 40 1 4 2 925 11 71kN 组合风荷载时 QKKGKG NNNN4 185 0 2 1 21 1 2 4 942 1 40 0 85 1 4 2 925 11 09kN 2 立杆稳定性计算 验算长细比 查 规范 表 5 3 3 lb 1 05m 连墙杆 2 步 3 跨时 脚手架立杆的计算长度系 数 1 5 171 210 满足要求 计算风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 不组合风荷载时 由 198 查 规范 附录 C 得稳定系数 0 184 组合风荷载时 5 连墙件计算 1 风荷载产生的连墙件轴向力设计值 Nlw Nlw 1 4 WK AW 1 4 0 27 2 1 8 3 1 5 6 12KN 0 7 0 szk 1验算长细比时k 171 15 8 18001 51 i k h i l 0 0 156KN m 10 1 81 50 271 40 85 10 hl1 4 0 85 M 22 aK W 符合要求205N mmf130 15N mm 4890 184 1011 71 A N 22 3 1 155定性时k198 验算立杆稳 15 8 18001 51 155 i k h i l 0 符合要求205N mmf153 97N mm 5080 100 156 4890 184 1011 09 W M A N 22 63 W 2 连墙件的轴向力设计值 Nl Nl Nlw N0 6 12 5 11 12KN 注 根据 规范 对双排脚手架 N0 5KN 根据 规范 表 5 1 7 规定 单直角扣件或旋转扣件 抗滑 的抗滑承载力为 8KN 现轴向力设计值 Nl 11 12KN 采用单直角扣件或旋转扣件 抗滑 不满足要求 需采用双直角扣件或双旋转扣件 抗滑 才能满足要求 6 工字钢挑梁计算 脚手架的轴向力全部由型钢挑梁承担 水平力由连墙杆传给建筑物承担 型钢挑梁 I22a 按简支外伸梁计算 所受荷载为立杆的集中力及自身的自重 线荷载 型钢悬挑架计算简图如下图 4 23 图 4 23 型钢悬挑架计算简图 1 计算支座反力 根据静力平衡条件 经计算得 RA 14 64KN RB 39 25KN 2 抗弯强度计算 最大弯矩为支座 B 的负弯矩 可用 截面法 求得 MB 14 64 1 8 0 33 1 8 0 9 26 89KN m q 0 33KN m N 11 71KNN 11 71KN RBRA 1 65 0 611 711 8RA R3 60 3311 712R BA 抗弯强度符合要求 215N mmfmm82 71215N 3096361 05 1026 89 Wr M 22 6 nxx X 3 稳定性计算 4 挠度验算 型钢悬挑梁在集中荷载和均布荷载作用下的挠度公式如下 符号意义如图 4 24 所示 集中荷载作用下 均布荷载作用下 图 4 24 荷载图示 式中 F 11 71KN q 0 33KN m a 600 1650mm l 1800mm E 2 06 105N mm2 I IX 340 60000mm4 将数值代入以上二式计算得 0 48 5 22 0 07 5 77mm 查 钢结构设计规范 GB50017 2003 对于悬挑钢结构 L 400 其中 L 为悬伸长度的 2 倍 5 77mm 2 1800 400 9mm 挠度符合要求 5 抗剪强度计算 支座 B右截面处的剪力最大 V 11 71 2 0 33 1 8 24 014KN 7 验算悬挑梁锚固钢筋的抗拉强度 对 A 点的预埋钢筋的抗拉强度进行 当设置两道时 为安全起见 只对一道进 行验算 整体稳定性符合要求215N mmf86 84N mm 3096361 0 1026 89 W M 22 6 xb X l a 1 3EI lFa 2 c l 3a l 4a 1 24EI qal 3 3 2 23 c mm h S I 183 2 1 220 2 1 1 1 抗剪强度符合要求 125N mmf17 5N mm 7 5183 24014 t I VS 2 v 2 w 预埋锚固钢筋吊环按两个截面同时受力计算 每根钢筋截面承受 R 2 预埋钢筋环的容许拉应力 50N mm2 A 点预埋钢筋环抗拉强度 A 点处 16 的预埋钢筋环抗拉强度符合要求 1 5 41 5 4 支撑杆式双排悬挑脚手架支撑杆式双排悬挑脚手架 本工程 1 4 层裙楼的外脚手架采用支撑杆式双排悬挑脚手架 即普通钢管双排 悬挑脚手架 见图 4 25 所示 图 4 25 支撑杆式双排悬挑脚手架剖面图 1 构造 脚手架用 48 3 5 钢管和扣件搭设成双排架 架高 21 6m 立杆横距 lb 1 05m 纵距 la 1 5m 步距 h 1 8m 内立杆距建筑物外挑板距离为 0 4m 连墙件采用钢管 与建筑物的拉结采用抱柱拉结或与楼层边的预埋短钢管拉结 连墙件从架体的第一步开始设置 竖向间距按层高 水平间距按 3 跨 即 4 5m 设 置 梅花形布置 共铺设 2 层木脚手板 结构施工按 1 层作业 装修施工 2 层同时作业 结构施 与5与与与与与与与与与与 22 2 3 A 50N mm 36 43N mm 83 142 1014 64 2A R 工荷载标准值为 3KN m2 装修施工荷载标准值为 2KN m2 作业层设置栏杆 挡脚板 脚手架支撑采用斜撑钢管支撑上部架体 内外斜撑的间距同立杆纵距 斜撑钢 管与横向挡固杆连结 而挡固杆穿在预埋钢筋环内并用木楔楔紧 内外斜撑杆之间设置构造加强横杆和斜杆以及纵向联系杆加强其整体稳定性 提高斜撑杆的承载力 2 计算 主要计算水平挑杆的抗弯强度及挠度 斜撑杆的稳定性 以及扣件的抗滑移计 算 架体的其它项计算省略 计算方法同 2 5 3 的型钢悬挑架的相关项方法 施工荷载按装修施工 2 层同时作业考虑 1 荷载计算 查 规范 附录 A 表 A 1 得 gk 0 1248KN m 脚手架结构自重 NG1K 21 6 0 1248 2 70kN 构 配件自重 NG2K 0 35 2 1 05 0 25 1 5 2 2 0 14 1 5 21 6 1 5 0 005 1 26KN 施工荷载9KN 3 2 5 1 25 0 05 1 4NQK 2 立杆段的轴向力设计值 不组合风荷载 10 21KN9 34 1 26 1 7 2 2 1N4 1 NN 2 1N QKG2KK1G 3 主要杆件验算 当在水平挑杆上铺设跳板时 水平挑杆按受拉弯作用 验算强度及挠度时不计 算悬挑部分荷载 斜撑杆按承受上部脚手架的压力作用 其计算简图如图 4 26 q C A NN B RAC RBC RAB 图 4 26 计算简图 杆件受力计算 根据静力平衡方程式 B 点的合力矩为零 即 M B 0 得 RACCOS 1 1 05 N 1 05 q 1 3 0 65 将 N 10 21KN q 2 1 4 0 35 1 2 1 5 4 83KN m COS 1 4800 4883 0 983 代入上式得 RAC 15 06KN 1 3q2NCOSRCOSR即0 Y 2BC 1AC 将 N 10 21KN q 4 83KN m RAC 15 06KN COS 1 0 983 COS 2 4800 5181 0 926 代 入上式得 RBC 12 85KN AB 2BC 1AC RsinRsinR 即0 X 将 RAC 15 06KN RBC 12 85KN sin 1 900 4883 0 184 sin 2 1950 5181 0 376 代入 上式得 RAB 7 60KN AB 杆拉弯强度及挠度计算 计算 AB 杆弯矩及挠度时 AB 杆按受均布荷载的简支梁计算 不计入悬挑部分 荷载 查 规范 表 5 1 6 得 E 2 06 105 N mm2 查 规范 附录 B 表 B 得 I 12 19 104mm4 qk 2 0 35 1 5 3 525 查 规范 表 5 1 8 受弯构件的容许挠度 v 为 L 150 L 为受弯构件跨度 与 10mm 的最小值 强度符合要求 205N mmf147 43N mm 5080 100 67 489 107 60 W M A R 22 63 AB 0 67KN m1 054 830 125ql 8 1 M 22 2 22mm 1012 19102 06384 10503 5255 384EI l5q 45 44 k 7mm 挠度符合要求 150 1050 3 04mm 内外斜撑杆容许长细比验算 内外斜撑杆考虑构造加强横杆和斜杆以及纵向联系杆对其有效约束作用 其内 外斜撑杆长度分别取 1628mm 1727mm 注 计算容许长细比时 按公式 l0 kuh 计算 但 k 1 00 根据 规范 5 1 9 条要求 内外斜撑杆稳定性计算 内斜撑杆的稳定性 外斜撑杆的稳定性 210 符合要求 164 15 8 17271 51 i k h i l 210 符合要求 155 15 8 16281 51 i k h i l 0外 外 0内 内 0 199查 规范 附录C得190 15 8 17271 51 155 i k h i l 0 223查 规范 附录C得179 15 8 16281 51 155 i k h i l 外 0外 外 内 0内 内 稳定性符合要求 205N mmf138 11 4890 223 1015 06 A R A N 2 3 内 AC 稳定性符合要求 205N mmf132 05 4890 199 1012 85 A R A N 2 3 外 BC 1 61 6 总结 1 6 11 6 1 适用范围适用范围 高层建筑结构施工脚手架一般选用建筑外爬 模 架 分段悬挑脚手架 建筑 外挂架 其适用范围如下表 4 5 表 4 5 高层建筑结构外架适用范围 类型适用范围优缺点 综合考虑 因素 爬架 高层 超高层框架 框剪 结构 优点 安全 机械化程度高 适应性强 不受建筑物高度 限制 有利文明施工 综合 管理效益好 缺点 层数较少或高度不高 时成本高 不具优越性 爬模架高层 超高层剪力墙结构同上 钢管挑架 高度不高或中高层建筑 下部要求不能落地的情况 优点 搭拆简单易行 造价 低 缺点 搭设高度受限制 安 全隐患较多 型钢挑架 高层 超高层建筑 下部 要求不能落地的情况 特 殊部位的大跨度和特殊立 面形式 优点 不受建筑物高度限制 不受立面形式的制约 缺点 反复搭拆 占用塔吊 吊次 外挂架高层混凝土墙体部位 优点 工艺简单 价格低 缺点 占用吊次 安全保障 不如爬 模 架 根据工程 特点 立 面形式 高度 工 期 文明 施工要求 周边环境 等 安全 成本等因 素综合考 虑 1 6 21 6 2 各类型结构外架的经济对比各类型结构外架的经济对比 根据对公司 2006 年度在施直营项目的调研 各类型结构外架的经济估算比较如 表 4 6 和图 4 27 所示 表 4 6 各类型脚手架每天每建筑周长延米造价估算表 图 4 27 各类型脚手架每天每建筑周长延米造价估算折线图 1 6 31 6 3 挑架设计 施工注意事项挑架设计 施工注意事项 1 型钢悬挑架 1 所用材料 包括钢管 扣件 型钢 钢丝绳 预埋锚环等 的材质必须合格 并根据计算确定其规格 型号 2 型钢挑梁 斜撑构件 钢丝绳 建筑物 架体相互之间的连接应有效可靠 符合现行规范及