钢梁悬挑脚手架设计

1、钢梁悬挑脚手架设计摘自建筑安全2003年第7期2004年6月26日1 工程概述由我公司施工的某高层大厦，主楼高122m，群楼屋檐高21.60m，基础埋深15.60m，内筒外框结构，建筑面积6万多平方米，其主楼标准层以上（群楼以上），就采用的钢梁悬挑脚手架（见图1）。图1 脚手架示意图该钢梁悬挑脚手架钢梁选用I22a工字钢，其上搭设扣件式钢管双排脚手架，步距h=1.70m，两步合一个楼层高（标准层高为3.4m），立杆纵距la=1.50m，排距lb=0.80m，小横杆伸向建筑物侧的外伸长度a=0.20m，距建筑物外边不大于0.1m；连墙件为在建筑物边梁对齐立杆位置埋置48×3.5的短钢管

2、，短管楼出砼面不少于0.20m，埋入砼中不少于0.30m，用扣件与脚手架小横杆连接，连接点二步二跨，上、下错位布置，每隔一层（即4步）将连墙件换成水平挑杆，距支点不少于3.0m预埋锚环，锚环为未经冷拉处理的钢筋制作，锚入砼中长度不少于25d；工字钢梁为每2个立杆纵距布置一道，外挑长度L1=1.20m，内伸长度L2=2.10m，在钢梁支点和内端砼中（即边梁和框架梁中）预埋16的锚环；在分段脚手架底层即钢梁上满铺一层竹架板，然后每隔三层（小于12m）和作业层及其下层满铺竹架板，分段搭设高度30m，满铺竹架板不少于5层；脚手架外排立杆内侧满挂2000目密目安全网，外侧在转角及中间每隔6个立杆纵距搭设

3、剪刀撑，连续设置。为了满足上下同时作业的要求，在钢梁底下悬挑双层防护架，悬挑长度不少于4.0m；在钢梁下端悬挂吊篮脚手架用于外墙装修作业。见图2。图2 钢梁悬挑脚手架剖面图钢梁悬挑脚手架是悬挑脚手架，按建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）的规定，钢梁悬挑脚手架要进行钢梁、架体设计验算，以满足施工安全要求。2 钢梁上脚手架荷载计算2.1 构架自重：以一根钢梁间距3.0m上的脚手架荷载为计算单位2.1.1 钢管构架自重由步距h=1.70m，纵距la=1.50m，排距lb=0.80m得内外立杆轴向力平均值：gk1=0.200KN/步分段搭设高度30.0m即n=30÷1.7=17.65取

4、n=18步，每两根立杆荷载NGK1=2ngk1=2×18×0.200=7.2KN2.1.2 密目网自重：2000目密目网沿外架内侧全封闭NGK2=2lanh×0.006 =2×1.5×18×1.7×0.006=0.55KN2.1.3 剪刀撑自重：每6个立杆纵距设一道，连续设置NGK3=0.038432 +3.62 ×4=0.72KN2.1.4 竹架板自重：在底层、两层作业及其下层，每三层结构层（不超过12m高）设置一层，共铺五层竹架板NGK4外=0.5lb×2la×0.35×5 =0.

5、5×0.80×2×1.50×0.35×5 =2.10KNNGK4内=0.5lb×2la×0.35×5 =0.5×0.80×2×1.50×0.35×5+0.2×2×1.50×0.35×2 =2.52KN2.1.5 施工荷载：按主体施工时，顶层支模防护q1=1.5KN/m2，中间砌墙施工，q2=3.0KN/m2考虑NQK外=0.5×0.80×2×1.50×（3.0+1.5）=5.4KNNQK

6、内=0.5×0.80×2×1.50×（3.0+1.5）+0.2×2×1.5×（3.0+1.5）=8.1KN2.1.6 风荷载：按市区50m高处风力计算：z=1.25；s=1.0×0.37=0.37（安全网挡风系数）乌市地区0=0.60 KN/m2k=0.70zs0=0.70×1.25×0.37×0.60=0.194KN/m22.2 脚手架立杆轴向力设计值2.2.1 内立杆Nk1=1.2（NGk1+ NGk4内）+1.4 NQK内=23KN2.2.2 外立杆Nk2=1.2（NGk1+ N

7、Gk2 + NGk3+ NGk4+ NGk4外）+1.4 NQK外=20.244KN2.3 钢梁自重产生得线荷载：选用I22a工字钢其设计自重设计值gk2=1.2×33.05×9.8=0.389KN/m2.4 钢梁下悬挂吊篮荷载2.4.1 吊篮自重：750N/m2×3.0×0.8=1800N2.4.2 手扳葫芦及安全锁重：（140+30）N/个×2=340N2.4.3 4根12.5钢丝绳重：5.4N/m×4×50m=1080N2.4.4 施工荷载：1500N/m2×3.0×0.80=3600N一组吊篮计算

8、荷载：Gk=1.2×（1800+340+1080）+1.4×3600=8904N 取Gk=9.0KN计算3 钢梁内力计算及截面强度、刚度验算3.1 钢梁内力计算（见图3）图3 计算简图RA=17.50KN；RB=70.97KNMmax=MB=2.0RA+1/2 gk22.02=35.656KN·mVmax=VB=1.1 gk+Nk1+ Nk2+ Gk=52.60kN3.2 钢梁截面强度验算选用I22a工字钢梁，其截面特性An=42.10cm2；Ix=3406 cm4；Wnx=309.6 cm3；Sx=177.7 cm3；t=7.5mm；x=1.05在钢梁X轴平面内

9、：Mx 35.656×106= = x·Wnx 1.05×309.6×103=109.68N/mm2=205 N/mm2 V·Sx 52.60×106×177.7= = Ix·t 3406×7.5×104满足要求3.3 钢梁刚度验算由工字钢为Q235号知E=2.06×105N/mm2 1= （Nk1×3002×2300×Nk2×11002×3100+Gk×7002×2700） 3EI=4.4mm=2×110

10、0/400=5.5mm满足要求3.4 钢梁锚环验算在钢梁的根部和内端预埋16的锚环，锚环埋入砼中的长度不少于25d。由F=RA；=50N/mm2；As=201mm2得F 16.426×103= = n·As 2×201=40.8N/mm2=50 N/mm2锚固长度：C30砼t=1.43 N/mm2；I级钢筋y=210 N/mm2y 210la = =0.16× ×16 t 1.43=376mm25=400mm满足要求4 架体及连墙件、挑杆验算4.1 架体验算本架体步距h=1.7m，立杆纵距la =1.50m，立杆排距lb =0.80m，施工荷载

11、3.0+1.5（kN/m2），铺板层数5层，连墙杆二步二跨设一点，分段搭设高度H=30mH=50m，小于扣件架规范构造要求可不进行验算。4.2 连墙杆验算在建筑结构砼边梁上预埋短钢管，用扣件与架体上的小横杆连接，预埋短钢管高出砼面20cm，埋入砼中30cm，每层每隔2个立杆间距埋一个，上下错开布置。由风荷载产生的轴向力N=·k·A=1.4×0.194×3.0×3.4=2.77kN再考虑脚手架平面外变形引起的轴向力，增加一个附加轴力NS=5.0kN，则一个根连墙承载的轴力Nl= N+ NS=2.77+5.0=7.77kNRc=8kN（一个直角扣件

12、的抗滑力）满足要求4.3 挑杆验算（见图4）图4 挑杆计算角图将连墙杆内端延长3.0m，用锚环固定，外端再加斜撑杆，就变成了挑杆。挑杆每隔一层挑一次，其作用相当于将钢梁上的脚手架自重和施工荷载分散地、部分地卸给建筑物，其卸荷的1/3计，则水平挑杆的抗弯强度N1=1/3Nk1=7.76kNN2=1/3Nk2=6.75kNN1lba2 lb Mmax = （3 ）=0.525kN·m 2l2 l Mmax = =103.3 kN/mm2=205 N/mm2 Wn 满足要求5 建筑结构挑梁验算由建筑结构施工图知，支承工字钢梁的悬挑构件为外挑2.00m的钢筋砼挑梁、现浇平板和边梁，其截面为主

13、挑梁：400×600400mm；配筋：632/420，10100；次挑梁：350×600400mm；配筋：425/418，10100；现浇平板厚：100mm；配筋：8150，8200；边梁：250×400mm，配筋：222/222，8100；挑梁间距分别为：主挑梁：10m；次挑梁：3.1m；3.4m；3.5m。选择不利处验算：即次挑梁处砼设计强度为C30，按达到70即C20强度验算5.1 荷载计算5.1.1 边梁砼重：0.25×0.40×24×3.50=8.4kN/m钢筋重：0.25×0.40×1.50×

14、3.50=0.525kN/m5.1.2 平板砼重：0.10×24×3.5=8.4 kN/m钢筋重：0.10×1.50×3.50=0.525 kN/m5.1.3 挑梁砼重：0.35×（0.6+0.4）/2×24=4.2 kN/m钢筋重：0.35×0.5×1.50=0.2625 kN/m5.1.4 施工荷载：2.0 kN/m2×3.5=7.0 kN/m5.1.5 外架作用在悬挑构件上的作用力：Nmax=RB=70.97kN设计计算荷载gk=1.2×（8.4×2+0.525×2+4.2+0.2625）+1.4×7.0=36.575 kN/m5.2 外架及挑梁自重共同作用下的弯矩M =0.5gkl2+ NGl=0.5×36