工字钢悬挑外脚手架的施工应用实例

工字钢悬挑外脚手架的施工应用「前言」随着社社会的发展和和建筑施工技技术的不断进进步，工字钢钢悬挑式扣件件钢管脚手架架（以下简称称工字钢悬挑挑架）技术应应用越来越广广泛，并逐步步显示出其广广泛的应用前前景。本文主主要就工字钢悬挑挑外脚手架设计计、施工进行行介绍。关键词：荷载计计算、工字钢钢、三角架、支支设要求脚手架是在施工工现场为安全全防护、工人人操作以及解解决楼层间少少量垂直和水水平运输而搭搭设的支架，属属于临时设施施。在当前的的外脚手架施施工中，形式式多样，主要要落地式、悬悬挑式、爬升升式等，在高高层结构工程程施工中，悬悬挑架是较常用的一种种，具有施工工方便、简单单、易于掌握握、价格便宜宜等优点。工工字钢悬挑脚脚手架在*****花园10#楼工程施工工中进行了应应用，取得了了良好的效果果。一、工程概况****花园110#楼位于市***大厦南南、***路北，建筑面积288568m2，剪力墙结结构，该工程程地下2层，地上28层（包括阁楼楼）,建筑总高888.90m；地下二层层层高4.8m，地下一层层层高4.55m，一二层层层高均为4.2m，三层层高高3.55m，标准层层层高2.80m。二、编制依据1、本工程施工工图纸；2、《建筑施工工扣件式钢管管脚手架安全全技术规范》JGJ1130-200013、《施工手册册》第四版三、脚手架布设设安排本工程外脚手架架布设如下：：四层以下采采用落地式钢钢管脚手架，四层以上脚手架采用悬挑脚手架。第一部分从五层层至十二层，全高19..6m；第二部分从十二二层至十九层，全高19.6m；第三部分从十九九层至二十六层，全高199.6m；第四部分从二十十六层至阁楼层，全高高11.7m。四、脚手架构架架设置立杆横距0.99m，立杆纵距1.4m，大横杆步步距1.8m，内立杆距外墙墙面0.4m，外立杆距距墙面1.3m，小横杆采采用1.5m长钢管，用用直角扣件在在主节点处与与大横杆相连连。小横杆里里端悬挑0.3m，距离外墙墙面0.1m。外架采用用一步三跨与与主体结构形形成刚性拉接接（连墙件设设置简图后附附）。剪刀撑撑设置：本工工程架体外侧侧面满设剪刀刀撑，剪刀撑撑与地面倾角角在450—600之间，脚手手架外侧面采采用绿色密目目安全网全封封闭。施工期期间，脚手架架操作层满铺铺脚手板。详见“标准层工工字钢布置图”五、脚手架结构构安全验算本工程脚手架立立杆纵距la=1..4m，立杆横距lb=0..9m，步距h=1.88m，查表,每米立杆承承受结构自重重gk=0..1219KKN/m；木脚手板板以2个操作层满满铺计算，脚脚手板自重取取0.25KKN/m2，施工均布布荷载取，上上下同时操作作层每段脚手手架不超过2层。由于建建筑物高度越越大，所受的的风荷载越大大，所以选择择第三步悬挑架体体进行验算，架架体高度199.6m，架顶距离离地面74..4m。钢管截面特性外径壁厚截面积惯性矩截面模量回转半径弹性模量抗拉压弯强度设设计计值㎜㎜A(mm2)I（mm4）W(mm3)i(mm)E（N/mm22）f(N/mm22))483.548912.19*11004508015.82.06*10055205脚手架的计算参参数搭设高度H=119.6m步距h=1.88m立杆纵距la==1.4m立杆横横距lb=0.99m连墙件竖距hww=1.8m连墙件横距hw=4..2m挡风系数ψ=00.684基本风压ω0=0.555KN/mmm2钢管脚手架自重重计算系数ggk=0.12219KN/mm脚手板均布荷载载g1=0.35KN/M2,挡脚板荷载载g2：0.11KKN/M脚手架为密目网网全封闭施工工，密目网为为：0.0288KN/m2施工均布活荷载载标准值（结结构3KN//m2；装饰2KNN/m2）作业层数n1==2(一)、小横杆杆强度和变形形1、抗弯强度验验算：作用小横杆线荷荷载标准值：：永久荷载：gkk=0.355×1.4=00.49KNN/m可变荷荷载：qk=3*1..4=4.22KN/m计算简图1：永久荷载在lbb跨中产生最最大弯矩：MGK=gkkLb2（1-a2/Lb2）/8=0.49*00.92*[1-((300/9900)2]/8=0.04411KN.mm可变荷载最不利利布置时在lb跨中产生最最大弯矩：MQK=qkLLb2/8=4.2*0..92/8=0.4255KN.mM=1.2MGGK+1.44MQK=1.2*0..0441++1.4*00.425=0.65KKN.mσ=M/W=00.65*1106/50800=127..95N/mm2<[σ]=2055N/mm2抗弯强度满足要要求。2、变形验算：：q=gk+qkk=0.49+44.2=4..69KN//m计算简图2：Wmax=qaaLb3(-1+4aa2/Lb2+3a3/Lb3)/24EII=4.699×300×9003*（-1+4*30002/9002+3*30003/9003）/24*2.006*1055*12.199*104=-00.756mmm<[υ]=MINN{900/1550,10}}=6mm故挠度满足要求求。（二）、大横杆杆验算由本工程脚手架架搭设形式可可知，小横杆杆将承受到的的荷载传给大大横杆，小横横杆间距1.4m，与大横杆杆在主节点处处连接，传力力点紧靠立杆杆，因此大横横杆中内力很很小，无须验验算。（三）、立杆的的稳定性验算算：以第三部分悬挑挑脚手架为例例：1、验算19..6m高悬挑脚手手架最底层立立杆（脚手架架高度74..4m）。立杆轴向力标准准值NGk可变荷载简图永久荷载简简图结构自重标准值值产生轴向力力NG1k=Hggk=19.66×0.12219=2..4KN施工荷载Σ QQk=2+3=5KN/m2,满铺架板两层RgA=2(GG2+0.5g1Lb[1-(aa/Lb)2])=2×（0.111×1.44+0.5××0.35×1.4××[1-(00.3/0.9)2]）=0.74KNNRgB=2×00.5g1LLb[1+（a1/Lb）]2=2×0.5××0.35×1.44×[1+00.3/0.9]2=0.87kNNRqA=0.55×q1×llb=0.5×5××1.4×0.9=3.15kNNRqB=0.55×q1×llb×(1++a1/lbb)2=0.5×5××1.4×0.9×(1+0.33/0.9))2=5.6由于RB〉RAA，可知最不不利杆为内立立杆，验算内内立杆。不组合风荷载时时，底部立杆杆所受最大轴轴力N=1.2（NNgK+Rgb）+1.4RRqb=1.2*(22.4+0..87)+1..4*5.66=11.76KKN组合风荷载N=1.2（NNgK+Rgb）+0.855×1.4Rqbb=1.2*(22.4+0..87)+00.85*11.4*5..6=10.59KKN计算风荷载的标标准值ωk密目网ψ=0.777ωk=0.7μμzμsω0查表得μs==1.3*00.77μz=1.177则ωk=0..7×1.117×1.33×0.777×0.6==0.49KN/M2立杆长细比及稳稳定系数脚手架立杆的计计算长度系数数μ根据《建筑施工工扣件式钢管管脚手架安全全技术规范》表表可得μ=1.5验算长细比：λ=μh/ii=1.5**1800//15.8＝170.9＜[λ]=210验算稳定长细比比：立杆计算长度ll0=kμh=1.155×1..5×1.88=3.122Mλ=l0/ii=3.12×103//15.8=197.55查《建筑施工扣扣件式钢管脚脚手架安全技技术规范》附附录C可得ψ=0.1195④验算不组合风荷载：：N/ψA=111.76×1103/0.1995×4899=123N/mmm2<f=2005N/mmm2组合风荷栽验算算:Mw=0.855*1.4**Mwk=0.85*11.4ωklah2=0.85*11.4*0..49*1..4*1.882/10=0.264KKN·MN/(Ψa)++Mw/W=10.59××103/(0.1995×489)+0.2664×106/(5.008×1033)=163N//mm2<205NN/mm2故立杆满足稳定定性要求五）、连墙件计计算：1、验算19..6m架高1步3跨设置连墙墙件时。架体体高度为744.4m，风压高度系系数查《建筑筑结构荷载规规范》μz=2.4,架体顶端顶顶点高度处所所受风压标准准值：ωK=0.7μμzμsω0=0.7*2..4*1.33*0.777*0.6=1.01KKN/M2则：NLw=11.4·ωK·AW=1.4×1..01×(1.8×4..2)=10.69KKN连墙件约束脚手手架平面外变变形产生的轴轴向力N0=5KKNNl=NLw++N0=10.69++5=15..69KNσ=N/A=115.58××103/(4.889×102)=31..86N/mmm2＜205N//mm2故连墙件钢管强强度满足要求求(2)RC==8KN＜15.699KN＜2RC=16KNN故连墙件需要两两个连接扣件件才能满足抗抗滑承载力要要求连墙件设设置（拉结连连墙件与架体体主立杆间距距不得大于30cm），如下图图所示：（六）工字钢及及固定螺栓强强度验算F1=11.776KN F2=1.2（NgK+Rgb）+1.4RRqb=1.2*(22.4+0..74)+11.4*3..15=8.18KNN型钢自重：F3=20×110-2×3.00=0.6KKN工字钢承受的最最大弯矩Mmax=F11×0.40+F2××1.30-F3×00.10=11.76**0.4+88.18*11.3-0..6*0.1=15.2788N.m=1527.88KN.cm选型：F=2115N/mmm2截面抵抗矩Wxx=Mmax/f=1491.22/21.55=69.359cm3选热扎普通工字字钢钢16号型钢Wx=140..9cm3截面惯性矩Ixx==11277ccm3半截面惯性矩SSxx=80.88cm3腹伴厚度T=66..0mm弹性模量E=22..1×10044KN/m剪应力计算Τmax=VSSX//ITX=（FF1+F2）×Sx/IxT=（1111.76+8.18）×80.88×106/（1127××6×10044）=23.83NN/mmm2＜[FV]]=12255N/mm2满足要求。挠度计算：ωmax=F11×440.02×145/（6EIx）×（3.0-40/160）+F2×11302×145/（6EIx）×（3.0-130/160）-F3×1002×145/（6EIx）×（3.0-1//2）=0.3486cmωmax/2LL=00.3486/（2×160）=10.899×10-4=1/917＜1/4000计算16号工字字钢满足要求求求。φ18钢筋的箍箍的验算钢筋受拉力：X=（F1×4400+FF2×13000-F3×1000）/1500=（11.766×400+8.188×1300-0.6×1000）/1500=10.19KNφ18钢筋箍直直径de==18.0000mmNtb=（πdde2/4）×2210=（3.14××182/4）×210==65.9944KN2Ntb=2××665.944==131..888KN＞10.19KN（满足足要求）由以上可知φ1188钢筋箍满足足要求。2、有阳台外墙墙处工工字钢演算算，计计算简图如如下下：计算过程略工字钢、φ188的的钢筋箍均满足要求六、脚手架搭设设规规定搭设顺序为（悬悬挑挑式）：定定位位放线→工字钢排放→工字钢固定→搭立杆→大横杆→小横杆→拉结点固定定、搭设剪剪刀刀撑→小横杆上铺铺脚手板→护栏→挡脚板→安全网、密密目网布设。1、脚手架搭设设前，应应检查工字字钢钢及其它材材料料的材质、物物物理状态是是否否符合要求求，工工字钢是否否顺顺直、有无无机机械（硬性性）损损伤、钢管管是是否符合要要求求等。2、脚手架必须须设置置纵、横向向扫扫地杆。纵纵向向扫地杆应应采采用直角扣扣件件固定在距距底底座上皮不不大大于200mm处的立杆杆上，横向向扫扫地杆用直直角角扣件固定定在在紧靠纵向向扫扫地杆下方方的的立杆上。3、立杆上的对对接扣扣件应交错错布布置，相邻邻立立杆接头不不应应设置在同同步步内，同步步内内隔一根立立杆杆的两个相相隔隔接头在高高度度方向错开开距距离不小于于5500mmm；；各接头中中心心至主节点点的的距离不大大于于步距的1/3。立杆顶端宜宜高出檐口口上上皮1.5m。4、纵向水平杆杆宜设设置在立杆杆内内侧，其长长度度不宜小于3跨；纵向水水平杆的对对接接扣件应交交错错布置；两两根根相邻纵向向水水平杆的接接头头不宜设置置在在同步或同同跨跨内；不同同步步或不同跨跨两两个相邻接接头头在水平方方向向错开的距距离离不应小于于5500mm，各接头头中心至最最近近主接点的的距距离不宜大大于于纵距的1/3。5、悬挑脚手架架满设剪刀刀撑，剪刀刀撑撑用两根6米φ48钢管用旋转扣扣件搭接2米，成水平45°和外立杆用用旋转扣件件连连接，水平平投投影长度为为（10/1..414==77.07米），所有扣件的的螺栓拧紧紧力力矩控制在40-655N.M。6、脚手架必须须按要要求与主体体结结构采用刚刚性性拉接，不不得得减少连墙墙件件数量。搭搭设设必须配合合施施工速度搭搭设设，一次搭搭设设高度不应应超超过相临连连墙墙件以上两两步步，但要始始终终高出作业业面面1.2m。不不得将卸料料平平台、揽风风绳绳、泵送砼砼和和砂浆的输输送送管等固定定在在外脚手架架上上。7、悬挑工字钢钢根部部采用间距200两道Ф18钢筋制作“U”套箍进行固固定16#和20a工字钢钢，在楼板板模模板拆除后后，在在楼板上钻钻孔孔，“U”套箍穿透楼楼板，并用用丝丝帽垫L70×445角钢将工字字钢固定（详详见下图）。由于楼板较薄，因因此在套箍加加设处，在楼板钢筋内内加设4根Ф22钢筋将此处处加密。现场场采用3m长16#工字钢外露1.4米和4米长20a工字钢钢外露2.1米支撑架体；楼梯间、错层处处、剪力墙转转角处可采用钢三角角进行支设，外外跳尺寸同悬悬挑工字钢尺尺寸，采用φ16高强螺栓紧紧固，该部位位剪力墙混凝凝土强度应达达到设计强度度的80%以上方可进进行上部脚手手架的支设。（三角架安装详见下图）悬挑结构（如阳阳台台、雨棚等）、转转角部位，亦亦可采用悬挑工工字钢+斜拉钢丝绳绳组合搭设方方式；上述部部位悬挑计算算时，以悬挑挑结构与非悬悬挑结构的交交界处作为工工字钢的悬挑挑支点，伸入入楼板的锚固固段长度不得得小于2.00m，详见附附图。该部位斜拉钢丝丝绳绳及固定钢钢丝丝绳的钢筋筋套套（拉钩）规规规格、型号号应应根据计算算确确定，但选选用用的钢丝绳绳应应不得小于于下下表内规格格：：悬挑范围悬挑2m（包括括22m）以内悬挑2-4m（包包括4mm）以内钢丝绳规格公称抗拉强度（MMpa）直径（mm）公称抗拉强度（MMpa）直径（mm）6×19+11400171400236×19+1155015.5155021.56×19+1185014185020备注：选用上表表时时，钢丝绳绳必必须有可靠靠的的材质证明明文文件及出厂厂合合格证，确确保保公称抗拉拉强强度的真实实性性；否则，按按按最低公称称抗抗拉强度进进行行验算及选选用用。拉钩用钢筋必须须采采用一级钢钢筋筋制作，直直径径大于等于于118mm。8、混凝土浇筑筑完毕、工工字钢加设设后后，应对工工字字钢悬挑段段进进行可靠支支撑撑；放置工工字字钢结构部部位位的模板支支撑撑应在砼强强度度达100%后方可拆除除；对采用用斜斜拉钢丝绳绳的的搭设，需需待待钢丝绳上上部部拉结点处处砼砼强度达100%、且钢丝绳绳正常受力力后后，方允许许拆拆除工字钢钢悬悬挑段支撑撑。9、脚手架操作作层满铺铺脚手板，铺铺铺设时严禁禁有有探头板，木木木板超出小小横横杆的距离离不不小于15ccm并且用麻麻绳扎牢，接接接头必须支支在在横向水平平杆杆上，搭接接长长度应大于于2200mm。10、悬挑式脚脚手架底层层作业面必必须须封闭严密密，脚脚手架与墙墙体体不得留有有孔孔隙，防止止杂杂物坠落伤伤人人。脚手架内内在距离底底部部3m左右挂首首层平网（首首层平网必必须须采用双层层），以上每每隔3层且不大于10m挂一道层间间网，作业面面下挂一道随随层网。平网网里侧必须兜兜到楼板边，不不得留有间隙隙，且要保持持外高里低。