浅析悬挑脚手架对其下结构支撑构件及影响.doc

浅析悬挑脚手架对其下结构支撑构件的影响摘要：型钢悬挑脚手架设计时，大多数使用单位只对脚手架架体本身及悬挑型钢梁进行计算，却忽视了对悬挑钢梁下支撑结构的重视，最新的建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）对此提出了明确要求，本文通过对某工程支撑结构的计算，探讨验算其方法并分析悬挑钢梁对其下支持结构的影响，希望能为读者朋友一些启发。关键词：悬挑脚手架 型钢梁 弯矩 剪力 荷载 一、引言型钢式悬挑脚手架是目前我国高层建筑中最常见的一种脚手架搭设体系，在脚手架的设计中，多数单位会对脚手架本身以及悬挑钢梁的抗弯、抗压、稳定性进行重点设计计算，却往往忽略了脚手架对其下结构梁板的受力影响，在最新建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）第5.6.1条中明确提出应对型钢悬挑下建筑结构的承载能力验算，但具体应如何演算未作规定，本文通过对一实例计算来试图探讨一下验算方法，同时分析下悬挑钢梁对其支持结构的影响。二、悬挑脚手架对其下结构梁的受力影响1、悬挑脚手架的节点做法悬挑脚手架悬挑钢梁的常规做法是利用型钢（一般是字型钢），一端从建筑物伸出，另一端伸入楼层内，在楼层内梁板上锚固。锚固点一般是在楼层外边梁一处，另一处在钢梁的尾端（见图1）。（图1）2、悬挑钢梁对结构梁的受力分析根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）规定，悬挑钢梁按纯悬挑构件计算，钢丝绳不参与计算，其计算模型见图2：从以上模型中可以很容易看出，A点处悬挑钢梁受到向上的支撑力，反之，结构边梁受到悬挑钢梁向下的压力，即一道悬挑钢梁对其支撑梁施加了一个向下的集中荷载。在实际施工中，一跨边梁上往往会支撑三到四道钢梁，这些钢梁就相当于对结构梁施加了三到四个集中荷载，当这些集中荷载增加到一定程度后，显然会对支撑梁结构安全有一定影响，尤其是在实际施工中有部分单位会将挑阳台的边梁作为悬挑架的支撑构件，其受到的影响则更大。下面通过一实例，对两种情况分别进行计算，从理论上来探讨支撑结构受到的影响。三、悬挑钢梁放置在悬挑阳台边梁的计算3.1 建筑物建筑构件概况某高层住宅，其客厅带阳台，客厅尺寸为5.3m6.6m，客厅阳台尺寸为5.3m1.5m，框架边梁尺寸为200mm600mm,阳台边梁为200mm350mm，楼板厚度均为150mm，阳台板厚100，混凝土强度为C30，楼板及梁底面、侧面均不粉刷，直接刮腻子刷乳胶漆，楼地面做法为30mm厚干干硬性水泥砂浆上铺10厚地板砖。阳台边梁上带250高C20钢筋混凝土翻沿，翻沿上做900高玻璃栏板。3.2 脚手架搭设方案本工程采用型钢悬挑钢管扣件式脚手架，悬挑钢梁选用I16工字钢,脚手架步距为1.8m，纵距为1.5m，横距为0.95m，内立杆距墙面0.35m，每层设拦腰杆，悬挑钢梁挑出长度为1.5m，楼层内锚固长度为2.5m，脚手架搭设高度按照危险性较大的分部分项工程安全管理办法要求按18m（六层十步）计算，连墙件为二步三跨布置，木脚手板满铺两层，操作层按两层同时施工，安全网采用密目网在外侧全封闭。3.3 脚手架内外立杆荷载计算（1）外立杆荷载计算外立杆承受的结构自重为：0.129518=2.331KN脚手板自重为：20.951.50.35/2=0.499 KN安全网自重为：0.01181.5=0.27 KN栏杆及脚手挡板自重为：0.17101.5=2.55 KN施工活荷载计算：21.520.95/2=2.85 KN外立杆总荷载为：P1=1.2（2.331+0.499+0.27+2.55）+1.42.85=10.77 KN（2）内立杆荷载计算内立杆承受的结构自重为：0.129518=2.331KN脚手板自重为：20.951.50.35/2+1.50.350.35=0.683 KN施工活荷载计算21.520.95/2+1.50.352=2.85 KN内立杆总荷载为：P2=1.2（2.331+0.683）+1.42.85=7.607 KN3.4 悬挑钢梁的受力计算将内外立杆荷载P1、P2代入以下悬挑钢梁计算简图：P1=10.77 KN; P2=7.607KN;q=0.246KN/m；求得A点处支撑梁受到悬挑钢管的向下的集中荷载为：N=28KN3.5 边梁在正常使用状态与施工阶段荷载分析（1）正常使用状态恒荷载包括：边梁自重：q1=250.20.4=2KN/m承受阳台板自重：q2=250.11.5/2=1.875KN/m装饰层自重：q3=（1.51.5）/2=1.125KN/m150250高混凝土翻梁自重：q4=250.150.25=0.94KN/m玻璃栏板自重：q5=1.50.9=1.35KN/m活荷载为： q6=2.51.5/2=1.875KN/m荷载组合为： 1.2（2+1.875+1.125+0.94+1.35）+1.41.875=11.373 KN/m（2）施工阶段施工阶段活荷载尚未施加，故边梁主要承受恒载，包括：边梁自重：q1=2KN/m承受阳台板自重：q2=1.875KN/mq恒=1.2（2+1.875）=4.65KN/m悬挑钢梁施加的集中荷载：N=28KNN集=281.2=33.6KN3.6 内力计算（1）正常使用状态（图4）根据图4计算简图求得：Mmax=qL2/8=11.3735.35.3/8=39.93KNmRA=RB=1/2qL=1/211.3735.3=30.14KNfmax= 5ql4/384EI=511.3735.34/384EI=116.585/EI(2)施工阶段Mmax=1.1533.6+33.65.3/4+4.655.35.3/8=99.487KNmRA=RB=3/2N+1/2qL=1.533.6+1/24.655.3=62.723KNfmax=N集l3/48EI+ N集1.15(3-41.15)l2/24EI +5ql4/384EI =255.55/EI四、悬挑钢梁放置在框架边梁的计算按相同的脚手架搭设方案进行计算，不考虑风荷载和地震荷载，单跨框架梁按照两端固定的单跨梁进行计算模型简化。4.1 荷载计算（1）正常使用状态（图6）恒荷载：梁自重 0.2x0.6x25=3 KN/m 板传来的恒荷载 板自重：0.15x25=3.75 KN/装修荷载：1.5 KN/m2合计：5.25x2.65x5/8+4x0.75=11.695KN/m 梁上墙体荷载（按200厚加气砼砌块及铝合金推拉门）：3.4x2.55x0.8=6.9 KN/m恒载总重：3+11.695+6.9=21.595 KN/m 活荷载：客厅活荷载2.0x2.65x5/8=3.313 KN/m 阳台活荷载 2.5x0.75=1.875 KN/m 活荷载总重：3.313+1.875=5.188 KN/m 荷载组合为：1.2 x 21.595+1.4 x5.188=33.177KN/m（2）施工阶段恒荷载：梁自重 0.2x0.6x25=3 KN/m 板传来的恒荷载 板自重：0.15x25=3.75 KN/m2荷载为：3.75x2.65x5/8+0.125x0.75=8.086 KN/m 悬挑钢梁传来的集中荷载：N=28KN活荷载施工阶段尚未施加，故不计：则均布荷载组合为：1.2 x（3+8.086）=13.303 KN/m集中荷载组合为：28 x1.2=33.6KN4.2 内力计算（1）正常使用阶段正常使用阶段计算模型图见图6：经过内力计算求得：Mmax=qL2/24=33.1774.54.5/24=27.99KNmVA=-VB= qL/2=33.1774.5/2=74.65KNfmax=ql4/384EI= 33.1774.54/384EI=35.43/EI（2）施工阶段施工阶段计算模型图见图7：（图7）经过内力计算求得：Mmax=qL2/24+（32+2）N集L/（243）=13.3034.52/24+（1133.64.5）/72=34.324KNmVA=-VB= qL/2+1.5N集=13.3034.5/2+1.533.6=80.33KNfmax=82N集L3/（38433）EI+qL4/384EI = （8233.64.53）/38427EI+13.3034.54/384EI=38.43/EI=64.03/EI五、计算结果分析5.1 悬挑钢梁放置在阳台边梁的分析通过对阳台边梁正常使用阶段和施工阶段分别计算可知，在施工阶段跨中弯矩是正常施工阶段的2.49倍，剪力是正常使用阶段的2.08倍，挠度是正常使用阶段的2.19倍，远大于正常使用阶段，因此若将悬挑钢梁放置在阳台边梁上，则阳台边梁及支撑阳台边梁的挑梁很难满足，从而为架体安全造成重大隐患，因此，在最新建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）中条文解释第6.10.26.10.5条最后一句要求悬挑钢梁支撑点应设置在结构梁上，不得设置在外伸阳台上或悬挑板上，否则应采取加固措施。5.2悬挑钢梁放置在框架边梁的分析通过对框架边梁两个阶段的计算对比可知，在施工阶段跨中弯矩是正常施工阶段的1.23倍，剪力是正常使用阶段的1.08倍，挠度是正常使用阶段的1.085倍，相对于放置在阳台边梁时减小很多，如果考虑到高层建筑在设计还综合考虑了风荷载以及地震等荷载因素，施工阶段的影响会进一步减小，但也并不