型钢悬挑卸载组合脚手架立杆稳定与最大搭设高度计算

1、    摘 要：结合实践经验，在参阅大量资料的情况下，笔者型钢悬挑卸载组合脚手架的力学模型，并对脚手架立杆稳定和最大搭设高度进行了计算，可供相关专业技术人员参考。关键词：型钢悬挑卸载组合脚手架、立杆稳定、搭设高度在高层建筑施工中，因型钢材料的抗弯、抗剪强度限制了悬挑型钢每段不能搭设太高，造成型钢用量增加，加之型钢材料周转率低等因素，必然导致工程成本增加。因此，合理选择脚手架施工方案是缓解我国能源、钢铁行业日益紧张的供需矛盾，确保脚手架使用安全，降低脚手架的生产成本的基本保证。其中，型钢悬挑脚手架分段卸载方案的优势较为明显。下面就型钢支座力学模型、立杆稳定

2、、脚手架最大搭设高度方面来探讨。1 型钢支座的力学模型常见型钢悬挑脚手架力学模型一般可分为两种:一种是纯型钢悬挑脚手架，另一种为钢丝绳斜拉式型钢悬挑脚手架。两者的区别在于纯型钢悬挑脚手架没有钢丝绳斜拉，所以两者的力学计算模型有所不同。下面将对两种力学计算模型进行简化。1.1型钢支座模型的基本假定1）型钢支座是以槽钢或工字钢为受力结构;2）在荷载影响下，仅考虑型钢支座的抗弯、抗剪、抗倾覆作用，不考虑轴力的作用;3）将型钢支座上脚手板与彩条布或麻袋等安全防护设施引起的均布荷载转化为立杆的集中荷载来处理;4）钢丝绳与墙用花蓝螺丝连接，钢丝绳的长度随着上部荷载的增加可调节;5）型钢支座的自重不计，简化

3、为匀质杆件计算;6）型钢支座的悬挑段不大于锚固段;7）悬挑脚手架整体计算高度不超过50m。1.2型钢支座模型的计算简图型钢支座简化模型如下:1）将传递上部荷载的立杆简化为两个集中力Fl与F2，锚固点简化为F3(kN);2）型钢支座的悬挑段长度简化为L1与L2，锚固段的抗拉钢筋为L3、钢丝绳拉力为L4(m);3）钢丝绳的斜拉高度一般为搭设所在层的上一层的层高，可简化为h(m)。以下分别简化纯型钢悬挑与钢丝绳斜拉式型钢悬挑计算简图(图1)。 a)一纯型钢悬挑 b)一钢丝绳抖拉式悬挑图1 纯型钢悬挑与钢丝绳料拉式型钢悬挑计算简图2 脚手架立杆稳定脚手架整体和局部的稳定性是设计计算中的关键项目。在计算

4、时，由于常把整体稳定问题转化为对立柱的稳定性进行计算，因此也称为“整体(立杆)稳定性计算”。影响扣件式钢管脚手架稳定承载能力的因素很多，其中主要的有构架结构、尺寸、节点连接质量以及连墙点的设置等。这些因素的可变性较大，计算中要把各种因素及变化都考虑到，有困难又不方便，通常采用以下方法计算。将按不同间距连墙点设置的脚手架看作轴心受压杆件，通过1:1真架和模型架试验，得到整体失稳时的临界荷载Pcr，由Pcr得到稳定系数0，视0为脚手架立杆(受压杆件)稳定系数，从冷弯薄壁型钢结构技术规程(GB50018-2002)附表中反查出长细比，由求出计算长度L0=i(i为杆件截面的回转半径)。而计算长度几又等

5、于L，由此得到计算长度系数。加以适当调整后，定出的取值。这样，就将复杂脚手架整体稳定性计算转化为简单的立杆稳定性计算。整体稳定性计算公式如下。2.1不组合风荷载时整体稳定性计算公式： （公式 1）式中:A立杆的计算截面面积(mm2);轴心受压杆件的稳定系数;钢材的抗压强度设计值(kN/mm2);材料强度附加分项系数，计算参见表1;N立杆验算截面处的轴心力设计值，其值按公式2 (公式2)式中：脚手架自重标准值在立杆中产生的轴心力(kN);n个可变荷载标准值在立杆中产生的轴心力(kN)，一般情况下，仅计算施工荷载一项。2.2组合风荷载时整体稳定性计算公式： （公式3）式中:截面抵抗矩(mm3);风

6、荷载在计算立杆段产生的最大弯矩，取跨度为h(步距)三跨梁的最大支座弯矩(kN.mm)，其值按公式4的计算： (公式4)式中：风荷载标准值，按下面公式5计算； (公式5)式中:基本风压值(kN/mm2);脚手架立面的计算迎风面积(mm2);脚手架立面人内的挡风面积(mm2)。组合风荷载时立杆验算截面处的轴心设计值(kN)，其值按公式(3一13)计算。 (公式6)式中:脚手架自重标准值在立杆中产生的轴心力(kN);施工荷载标准值在立杆中产生的轴心力(kN)。表1 钢管脚手架的计算式          

7、;      构件类型            不组合风荷载            组合风荷载                 &#

8、160;  受弯构件                                            轴心受压构件 

9、0;                                  注:、分别为活载、风载标准值作用效应与恒载作用效应的比值。3 脚手架最大搭设高度的计算双排扣件式钢管脚手架一般搭设高度不宜超过50m，超过50m时，应采取分段搭设或分段卸荷措施。由地面起或

10、挑梁上的每段脚手架最大搭设高度可按公式7、8计算。 （公式7） (公式8)式中:脚手架最大搭设高度(m);H脚手架高度(m);与立杆截面有关的调整系数，当内外排立杆均采用两根钢管组合时，取0.7;内外排立杆为单根时，取0.85;脚手架自重产生的轴力(kN);脚手架附件及物品自重产生的轴力(kN);个纵距内脚手架施工荷载标准值产生的轴力(kN);格构式压杆的稳定系数，按表2查表计算;h脚手架的步距(m)。表2 格构式压杆的稳定系数              

11、  立杆横距（m）            竖向间距（m）            步距（m）                    1.20&

12、#160;           1.35            1.50            1.80            2

13、.00                    1.05            2h            97.756   

14、60;        80.876            67.521            48.491            39.731 

15、60;                  3h            72.979            58.808     &

16、#160;      48.491            34.362            27.971                &

17、#160;   4h            64.769            52.217            42.988       

18、;     30.321            24.714                    1.30          &

19、#160; 2h            92.899            76.511            63.641         

20、;   45.447            37.345                    3h            76.

21、511            62.159            51.264            36.357          

22、60; 29.784                    4h            69.705            56.465 &

23、#160;          46.388            32.808            26.343            &

24、#160;       1.20            2h            86.018            70.532   &

25、#160;        58. 475            41.605            34.124                    3h            70.532            57.110            47.028