汕头市某工程外脚手架架设对主体结构产生附加荷载的验算

外脚手架架设对主体结构产生附加荷载的验算[摘要]外脚手架的架设固定于主体结构上，使主体结构产生附加荷载，运用实例对主体结构进行受力分析。[关键词]外脚手架主体结构附加荷载验算1外脚手架搭设方案汕头市某工程外脚手架：一部分外架从室外地坪搭设至五层天面（自然楼层为六层），搭设高度为20m；一部分从五层天面搭设至十三层天面，搭设高度为30m；一部分从室外地坪搭设至十五层天面，搭设高度为56m。外脚手架平面布置图见下图。搭设方式为：架体钢管Φ48×3.5，步距1.8m，纵距1.5m，横距为0.8m，内立杆距墙面距离为0.32m，小横杆挑出外立杆长度为0.1m，挑出内立杆0.2m。架子全部采用单立杆，八层（标高23.8m）以下架子荷载由地基或地下室顶板承受，在第八层、第十二层楼面（标高23.8m、37.4m）采用斜拉钢丝绳卸荷两次；架子下部35m连墙件设置为两步三跨，上部21m设置为两步两跨；脚手板采用竹串片（按两步设一层，荷载按0.35kN/m2），同时进行装修施工层数2层；脚手架外侧采用密目式安全网（An/Aw=0.623，An为挡风面积，Aw为迎风面积）。脚手板布置参见下图：连墙杆连墙杆脚手板竹串片脚手板竹串片纵向水平杆平杆横向水立杆纵向水平杆平杆横向水立杆3203202外架荷载计算计算八层以下架子荷载：步数：23.8/1.8=13.22，根据施工现场实际情况：脚手板、栏杆、挡脚板两步设一层，按7层计算；操作层考虑两层。脚手架立杆自重：23.8×0.1248=2.97kN脚手板：0.35×(0.8+0.2)×1.5×7=3.68kN栏杆、挡脚板：0.14×1.5×7=1.47kN安全网：0.01×1.5×23.8=0.36kN活荷载：(0.8+0.2)×1.5×2=3.0kNN=1.2×(2.97+3.68+1.47+0.36)+1.4×3.0=14.38kN3杆件验算根据JGJ130-2001《建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范》有关脚手架杆件验算的内容进行脚手架杆件的验算，在此不作详述。4地下室顶板验算地下室顶板板厚为200mm，取不利板跨为3×4m2进行验算其强度。根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）将楼面局部荷载换算为楼面均布荷载，计算简图见左图：板厚h=200mm，垫木s=50mm，bcx=btx+2s+h=300+2×50+200=600mmbcy=bty+2s+h=4000-250+2×50+200=4050mm荷载的有效分布宽度b=×4050+0.73×3000=4890mm，当两个局部荷载相邻而中心距＜b时，荷载的有效分布宽度应予折减，即b’=4890/2+800/2=2845mm。y=4m，x=3m，；ay=4m，ax=0.3m，，q=kN/m2Mx=0.1075×33.44×0.3×4=4.31kN·mMy=0.0410×33.44×0.3×4=1.65kN·m则有板上的等效均布荷载qe=kN/m2结构设计中考虑地下室顶板活荷为2.5kN/m2，现八层以下脚手架立杆竖向荷载换算成板上等效均布荷载为1.13＜2.5kN/m2，故在施工阶段地下室顶板可以承受八层以下脚手架荷载。由于主楼部分脚手架支承于六层楼板的验算，可参照地下室顶板的验算。5卸荷计算5.1斜拉吊点竖向距离为32m/2=16m，吊点水平距离为2个立杆纵距，即L=2×1.5=3.0m。5.2吊点必须在立杆与纵向、横向水平杆的交点处，钢丝绳必须由纵向水平杆底部兜紧，吊点处应设双根横向水平杆，1根与立杆卡牢，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，承受斜拉引起的水平力。5.3计算架子竖向1个吊点范围内，1个纵距的荷载设计值N：步数：16/1.8=8.88，根据施工现场实际情况：脚手板、栏杆、挡脚板两步设一层，故取5步计算；操作层考虑两层。脚手架立杆自重：16×0.1248×2=3.99kN脚手板：0.35×(0.8+0.2)×1.5×5=2.63kN栏杆、挡脚板：0.14×1.5×5=1.05kN安全网：0.01×1.5×16=0.24kN活荷载：(0.8+0.2)×1.5×2×2=6.0kNN=1.2×(3.99+2.63+1.05+0.24)+1.4×6.0=17.89kN5.4求每个吊点所承受的荷载P1，吊索拉力及吊点位置横向水平杆所受压力：（综合考虑不均匀系数Kx=1.5）P1=Kx×2N/2=1.5×1.0×17.89=26.84kN计算简图见右图：TAO=P1×=1.0135P1=27.20kNTAB=-P1×=-0.165P1=-4.43kNTBO=P1×=1.0011P1=26.87kNTBC=-(P1×+TAB)=-1.26-4.43=-5.69kN5.5验算钢丝绳抗拉强度Pg≥KPx/α=8×27.2/0.85=256kN采用6×19，绳芯1钢丝绳（钢丝强度极限1400N/mm2），选Φ23钢丝绳，Pg=281.5kN>256kN所以Φ23钢丝绳满足要求。5.6选择与钢丝绳配套使用的卡环由已选Φ23钢丝绳，查《高层建筑施工手册》表4-4-1得适用的卡环为4.9号，其安全荷重49kN>27.2kN。选用4.9号卡环满足要求。5.7计算工程结构上的预埋吊环根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第条规定，有吊环钢筋面积Ag≥=27200/100=272mm2选HPB235级Φ20钢筋，则Ag=314mm2>272mm2选用HPB235级Φ20钢筋预埋吊环满足要求。5.8验算吊点处扣件抗滑承载能力每个扣件抗滑承载能力设计值为8kN。吊点处，水平方向分力最大值TBC=5.69kN，现每个吊点处有两个扣件与立杆卡紧，因此水平方向抗滑移满足要求。但垂直方向分力为26.84kN，只有两个扣件显然不够，所需扣件数n=26.84/8=3.36个，因此要采取措施，防止大横杆被钢丝绳兜起沿立杆向上滑移，其方法见上图。这样加固后，每个节点共有4个扣件抵抗向上滑移，能保证大横杆不沿立杆向上滑移。6验算楼层边梁的强度斜拉钢丝绳对楼层结构的影响，选取十层、十四层最不利边梁L10进行承载力验算。平面布置图见右图。因其对L10的附加水平荷载极小，楼层边梁截面为250×700，跨度取为3m，计算简图见右图。按五跨连续梁跨中受水平向集中力5.69kN计算得水平向V=1.2×5.69=6.83kN，按构造配箍可以承受的剪力V0=0.7βhƒthb02=0.7×1.0×1.43×700×215×215=32.39kN＞6.83kNM=0.171×5.69×3=2.92kN·m，计算得水平向As=50mm2，楼层边梁最小配筋面积为As=0.15%hb0=230mm2＞50mm2，故楼层边梁水平向强度满足要求。斜拉钢丝绳对十层、十四层边梁L10的附加竖向荷载为F=2×26.84=53.68kN，考虑板厚100mm，施工荷载2.0kN/m2，C30砼，则楼层板传至边梁上线荷载约为8.46kN/m，梁上墙传来线荷约为5.36kN/m，则该8m跨梁受线荷q=8.46+5.36+自重=19.07kN/m，计算简图见右图。参考《结构静力计算手册》有M支=++=202.36kN·m计算得As=1083mm2，现设计图中配4Φ18（As=1018mm2＜1083mm2）误差超过5%，边梁受弯承载力计算不满足要求，故将8m跨支座负筋4Φ18加大为2Φ18+2Φ20。M跨=++=111.24kN·m计算得As=580mm2，现设计图中配2Φ22（十层：As=760mm2）、3Φ20（十四层：As=940mm2），均满足强度要求。Vmax=+=156.8kNV0=0.7βhƒtbh02=0.7×1.0×1.43×215×7002=110.67kN＜156.8kN，需计算配箍。计算得Asv/s=0.261，现设计图中配有Φ8@150/200(4)，Asv/s=4×50.3/200=1.01＞0.261故边梁L10箍筋满足受剪承载力计算。7结语在架设脚手架以前，施工单位应对脚手架在主体结构上所产生的附加荷载进行计算、对主体结构进行受力分析，制定出详细可行的实