姚健平

（無錫城市職業(yè)技術學院建筑與環(huán)境工程學院，214000）

淺析懸挑式腳手架的計算與構造

姚健平

（無錫城市職業(yè)技術學院建筑與環(huán)境工程學院，214000）

懸挑式腳手架工程屬于危險性較大的分部分項工程范圍，通過對某實際工程懸挑式腳手架的計算和構造分析，以防范和遏制建筑施工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

懸挑式腳手架；型鋼懸挑梁；抗彎強度；整體穩(wěn)定性

1. 引言

建設工程的施工安全問題，直接關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，受到社會的廣泛關注。隨著高層建筑日益增多，建筑結構日趨復雜，腳手架在搭設、施工、使用中作業(yè)危險因素多，極易發(fā)生傷亡事故。從建設部到各級地方主管部門、從施工單位到項目部、從行業(yè)內(nèi)到行業(yè)外，關愛生命、關注安全一直是工作的主旋律。

2 .懸挑式腳手架的計算規(guī)定

為進一步規(guī)范和加強對危險性較大的分部分項工程安全管理，積極防范和遏制建筑施工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生，住房和城鄉(xiāng)建設部印發(fā)《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》建質(zhì)[2009]87號，懸挑式腳手架工程屬于危險性較大的分部分項工程范圍，施工單位應當在危險性較大的分部分項工程施工前編制專項方案；架體高度20m及以上懸挑式腳手架工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程，施工單位應當組織專家對專項方案進行論證。

懸挑式腳手架的計算是懸挑式腳手架專項方案中的內(nèi)容之一，《扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2011中對懸挑式腳手架的計算及構造要求作出了明確的規(guī)定，規(guī)范中推薦以雙軸對稱截面鋼梁做懸挑梁結構。懸挑腳手架的搭設高度不超過20米，懸挑梁截面高度不應小于160mm。每個型鋼懸挑梁外端宜設置鋼絲繩或鋼拉桿與上一層建筑結構斜拉結，鋼絲繩、鋼拉桿作為附加保險措施，不參與懸挑鋼梁受力計算。懸挑梁尾端應在兩處及以上固定于鋼筋混凝土梁板結構上。錨固型鋼懸挑梁的U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓直徑不宜小于16m m。

挑梁結構及其錨固的驗算內(nèi)容：懸挑梁的強度；懸挑梁的撓度；當無有效支撐體系時懸挑梁的穩(wěn)定性；懸挑梁錨固段壓點處U型鋼筋拉環(huán)或螺栓的強度；壓點處樓板承受錨固負彎矩時的抗彎強度；懸挑梁前端支點下混凝土梁（板）的承載力。

型鋼懸挑梁的抗彎強度計算公式：

型鋼懸挑梁的整體穩(wěn)定性驗算公式：

錨固型鋼懸挑梁的U型鋼筋拉環(huán)或螺栓的強度計算公式：

3、 懸挑式腳手架的構造要求

（1）U型鋼筋拉環(huán)或螺栓應采用冷彎成型。U型鋼筋拉環(huán)、錨固螺栓與型鋼間隙應用鋼楔或硬木楔楔緊。型鋼懸挑梁固定端應采用2個（對）及以上U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與梁板固定，U型鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓應預埋至混凝土梁、板底層鋼筋位置，并應與混凝土梁、板底層鋼筋焊接或綁扎牢固，其錨固長度應符合現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010中鋼筋錨固的規(guī)定。

（2）當型鋼懸挑梁與建筑結構采用螺栓鋼壓板連接固定時，鋼壓板尺寸不應小于100mm×10mm（寬×厚）；當采用螺栓角鋼壓板連接時，角鋼的規(guī)格不應小于63mm×63mm×6mm。

（3）型鋼懸挑梁懸挑端應設置能使腳手架立桿與鋼梁可靠固定的定位點，定位點離懸挑梁端部不應小于100mm。錨固位置設置在樓板上時，樓板的厚度不宜小于120mm。如果樓板的厚度小于120mm應采取加固措施。

（4）懸挑鋼梁前端應采用吊拉卸荷，吊拉卸荷的吊拉構件有剛性的，也有柔性的，如果使用鋼絲繩，其直徑不應小于14m m，使用預埋吊環(huán)其直徑不宜小于20m m（或計算確定），預埋吊環(huán)應使用HPB235級鋼筋制作。鋼絲繩卡不得少于3個。

（5）懸挑鋼梁懸挑長度一般情況下不超過2m能滿足施工需要，但在工程結構局部有可能滿足不了使用要求，局部懸挑長度不宜超過3米。大懸挑另行專門設計及論證。

（6）在建筑結構角部，鋼梁宜扇形布置；如果結構角部鋼筋較多不能留洞，可采用設置預埋件焊接型鋼三角架等措施。懸挑鋼梁支承點應設置在結構梁上，不得設置在外伸陽臺上或懸挑板上，否則應采取加固措施。定位點可采用豎直焊接長0.2m、直徑25mm-30mm的鋼筋或短管等方式。

（7）懸挑梁間距應按懸挑架架體立桿縱距設置，每一縱距設置一根。（不允許有連梁），懸挑架的外立面剪刀撐應自下而上連續(xù)設置。錨固懸挑梁的主體結構混凝土實測強度等級不得低于C20。

4、 工程實例

4.1工程概述

某科技工業(yè)園一期建設項目辦公樓樓，建筑面積16275平方米（其中含地下室987平方米、架空層656平方米），主體為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。根據(jù)工程特點，工程采用工字鋼懸挑腳手架和落地式腳手架相結合，外腳手架搭設總高度62.00M，主體、裝修施工腳手架均采用￠48鋼管扣件式全封閉腳手架。其中，8層（24.85M標高）以下采用雙排落地鋼管腳手架，搭設高度25 M；8層以上、12層樓面以下（24.85～44.35M標高）采用懸挑式雙排單鋼管腳手架，搭設高度19.80M；12層樓面以上至屋面（44.35～60M標高）采用懸挑式雙排單鋼管腳手架，搭設高度17.65M。

4.2 腳手架搭設

腳手架立桿縱向間距1.5m。腳手架立桿排距（橫向間距）1.00m。腳手架大橫桿步距每步高1.8m。立桿頂端高出女兒墻上皮1m，高出檐口上皮1.5m。縱向水平桿設置在立桿內(nèi)側(cè)，其長度不宜小于3跨。外架子按立桿與大橫桿交點處設置小橫桿，兩端固定在立桿，以形成空間結構整體受力。腳手架外側(cè)立面的兩端各設置一道剪刀撐，并應由底至頂連續(xù)設置。作業(yè)層腳手板應鋪滿、鋪穩(wěn)，離開墻面120～150mm；腳手架外側(cè)使用建設主管部門認證的合格綠色密目式安全網(wǎng)封閉，且將安全網(wǎng)固定在腳手架外立桿里側(cè)。連墻件宜靠近主節(jié)點設置，偏離主節(jié)點的距離不應大于300mm，從底層第一步縱向水平桿處開始設置，采用剛性連墻件與建筑物可靠連接。腳手架施工層里立桿與建筑物之間應采用腳手片或木板進行封閉； 施工層以下外架每隔3步以及底部用密目網(wǎng)或其他措施進行封閉。

4.3 工字鋼懸挑腳手架設計驗算

以一次懸挑雙排腳手架高度20米計算。立桿采用單立管。搭設尺寸為：立桿的縱距1.50米，立桿的橫距1.00米，立桿的步距1.80米。采用的鋼管類型為Φ48 ×2.7，連墻件采用2步3跨，豎向間距3.6米，水平間距4.5米。施工均布荷載為3kN/m2，同時施工2層，腳手板共鋪設4層。懸挑水平鋼梁采用18#工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度1.5米，建筑物內(nèi)錨固段長度2.70米。懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結，最外面鋼絲繩距離建筑物1.70m。

4.3.1 大橫桿的計算

1．均布荷載值計算：

大橫桿的自重標準值 P1=0.038kN/m

腳手板的荷載標準值 P2=0.15×1.00/4=0.038kN/m

活荷載標準值 Q=3×1.00/4=0.75kN/m

靜荷載的計算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.038=0.091kN/m

活荷載的計算值 q2=1.4×0.75=1.05kN/m

2．強度計算

跨中最大彎矩：M1=（0.08×0.091+0.10×1.05）×1.502=0.253kN.m

支座最大彎矩：M2=-（0.10×0.091+0.117×1.05）×1.502=-0.297kN.m =0.297×106/4491=66.132N/mm2＜205.0N/mm2，滿足要求! 3．撓度計算

靜荷載標準值q1=0.038+0.038=0.076kN/m

活荷載標準值q2=0.75kN/m

三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度

V=（0.677×0.076+0.990×0.75）×15004/（100×2.06×105×107780）=1.81mm＜1500/150與10mm，滿足要求。

4.3.2 小橫桿的計算

1．荷載值計算

大橫桿的自重標準值 P1=0.038×1.50=0.057kN

腳手板的荷載標準值 P2=0.15×1.00×1.50/4=0.056kN

活荷載標準值 Q=3×1.00×1.50/4=1.125kN

荷載的計算值 P=1.2×0.057+1.2×0.056+1.4×1.125=1.711kN

2．強度計算

M=(1.2×0.038)×1.002/8+1.711×1.00/2=0.861kN.m =0.861×106/4491=191.717N/mm2

小橫桿的計算強度小于205.0N/mm2，滿足要求。

3．撓度計算

小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度

V1=5.0×0.038×10004/(384×2.060×105×107780)=0.022mm

集中荷載標準值P=0.057+0.056+1.125=1.238kN

集中荷載標準值最不利分配引起的最大撓度

V2=19×1238×10003/(384×2.06×105×107780)= 2.759mm

最大撓度和：V=V1+V2=2.781mm＜1000/150與10mm，滿足要求。

4.3.3 懸挑梁的受力計算

懸挑腳手架的水平鋼梁按照帶懸臂的連續(xù)梁計算。

腳手架排距為1000mm，內(nèi)側(cè)腳手架距離墻體500mm，支拉斜桿的支點距離墻體 = 1700mm，

水平支撐梁的截面慣性矩I = 5020cm4，截面抵抗矩W = 402cm3，截面積A = 48.54cm2。

受腳手架集中荷載 P=1.2×3.904+1.4×4.5=10.98kN

水平鋼梁自重荷載 q=1.2×48.54×0.0001×7.85×10=0.46kN/m R1=2.73, R2=10.29,R3=0.03

最大彎矩 Mmax=2.885kN.m

截面應力=M/1.05W+N/A=2.885×106/(1.05×402000)+1.16× 1000/4854=7.07N/mm2＜205.0N/mm2，滿足要求。

4.3.4.懸挑梁的整體穩(wěn)定性計算

水平鋼梁采用18#工字鋼

=2.885×106/(0.953×402000)=7.53N/mm2；＜ [f]=205,滿足要求。

5.結論

如果監(jiān)理人員、質(zhì)量檢查員、施工員、工作人員都能夠按照建筑市場行業(yè)規(guī)范操作，那么安全事故將離我們遠去，我國建筑市場將建造更加安全美 觀的建筑物。

[1]江正榮.建筑施工計算手冊(第3版). 中國建筑工業(yè)出版社.2013.7

[2]建筑施工手冊(第5版)編委會.建筑施工手冊(第5版). 中國建筑工業(yè)出版社. 2013.9

[3]《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012

[4]《扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2011

G322

B

1007-6344（2015）10-0046-02

姚健平：女 1964.3.27 講師 無錫城市職業(yè)技術學院建筑與環(huán)境工程學院