高层建筑钢丝绳斜拉型钢悬挑脚手架设计应注意的几个问题

1、高层建筑钢丝绳斜拉型钢悬挑脚手架设计应注意的几个问题石伟国江苏省华建建设股份有限公司摘 要： 本文主要介绍了在高层建筑采用钢丝绳斜拉工字钢悬挑脚手架设计中常出现错误的几个安全系数计算方法及实际施工中常见的构造节点作法，对外脚手架方案编制及现场实际施工具有一定的借鉴作用。关键词： 高层建筑 脚手架 斜拉 悬挑目前，我国越来越多的高层及超高层如雨后春笋拔地而起，南方地区外墙大部分采用钢丝绳斜拉型钢悬挑脚手架，笔者在对高层建筑外墙脚手架方案进行专家论证时，经常发现如下一些问题，现就深圳地区常用的钢丝绳斜拉型钢悬挑脚手架设计（见图1），分别作如下说明。图1 斜拉钢丝绳工字钢悬挑脚手架1、材料选择1.1

2、钢管：目前建筑工程上采购的脚手架钢管大都为48×3.5（3.2）钢管，外壁允许偏差为±0.5mm，再加上周转次数较多且日晒雨淋，钢管锈蚀，壁厚变薄，建议外架设计算时采用壁厚较薄的钢管进行计算，结果偏于安全，各项参数如下表1。 表1实际使用钢管（mm）计算采用钢管（mm）截面积（mm2）惯性矩I（mm4）截面模量（mm3）回转半径i（mm）每米长重量（kg/m）48×3.5489.0121900.05080.0015.803.8448×3.548×3.2450.4113567.54731.9815.883.5448×3.248×

3、;3.0423.9107831.04493.0015.953.31实际现场使用48×3.5、48×3.2可分别采用48×3.2、48×3.0型钢管各项参数进行计算，一般情况下不建议采用48×3.5钢管各项参数进行计算，也不推荐为了节约成本而实际使用48×3.0以下钢管。1.2扣件：外架所采用钢管扣件材质必须符合现行钢管脚手架扣件（GB15831）的规定，并有生产许可证，扣件螺栓拧紧扭矩值不应小于40N·m，且不大于65N·m。扣件的承载力设计值一般：对接扣件抗滑：3.2KN直角扣件、旋转扣件（抗滑）：8KN双直角扣

4、件、双旋转扣件抗滑：8KN×2×0.8（折减）=12.8KN。1.3型钢挑梁：外架悬挑梁笔者建议采用双轴对称界面的挑件，如工字钢等，而不推荐采用槽钢单轴对称构件，如实际使用槽钢，在钢管立杆支撑处对翼缘进行焊接钢板加固。1.4钢丝绳：钢丝绳建议采用6×19+1（钢芯），直径15.5，抗拉强度为1400MPa、1570 MPa，钢丝绳选择的原则是小直径、高强，易于操作。大直径钢丝绳工人操作不方便，因市面上材质良莠不齐，不建议采用高强（1670、1770、1870、1960MPa）钢丝绳。1.5安全网：防护密网在每100mm×100mm的面积内至少2000个网

5、目，一般采用2200、2300目，同时必须强调阻燃。2、计算系数的取值及计算方法讨论2.1脚手架立杆的计算长度系数：JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表中按照连墙件的布置只给出了二步三跨、三步三跨，但现在200m左右的超高层建筑采用钢丝绳斜拉型钢悬挑脚手架屡见不鲜，二步三跨及三步三跨布置连墙件已不能满足要求，建议增加二步一跨、二步二跨的值。2.2风荷载标准值公式：k=0.7Z·S·0现行国家标准建筑结构荷载规范规定的风荷载标准值公式应为k=Z·S·0，Z是考虑风压脉冲动对高层结构的影响，考虑到脚手架附着在主体结构上，故取风振系数Z

6、=1.0，所以在公式中未体现。基本风压系数0JGJ130-2001规范中基本风压0是根据重现期为30年确定的，而脚手架使用期比较短，一般为25年，遇到强劲风的概率相对要小得多，0.7系数参考英国脚手架标准（BS5973-1981）取0.7计算确定。由于JGJ130-2001规范规定：0值是按建筑结构荷载规范（GBJ9-87）采用，而该规范随着建筑结构荷载规范（GB50009-2001）自2002年3月起实施而废止，新规范基本风压值是按照10年、50年、100年编制的，按照GB5009-2001规范可按下式确定的重现期为30年的基本风压值0。O=30=10+（100-10）×（）例：深

7、圳地区基本风压值（30年）：O=30=0.45+（0.9-0.45）×（） =0.45+（0.9-0.45）×0.472=0.66笔者建议新的脚手架规范修订时，将重现期30年一遇的基本风压定义成50年或10年一遇，相应的0.7系数可作一修改，便于脚手架设计计算。风压高度变化系数Z新规范（JGJ130-2001）规定，按建筑结构荷载规范（GBJ9）规定采用，现在则应按规范（GB50009-2001）规定采用。此系数应按不同的计算对象进行取值。众所周知，悬挑脚手架是分段悬挑，各分段其高度一般在30m左右，各悬挑段应该选用不同的风压高度变化系数，每个悬挑段也应根据不同的计算对象进

8、行选取。在验算脚手架立杆稳定性时，应取每一悬挑段起挑处（型钢挑梁处）的离地高度计算。在验算脚手架连墙件承载力时，在同一悬挑段内连墙件宜统一设置，可取每一悬挑段的最大离地高度计算（连墙件计算时不仅要验算杆件强度，杆件较长时必须验算抗弯，特别应验算连接件的受力，比如扣件的抗滑移）。风荷载体型系数S规范（JGJ130-2001）给出了脚手架风荷载体型系数S的计算方式（见表2）。 脚手架的风荷载体型系数S 表2背靠建筑的状况全封闭墙敞开，框架和开洞墙脚手架状况全封闭、半封闭1.01.3敞开stw 注：1.stw 值可将脚手架视为桁架，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009）表第32项和第36项

9、的规定计算。 2.为挡风系数，=1.2An/Aw，其中An为挡风面积，Aw为迎风面积。当脚手架外侧挂密目式安全网时（立杆纵距1.5m、步距1.8m，），密目式安全网全封闭脚手架应考虑风荷载对脚手架的作用，安全网的网目密度为2300目/100cm2时（按实际计取目数），每目孔隙面积约为Ao=1.3mm2，则密目式安全网挡风系数：1=（100-nA0）/100=（100-2300×）/100=0.701敞开式扣件式钢管脚手架的挡风系数，根据规范JGJ130-2001条文说明第条计算：2= （4-2）式中 1.2节点面积增大系数； An一步一纵距（跨）内钢管的总挡风面积，An=（la+h+

10、0.325lah）d；la主杆纵距（m）； h主杆步距（m）；0.325脚手架立面每平方米内剪刀撑的平均长度；d钢管外径（m）。2敞开式单、双排扣件式钢管（48×3.5mm）的挡风系数，规范（JGJ130-2001）附录中给出表3： 脚手架的挡风系数2值 表3步距（m）纵 距（m）1.21.51.82.01.20.1150.1050.0990.0971.350.1100.1000.0930.0911.50.1050.0950.0890.0871.80.0990.0890.0830.0802.00.0960.0860.0800.077注：当采用51×3mm钢管时，表中系数乘以

11、1.06。因此，密目式安全网全封闭脚手架挡风系数按下式计算：=1+2-1·2=0.701+（）=0.701+=0.701+=0.7275密目式（2300目）安全网全封闭脚手架风荷载体系数s=1.3=1.3×0.7275=0.94582.2.4斜拉钢丝绳安全系数取值钢丝绳安全系数K0系按钢丝绳用途而定的系数，见表4。 表4钢丝绳用途K0钢丝绳用途K0作风绳3.5作吊索（无弯曲）6-7用于手动起重设备4.5作捆绑吊索8-10用于机动起重设备5-6用于载人升降机14综合考虑，笔者建议选取K0=8比较适中。3、节点构造措施3.1型钢挑梁与楼板固定方法：推荐作法是采用在钢筋混凝土浇筑

12、时，预埋插入圆钢卡箍，工字钢挑梁根据在楼板内的锚固长度可设置23道卡箍（至少有一道锚入梁内），卡箍在板内锚入混凝土应30d，卡箍与工字钢不匹配时，应分别制作一套管与工字钢及预埋卡箍焊牢与以抵抗外架引起的钢梁水平力见图2，严禁采用木楔填塞。图2 钢梁卡箍节点详图型钢悬挑梁外伸长度与锚进钢筋混凝土楼板长度之比一直存有争议，建议采用锚入长度在11.5倍外伸长度范围,每段悬挑高度建议控制在2030m之间。3.2钢丝绳吊环：钢丝绳吊环应使用圆钢制作（级钢弯曲后变脆而容易折断），预埋梁面内30d，同时伸出梁面以能穿入钢丝绳为度（可取内径d50mm），严禁吊环外露太多，受力后产生变形，引起钢丝绳张拉不紧产生

13、松驰出，见图3。图3 钢丝绳吊环节点3.3工字钢下固定钢丝绳卡环，应避免钢丝绳与型钢锋利的翼缘接触而产生断丝可采用以下作法，严禁不用卡环固定，直接绕着挑梁和脚手架立杆，容易产生滑移，见图4。50150300图4 工字钢固定钢管立杆及钢丝绳的节点3.4挑梁固定脚手架立杆建议采用在工字钢上焊短钢筋头，长度L150mm，不推荐使用焊大直径镀锌管，然后钢管插入镀锌套管内，见图4。3.5对于人货电梯等，一字型脚手架连墙件应不受计算书约束，按照规范内的构造要求设置。3.6钢丝绳夹具应为3道，如图5所示。注：钢丝绳夹把夹座扣在刚强绳的工作段上， U形螺栓损扣在钢丝绳的尾段上，钢丝绳夹在钢丝绳上交替布置图5 钢丝绳夹正确布置方法3.7建筑物阳角部分工字钢构造作法可参照图6所示作法。图6 阳角部位工字钢构造4、施工体会4.1脚手架计算公式是建立在钢结构设计规范并参照若干试验而建立的，目前脚手架材料质量优劣差别太大，选取参数时偏于保守是安全、合理的。现场搭设时应严格按照计算书中的选材及构造施工，每隔一段时间，特别是台风暴雨之后应检查架体钢管的锈蚀程