悬挑钢管外脚手架循环翻架技术

1、设计和施工技术摘要：悬挑钢管外脚手架循环上翻架适用于超高层建筑，一般周转上翻三次以上，经济性会体现的更加明显，并且在和有地下车库等地下设施同时施工时，可以交叉作业而又互不影响，既加快施工进度，也便于现场文明安全施工。为了验证架体结构设计的合理性和稳定性，对架体结构的大横杆和小横杆要进行抗压验算，对立柱要进行在风荷载作用下的稳定性的验算，对工字钢梁要进行抗弯、抗剪验算，对锚环要进行抗拉验算。关键词： 悬挑钢管外脚手架，循环翻架，设计和施工，计算 设计（一）方案选择以某工程为例，该工程地上为五幢单体住宅，全现浇钢筋混凝土剪力墙结构。分别为A1-1、A1-2、A1-3、A2-1、A2-2，如图1-1

2、所示，其中A2-1、A2-2为二层裙楼，主楼地下室通过通道和车库连成一体。A1-1、A1-2、A1-3分别为30、32、30层，标准层层高均为2900mm，檐高分别为85.8米、94.5米、85.8米。图1-1 楼体平面布置图该工程的A1-1、A1-2、A1-3三栋单体结构从第三层开始采用悬挑外架，支架层设在第三层，悬挑外架采用16#工字钢、扣件、安全网、钢丝绳等材料进行搭设。悬挑外架为每五层悬挑一次，高度为16m，第一次悬挑从第3层楼地板开始，共挑7次分别为3-7层、7-11层、11-15层、15-19层、19-23层、23-27层、27-32层。A1-2栋最后一次悬挑高度为六层，架高为18

3、.9m。该工程外挑脚手架按两套配置，在第三次外挑时将第一次挑架向上翻架，在第四次外挑时将第二次挑架向上翻架，按此顺序周转循环使用。悬挑层施工预埋穿插16#工字钢搭设架体加斜拉钢丝绳铺挂安全网。 （三）技术细节 1、 在悬挑层板筋绑扎之前，按悬挑层悬挑外架用的工字钢间距布置图埋设悬挑外架用钢筋吊环。工字钢间距布置图如图1-2所示。图1-2 工字钢间距布置2、 须待悬挑层砼达到设计强度的75%时方可穿插工字钢搭设上部外架。强度的确定以同条件试块强度为准。3、 悬挑架立杆间距分别为：纵向间距按照图1-2所示的悬挑外架工字钢布置图尺寸，最大间距控制在1500之内，立杆排距为1050，横杆步距1800。

4、 4、 架体搭设完毕后，在架子转角处位置用14钢丝绳对架体进行斜拉卸荷。根据设计方案，挑架高度分别为16米、18.9米，取其最大值为18.9米。（一）基本数据：排距lb=1.05m 柱距l=1.5 步距h=1.8m 连墙件水平间距L1=6m 竖向间距H1 =2.9m斜向支撑水平投影长度Lb=6（四跨） 竖向投影长度Hb=8.7m（六步钢管自重38.4N/m、直角扣件13.5N/个 对接扣件18.5 N/个 旋转扣件14.5 N/个结构施工活载3.0KN/m2 装修施工活载2.0KN/m2（二）脚手架自重产生的轴心压力脚手架结构自重包括立柱，纵、横向水平杆，剪刀撑杆件及连接它们的扣件自重。查表g

5、k=0. 159（单杆） （建筑施工脚手架实用手册 表4-14）gk 表示1个柱距范围的每米高脚手架结构自重KN/m18.9米高的脚手架结构自重产生的轴心压力标准值:NGK=H×gk =18.9×0.136=2.57KN（三）脚手架活荷载产生的轴心压力根据脚手架最大高度18.9米,脚手板共四层NQ1K1=1.215kN （表4-39）脚手架防护材料（加上密目网自重），产生的轴心压力: NQ2K=0.228+0.008×1.5×18.9=0.455kN （表4-40）施工均布荷载（装修、施工各一）: Qk=3.0+ 2.0= 5.0kN/m 施工产生的轴心

6、压力: NQ2K =5.07kN （表4-41）NQiK=5.07+0.455+1.215=6.74kN（四）大横杆弯矩计算：（钢管自身的荷载不计）图2-1 大横杆受力简图q=1.4(Qp+Qk)×S=1.4(0.3+3)×0.5=2.31KN/mF=0.5qLb(1+a1/Lb)2=0.5×2.31×1.05×(1+0.3/1.05) 2 =2.0KNM=0.175Fl=0.175×2.0×1.5=0.525KN.MM/W=0.525×106/(5.08×103)=103 N/mm2205N/mm2 可

7、以满足使用要求 （五）大横杆挠度计算： qk= (Qp+Qk)×S1= (0.3+3)×0.5=1.65KN/m Fk=0.5 qk Lb=0.5×1.65×1.05=0.87 KNv=1.146Fkl3/(100EI)=1.146×0.87×103×(1.5×103) 3/100×206×103×12.19×104=1.3mm<1800/150=12mm结论：满足要求（六）小横杆弯矩计算：图2-2 小横杆受力简图M=qlb2/8=2.31×1.052/8=0

8、.32KN.mM/W=0.32×106/(5.08×1000)=63N/m2<205 N/m2结论：满足要求（七）小横杆挠度计算：v=5qklb4/(384EI)=5×1.65×10504/(384×2.06×103×12.19×104)=1.04mm<1050/150=7mm结论：满足要求（八）风荷载：1、作用于立柱的风线荷载标准值qwk：qwk=k×0.153×1.8=0.2752、风荷载产生的最大弯矩：1.4×0.275×1.82/10=0.125KN.m3

9、、在最大高度100米处立柱段风荷载产生弯曲压应力：0.125×106/(5.08×103)=24.6N/mm24、在10m高度处立柱段风荷载产生弯曲压应力×z10 /z100 =24.6×1.0/2.09=11.8N/mm2根据以上计算结果说明，风荷载产生的压力在100m高度处最大，10m高度处的风荷载产生压力应力最小，因采用的外挑脚手架循环翻架，故脚手架结构自重、荷载产生的轴压力均相等，根据以上分析，只需验算顶层立柱的稳定性。（九）立柱的稳定性验算已知：Hd×gk=18.9×0.136=2.57KN6.74kN 1、轴心压力设计值：

10、1.2×2.57/0.87+1.4×6.74=13KN2、立网封闭时立柱的稳定性验算：根据钢管采用48×3.5，钢材Q235，排距=1.05m，连墙件间距=2.9m，4.5m（3跨立杆）。立柱截面积 cm2回转半径钢材抗压强度设计值立柱计算长细比系数1.50立柱长细比： 1.5×180/1.58=170.9 0.245(-)=0.245×4.89×102×(180-24.6)=18.62KN18.62KN>13KN，单根立杆可满足要求。图2-3 工字钢梁受力简图的施工（一）、施工准备1、单位工程各级负责人应逐级对架设和

11、使用人员进行技术交底。 2、应对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收，不合格的配件不得使用。3、主要材料：48钢管、16#工字钢、20钢筋吊环、十字扣、转角扣、接头扣、200×50mm板材、油漆、脚手板、安全网、铁丝、防锈漆等。（二）、搭设1、主梁及吊环制作：将16#工字钢根据布置图下料成各段3m、3.5m、4m、6m，一级20钢筋下料成每段1.1m长加工成“”型钢筋吊环，如图3-1所示。图3-1 吊环的加工及安装2、预埋留洞：在3、7、11、15、19、23、27层楼地面上向外挑工字钢，外挑长度为1.5m，楼面上预埋20钢筋吊环2个，间距为0.5米，且距离工字钢顶端200，并在工字钢穿

12、过墙体的相应位置上预留150mm（宽）×200mm(高)的洞。3、安装工字钢：工字钢梁按照平面布置图的间距布置，从楼层预留洞处穿出外墙，让20钢筋环与工字钢套接。卡环、预留洞与工字钢梁的间隙用木楔楔紧。拐角处梁端用14#钢丝绳将工字钢与上层墙体拉接。4、悬挑钢管架的搭设：（1） 搭设尺寸：脚手架高度随结构高度搭设，步距1.8m，柱距1.2m 1.5m，排距1.05m；与结构拉结，按设计水平间距每6m拉结，竖向每2.9m拉结。具体详见图3-3。（2） 脚手架搭设顺序：放置纵向扫地杆立柱横向扫地杆第一步纵向水平杆第一步横向水平杆连墙杆第二步纵向水平杆第二步横向水平杆图3-3 杆件连接和构

13、造图（3）铺设脚手板： 应铺满、铺稳、靠墙一侧离墙面距离不应大于150mm。 脚手板的探头应采用直径3.2mm（10#）的镀锌铁丝固定在支撑杆上。 脚手板接头缝隙不能大于50mm（4）搭设栏杆、挡脚板： 挡脚板、栏杆应搭设在外排立柱的内侧。 挡脚板高度不应小于200mm。 上栏杆上皮高度1.5m,中栏杆居中设置。（5）安全网的搭设： 垂直安全网：双排脚手架最外排钢管内侧满挂密目安全网围护，安全网应封严与外脚手架固定牢靠。 水平安全网：底层安全网应固定在双排脚手架中间。要求网绳不破损，生根要牢固、紧绷、拼接严密。5、架体的施工荷载：作业层每1m2架面上使用的施工荷载（人员、材料和机具重量）不得超

14、过以下的规定值： 施工荷载（人员、材料和机具重量）：300公斤； 砂浆和容器重：150公斤； 施工设备重：100公斤； 使用人力在架子上搬运和安装的构件自重：250公斤。（三）、架体的拆除和上翻搭设1、拆除应符合以下要求： 拆除顺序应逐层由上而下进行，严禁上下同时作业。 所有连墙件应随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于2步，如果高差大于2步，应增设连墙件加固。 当脚手架拆至下部最后一根立杆的高度（约6.5m）时，应先在适当位置搭临时加固支撑，后拆连墙件，以保证拆除安全顺利进行。2、卸料应符合以下要求： 各构配件必须及时分段集中运至地面，严禁抛扔。 运至地面的构配件应按要求立即检查、整修和保养，并按品种规格随时码堆存放，置于干燥通风处，防止锈蚀。3、架体的循环上翻搭设： 对钢管、扣件、脚手板等进行检查验收，不合格的配件不得使用，经检查合格的配件应按品种、规格分类，堆放整齐平稳，准备起吊安装使用。 按照正常的架体搭设顺序重新进行安装：在顶板上预埋锚环按预留位置安装工字钢梁放置纵向扫地杆立柱横向扫地杆第一步纵向水平杆第一步横向水平杆连墙杆第二步纵向水平杆第二步横向水平杆。 在第三次外挑时将第一次挑架向上翻架，在第四次外挑时将第二次挑架向上翻架