高层建筑施工中悬挑式脚手架的设计与应用

1、技术园地echnicalScope第29卷2011年第1期高层建筑施工中悬挑式脚手架的设计与应用张文喜（广东泰安房地产集团有限公司，广东汕头515041）介绍了高层建筑施工中悬挑扣件式脚手架的设计与应用技术，并针对脚手架的形式和尺寸、构配【摘要】结合工程实例，连墙件稳定性验算、卸载计算和钢丝绳安全系数的取值及其在卸载中的应用等问题进行了探讨。件强度验算、钢丝绳安全系数；悬挑式；落地式；悬挑工字钢架【关键词】脚手架；【中图分类号】TU731.2【文献标识码】A（2011）01003204【文章编号】16713702DesignandCalculationforCantileverFalseWor

2、kinHighRiseBuildingZHANGWen-xi(GuangdongTaianRealEstateGroupCo.，Ltd.,Shantou515041,China)Abstract:accordingtotheexampleofproject,thedesignandapplicationtechnologyofcantileverfastenstylefalseworkwasintroduced.Anddiscussedtheformandsizeoffalsework,composesstrengthchecking,wallconnectorstabilitycheckin

3、g,un-loadcalculationandsteelwiresafetyfactorandit'sapplicationintheunloadingandsoon.Keywords:falsework;steelwiresafetyfactor;cantileverstyle;floorstyle;cantileverIsteelframe近10年来，笔者先后参与了7个工程项目的高层建筑扣件式钢管外脚手架（多为悬挑式的外脚手架）的有6项（其中设计与计算工作。在这7个工程项目中，1项是6栋33层的商住楼）已经交付使用，并取得了良好的技术效果和经济、社会效益。关于钢丝绳安全系数的取值问

4、题，考虑到外脚手架卸载时，其吊点在立杆与纵、横向水平杆的交点处，钢丝绳必须由纵向水平杆底部兜紧，此处的钢丝绳可以作为有绕曲的吊索来取值，因此，将钢丝绳的安全系数值由8改为6。经过后3个工程的实践检验，证明这种做法是合适的，既能保证施工安全，又降低了工程成本。1工程概况汕头市泰安星光华庭项目位于金砂东路与华山路交叉处的西北侧。该工程由2座共6栋33层的商住楼组成，框架剪力墙结构，总建筑面积约14.7万m2；地下2层，地上第13层大部分架空，用于游泳池及其他娱乐设施建设；采用钻孔灌注桩基础。1）地上首层层高4.5m，第2、3层层高为3.6m，第作者简介：张文喜，男，工程师，国家注册一级建造师，主要

5、从事建筑工程项目管理工作。433层层高均为2.9m；第33层檐口标高为98.7m，屋面梯间层高2.5m，屋面梯间最高点高度为101.2m。挑工字钢承受荷载；上部58m（标高40.798.7m）采用钢丝绳斜拉，分6次卸荷。2）采用密目式安全立网全封闭双排脚手架，钢管为48×3.5，作业层2层（见图1）。连墙件布置为：标高29.1m及其以下为2步3跨；标高29.1m以上则为2步2跨毛竹脚手板沿纵向铺设，满铺，自重标准脚手架值为0.20kN/m2。同时进行装修施工层数为2层；采用密目式安全网；剪力撑全高连续搭设。用于脚手架计算的有关参数如下：钢管的回转半径：r=1.58cm钢管的惯性矩：I

6、=12.19cm4钢管的截面积：A=4.89cm2钢管截面模量：W=5.08cm3钢材的抗弯强度设计值：f=205N/mm2钢材的弹性模量：E=2.06×105N/mm2-32-0.3mm镀锌铁皮，高180mm；每隔5个步距（9m）设封底网于小横杆下面，以防坠物。2计算1）横向水平杆的抗弯强度及挠度验算抗弯强度：满足要求。=35.82N/mm2<f=205N/mm2，由建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范1立杆；2纵向水平杆；3横向水平杆（a）平面图（b）立面图挠度：满足要求。V=0.36mm<V，2）纵向水平杆的抗弯强度及挠度验算抗弯强度：满足要求。=108.3N/mm

7、2<f=205N/mm2，挠度：满足要求。V=2.71mm<V=1500/150=10mm，3）纵、横杆与立杆连接时的扣件抗滑验算直角扣件、旋转扣件（抗滑）的承载力设计值：RC=8.00kN。纵、横杆传给立杆的竖向力设计值：R=2.3×1.73=3.98kN<RC=8.00kN，扣件的抗滑承载力满足要求。4）立杆的稳定性验算脚手架结构自重标准值产生的轴向力：NG1K=3.73kN。构配件（脚手板、栏板、挡脚板和安全网）自重标准值产生的轴向力（步数：29.0/1.8=16.11，取17步计算。根据施工现场实际情况，脚手板17步均设）：NG2K=4.51kN。活荷载即施

8、工荷载标准值产生的轴向力：NQK=3.3kN。不组合风荷载时，立杆段的轴向力设计值：图1全封闭双排脚手架平、立面示意图悬挑总高度：H=2.9×30=87m立杆横距：lb=0.8m立杆纵距：la=1.5m立杆步距：h=1.80m施工荷载：2kN/m2基本风压：0.8kN/m2挡风面积（An）/逆风面积（Aw）=0.543）采用工字钢悬挑梁附加钢丝绳斜拉加强，钢梁为I16工字钢，每隔1.5m（即每跨）设置1根，长3.0m，其中悬挑出结构外1.2m，在悬挑端底用6×19绳芯114.0的钢丝绳兜紧斜拉，钢丝绳另一端固定在上一柱或剪力墙中的18吊环上；钢梁伸入层预埋在梁、楼层内1.8

9、m，与主体结构用16预埋圆钢筋套环焊）。双排钢管（立管）脚手架底部架坐落接牢固（见图2在工字钢梁悬挑部分，在挑梁上焊120mm高的28钢筋头，插入立杆钢管内防止立杆滑移偏位。同时挑梁端底部架加设2根斜撑杆，以及在立杆下部设2道扫地杆，以确保底部架）。的稳定（见图35）连墙杆必须采用可承受拉力和压力的构造；脚手板挡板采用116号工字钢216圆钢筋套环328钢筋，l=120mm46×19的14钢丝斜拉绳518吊环上6花篮螺栓（可调）72根斜撑杆82道扫地杆9限位钢筋图2钢筋套环处理图3悬挑式外架搭设构造示意图-33-技术园地echnicalScope连接件稳定性验算连墙杆采用48

10、5;3.5钢管，根据冷弯薄壁型钢结构技术规范GB500182002，=lo/i=18.99<=150。查表得，=0.95。位于29.1m处，Nl/A=25.06N/mm2<f=205N/mm2，稳定承载力满足要求。位于40.7m处，Nl/A=22.20N/mm2<f=205N/mm2，稳定承载力满足要求。位于98.7m处，Nl/A=30.13N/mm2<f=205N/mm2，稳定承载力满足要求。3选用工字钢N=14.51kNW=M/f=20.462×103/205=99.81cm3故选用16号工字钢（WX=140.9cm3>99.81cm3），其1.2+

11、1.8=3.0m。总长为：4选用套环故选用16套环。套环应采用I级钢（HPB235）制作，严禁采用冷加工钢筋。5卸载计算1）斜拉吊点竖向距离为：58.0m/6=9.7m，即分6次即L=2×1.5=3.0m。卸荷。吊点水平距离为2个纵距，2）吊点必须在立杆与纵、横向水平杆的交点处，钢丝绳必须由纵向水平杆底部兜紧。3）吊点应设双根横向水平杆，1根与立杆卡牢，另1根与纵向水平杆卡牢，两根横向水平杆端头与建筑物顶紧，或用螺栓固定在墙面预埋件上，以承受斜拉引起的水平力。4）架子竖向1个吊点范围内，1个纵距的荷载设计值计算。步数：9.7/1.80=5.39，按6步计算；根据施工现场实际情况，脚手

12、板、栏杆按6步均设；6×1.80×0.1248×操作层脚手架立杆自重：2=2.700kNN=14.51kN。杆计算长度：lo=kh式中k计算长度附加系数，取1.16；考虑脚手架整体稳定因数的单杆计算长度系数；h立杆步距。经计算，lo=3.12m长细比：=lo/r=197<=210稳定系数：=0.186立杆稳定验算不组合风荷载时，N/A=159.53N/mm2<f=205N/mm2，立杆稳定性满足要求。组合风荷载时，风荷标准值：k=0.7Zso=0.292kN/m2风荷产生的弯矩：（0.85×1.4Klah2）Mw=0.85×1.4M

13、wk=1/10=0.169kNmN/A+Mw/W=185.19N/mm2<f=205N/mm2，立杆稳定性满足要求。5）可搭设高度验算风荷载标准值产生的弯矩：（Klah2）=0.142kN·mMWK=1/10组合风荷载时的可搭设高度：Af1.2NGzk+0.85×1.4（NQK+MWKA）Hs=k=41.94m>29m，搭设高度满足要求。6）连墙件验算扣件连接抗滑承载力验算在98.7m处的连墙件的轴向力设计值（按2步2跨计）：Nl=NlW+No=1.4K×AW+No=13.98kN2RC=2×8=16kN采用双扣件，即连墙杆采用直角扣件与脚手

14、架的内、外排立杆连接，连墙杆与建筑物连接时，在建筑物外墙面各加两只直角扣件扣牢，可满足要求。的内、在2.9×10+11.7=40.7m处（2步2跨）：Nl=Nlw+No=10.30<2Rc=2×8=16kN，采用双扣件可满足要求。在2.9×6+11.7=29.1m处（2步3跨）：采用双扣件可满Nl=Nlw+No=11.63kN<2RC=16kN，足要求。-34-钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，=0.85。经计算，Pg6×19.40=136.94kN故采用6×19绳芯114钢丝绳（抗拉强度为1850N/mm2），误Pg=134

15、.0kN136.94kN，差2.15%；或采用6×37绳芯115钢丝绳（抗拉强度为1700N/mm2），符Pg=145.0kN136.94kN，合安全要求。图4斜拉钢丝绳卸载计算简图图5防止大横杆向上滑移做法示意图7）与钢丝绳配套使用的卡环根据已选用的14钢丝绳（或15钢丝脚手板：0.20×（0.8+0.3）×1.5×6=1.98kN栏杆：0.14×1.5×2+4×（3.84×10×1.5+13.2）/1000=0.703kN安全网：0.005×1.5×9.7=0.073kN活荷载：（

16、0.8+0.3）×1.5×2×2=6.6kN荷载设计值：（2.700+1.98+0.703+0.073）N=1.2×+1.4×6.6=15.79kN5）卸载。架子的全部荷载由卸载点承受，由于钢丝绳拉紧程度不同，内外立杆荷载也不等，综合考虑这些不均匀因素，不均匀系数K1取值为1.2。每隔2个纵距），每个吊点所承受的荷载P1按下式计算：（3m×（15.79）×1.2=18.95kNP1=2NK1=2符合尽量大的要求。Tg=5000/1100=4545，斜拉钢丝绳卸载计算简图如图4所示。=77.59°，A、B两点斜拉钢丝

17、绳的垂因C点无垂直反力，因此，直分力分别与该点作用的荷载P1相等。TAO=P1×=1.024P1=1.024×18.95=19.40kN=18.98kNTBO=P1×1.1=4.17kNTAC=P1×TBC=P1×0.3/5=1.14kN其安全荷载为：21.0kN绳），查表得，卡环为2.1号，>19.40kN，符合安全要求。8）工程结构上的预埋吊环计算吊环钢筋面积：Ag=Px=19400/100=194mm2选18I级钢（HPB235）钢筋，则符合安全要求。Ag=254.5mm194mm2，9）吊点处抗滑承载能力计算每个扣件抗滑承载能力设计值为8kN，吊点处水平分力最大值TAC=4.17kN，每个吊点处有两个扣件与立杆卡紧，因此，水平方向抗滑满足要求。但垂直方向分力为18.96kN，用两个扣件显然不够，所需扣件数n=18.95=2.37个，因此，要采取措施防止大横杆被钢丝其方法如图5所示。这样加固绳兜起沿立杆向上滑移。后，每个节点共有5个扣件，能保证大横杆不沿立杆向上滑移。6结语该工程于2008年12月31日竣工交付使用。实践证明，