1、浅谈斜拉式悬挑外脚手架设计 沈 伟 （浙江省嘉兴市建筑业管理处） 李锦燕 （浙江省嘉兴市巨匠建设有限公司）引 言 高 层 建 筑 施 工 ， 外 脚 手 架 为 施 工 中 的 一 大 难 点 ， 一 般 都 需 采 用 悬 挑 外 脚 手 架 。 悬 挑 外脚 手 架 施 工 难 度 较 大 ， 对 设 计 计 算 要 求 较 高 ， 按 其 受 力 型 式 分 为 斜 撑 式 、悬臂式、斜 拉 式 、 及 以 上几 种 的 复 合 式 等 。 其 中 斜 拉 式 悬 挑 外 脚 手 架 能 发 挥 材 料 的 力 学 性 能 ， 较 为 经 济 合 理 ， 但 施 工 难 度 较 大 。我
2、 们 施 工 的 某 综 合 楼 工 程 采 用 斜 拉 式 悬 挑 外 脚 手 架 ， 现 已 竣 工 ， 下 面 简 单 介 绍 一 下 ， 供 大 家 互 相 交 流 。关 键 词 悬 挑 ， 斜 拉 式 ， 外 脚 手 架 ， 设 计 ， 搭 设一 、 工 程 概 况某 综 合 楼 工 程 总 建 筑 面 积 69300 M2， 分 ABCDEF 六 个 区 ， C 区 主 楼 地 下 二 层 ， 地 面二 十 八 层 ， 总 高 近 百 米 ； AB 区 裙 房 地 下 一 层 ， 地 面 四 层 ； DEF 区 无 地 下 室 ， 地 面 四 层 ；是 一 座 集 商 贸 、 娱
3、乐 、 服 务 为 一 体 的 大 型 综 合 广 场 。二 、 脚 手 架 方 案 选 型因 工 程 有 地 下 室 ， 其 外 脚 手 架 很 难 等 回 填 土 完 成 后 再 施 工 ； 如 果 直 接 由 基 底 向 上 搭设 脚 手 架 则 后 道 工 序 土 方 回 填 时 无 法 拆 除 脚 手 架 ,造 成 施 工 困 难 。 经 反 复 研 究 及 讨 论 ，决 定 ： 、 ABC 区 采 用 悬 挑 脚 手 架 ， 自 二 层 楼 面 开 始 悬 挑 向 上 搭 设 ， 立 杆 横 距 1.0 m 纵 距1.5 m 以 内 ， 步 距 1.8 m。 裙 房 仅 一 段 悬
4、 挑 ， 主 楼 分 五 段 悬 挑 ， 用 12 槽 钢 及 12.5 钢丝 绳 （ 619） 和 M20 花 篮 螺 栓 组 成 的 拉 索 悬 挑 。 、 DEF 采 用 双 排 钢 管 扣 件 落 地 式 脚 手 架 ， 立 杆 横 距 1.0 m， 纵 距 1.8 m 以 内 ， 步距 1.8 m,搭 设 按 常 规 要 求 。采 用 此 方 案 ， 一 方 面 解 决 了 地 下 室 深 基 坑 回 填 与 脚 手 架 搭 设 之 间 的 矛 盾 ； 另 一 方 面 ，也 提 供 了 较 多 的 施 工 场 地 ， 解 决 了 施 工 场 地 狭 窄 这 一 难 题 。三、主楼 C
5、 区悬挑外脚手架计算书（节选）1、脚手架基本参数：脚手架总高约 98 m，底层架子待装修时由地面搭设，以上全部采用悬挑，共分五层，分别为二层楼面（5.900 m） 、六层楼面（22.950 m） 、十二层楼面（42.450 m） 、十八层楼面（61.950 m） 、二十四层楼面（81.450 m） 。脚手架步距 1.8 m，纵距 1.5 m，横距 1.0 m。2、荷载计算： 按照 JGJ 130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （以下简称规范 ）要求，按最不利情况计算。内侧隔步加设防护栏杆及内封闭，最大搭设高度 11 步（19.8 m） ，脚片层层满铺，外挂密目式安全网，荷载计算
6、如下： 、外立杆恒载标准值：立杆钢管 1.838.469.12 N大横杆 1.5238.4115.2 N小横杆 0.6538.424.96 N栏杆及踢脚杆 1.5238.4115.2 N剪刀撑 1.51.414238.4/5 32.58 N（折算至每步每跨）直角扣件 513.266 N对接扣件 （41.51.8）/518.428.70 N（钢管统一按 5 m 长折算）回转扣件 2/514.65.84 N（剪刀撑用，折算至每步每跨）竹笆脚片 1.50.54533.75 N（自重参考 建筑安全2002 年第 5期）安全网 1.51.825.4 N（自重参考建筑安全2002 年第 5 期）外立杆每步
7、恒载合计： 496.75 N外立杆恒载合计： N GK 外 496.75 N115464 N5.464 KN、内立杆恒载标准值：（内栏杆、踢脚杆及内封闭按隔步设置计）立杆钢管 1.838.469.12 N大横杆 1.5238.4115.2 N小横杆 0.8538.432.64 N栏杆及踢脚杆 1.5238.4/257.6 N（按隔步设置计）内封闭大横杆 1.538.4/228.8 N（按隔步设置计）直角扣件 （32/2+1/2）13.259.4 N对接扣件 （3.51.51.8）/518.425.94 N（钢管统一按 5 m 长折算）竹笆脚片 （0.50.35/2）4530.38 N（内封闭按
8、隔步设置计）内立杆每步恒载合计： 419.08 N内立杆恒载合计： N GK 内 419.08 N114610 N4.610 KN、内、外立杆活载标准值（按粉饰施工荷载 2.0 KN/，同时施工两层计）: NQK0.51.5223.0 KN、荷载设计值：外立杆：N 外 1.25.4641.43.010.76 KN内立杆：N 内 1.24.6101.43.09.73 KN3、挑脚手架设计计算: 、大横杆抗弯计算及小横杆抗弯计算略。、立杆稳定性计算，取底步外立杆（因外立杆受力较大，且需考虑风荷载）,连墙件按二步二跨设置：An5980 2（取值参考建筑安全2002 年第 4 期） Aw10000 2
9、（取值参考建筑安全2002 年第 4 期） 1.2 A n /Aw0.72（规范表 4.2.4 注 2） s 1.30.936 （规范表 4.2.4） z 2.02（GBJ 9建筑结构荷载规范B 类地区，90 m 高度） o0.45 KN/（GBJ 9建筑结构荷载规范嘉兴地区） k0.7 s z o0.70.9362.020.450.60 KN/Mw0.851.4 M wk0.851.4 kLAh2/100.851.40.601.51.8 2/100.35 KNmMW/W0.3510 6/(5.08103)68.90 MPa连墙件按二步二跨设置，查规范表 5.3.3 得 1.5 k1.155
10、h1.8mLokh1.1551.51.83.12m工程采用 48 脚手钢管，查规范附录表 B 得 i1.58 A4.89 2 L 0/i3.1210 2/1.58197.47查规范附录表 C 得:0.185N 外 /(A) 10.7610 3/(0.1854.89102)118.94 MPaN 外 /(A)M W/W 118.9468.90187.84 MpAf205 MPa立杆稳定性满足要求。、按稳定性计算脚手架最大搭设高度（考虑风荷载,取外立杆）：因地区规定，标化工地每步均须铺设脚手片，故与规范中的受力情况有所不同，N G2K每步均有，可并入 gk考虑，其中 gk N GK 外 /（111
11、.8）5.464/（111.8）0.276 KN/m故公式（5.3.6-2）：1.2H sgkAf1.2N G2K0.851.4(N QKAM Wk/W)可改为：1.2H sgkAf0.851.4(N QKAM Wk/W)HsAf（0.851.4N QK0.851.4AM Wk/W）/1.2g k 0.851.4 M Wk/WM W/W68.90 MPa H s0.185489205(0.851.43.010000.18548968.90)/(1.20.2761000)26.40 mHH s/（10.001H s）26.40/（10.00126.40）25.72 m即脚手架最大搭设高度为 25
12、.72 m，本工程搭设高度为 19.8 m，满足要求。、连墙件计算（每二步二跨设一连墙件，以 100m 高度处进行计算） ，采用 20 钢筋埋入混凝土内，钢管上钻 22 孔销接，钢管与两根立杆用扣件连接：A、受力情况计算：An5980 2 Aw10000 2 1.2 A n /Aw0.72 s 1.30.936 z2.09(B 类地区，100 m 高度) o0.45 KN/ K0.7 s z o0.616 KN/Nlw1.4 K Aw1.40.6163.63.09.31 KNNo5 KNNl N lwN o9.31514.31 KNB、扣件抗滑移验算：采用两个扣件与立杆相连，Rc8216 KN
13、14.31 KN,满足要求。C、连接钢筋抗剪验算：N l/A14.3110 3/(3.14202/4)45.57 MPaf v120 MPa连接钢筋满足要求。D、钢管净截面强度验算：N l/（A-2dt）14.3110 3/(4892223.5)42.72 MPaf205 MPa钢管强度满足要求。、外挑结构验算：受力简图如图，采用 12 槽 钢 作 钢 梁 ， 1 2.5 钢 丝 绳 （ 619） 作 吊 杆 ， 楼 层 层 高3.25m， 吊 杆 与 钢 梁 夹 角 为 23.305。A、槽钢抗弯验算(按简支梁计算)：N 外 10.76 KN N 内 9.73 KNMmAx(9.730.4/
14、1.4)1.02.78 KNm选用12 槽钢，W x61.7 3M mAx/Wx2.7810 6/(61.7103)45.06 MPaf205 MPa 满足要求。B、吊杆计算：FN/Cos23.305 0 (N 外 N 内 0.4/1.4)/Cos23.3050(10.769.730.4/1.4)/0.91814.75 KN选用 1 2.5 钢 丝 绳 （ 619） ， 参 照 建筑施工手册第三版，查 表 21-2 得 Fg=114.5 KN，查 表 21-5 得 a=0.85，查 表 21-6 得 K=6FgaF g/K0.85114.5/616.22 KNF14.75 KN,满足要求。四
15、、 脚 手 架 设 计 及 构 造 要点1、悬挑架结构型式为槽钢梁加斜拉索组成的外挑结构。槽钢采用12，安全系数 4 以上；斜拉索为 12.5 钢 丝 绳（ 619） ， 安全系数 6.5 以上（钢丝绳安全系数 6） 。即中间如有一根吊索因意外原因断开仍能保证安全要求。槽钢及吊索于低应力状态下工作，其应变较小，能满足脚手架刚度要求。悬挑结构构造措施如图。2、 连 墙 件 为保证脚手架可靠受力的关键因素，因按计算要求，单个扣件抗滑移不够，故采用连墙钢管与脚手架内外两根立杆扣件连接，钢管与建筑物采用钢管上钻洞与预埋钢筋销接，以提高连接强度（构造如图） 。在常规做法中，采用短钢管与内立杆扣件连接，因
16、单个扣件抗滑移仅为 8KN，而连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力按规范要求为 5KN，即仅有 3KN 可用于抵抗风荷载引起的轴向力，一般情况下是难以实现的，特别是对于高层建筑，此种构造无法满足计算要求。3、因高层脚手架承受风荷载较大，脚手架的平面外刚度对保证其可靠受力相当重要，故自十八层楼面开始，每一悬挑段第九步上加设连续的水平斜撑，以增加架体整体刚度。 （如图）五 、 使用效果评价本工程现已竣工，脚手架使用过程中，经历了夏季暴风雨的洗礼，未出现不安全状况，实践证明此种形式的脚手架是安全可靠的。斜拉式悬挑脚手架较其它斜撑式、悬臂式等悬挑脚手架大大节约了一次性投入成本，并且悬挑用具回收及重
17、复利用率较高。下面是一个立杆间距的悬挑用具费用情况对比：项 目 纯悬挑 斜撑式 斜拉式水平梁16， 17.23/m3.5m3.8元 / 229.16元12， 12.31 /m2m3.8元 / 116.95元12， 12.31 /m2m3.8元 / 116.95元斜撑 无12， 12.31/m3.5m3.8元 / 163.72元无拉索 无 无钢 丝 绳 13.2元 ， 绳 卡 10.8元 ， 花 篮 螺 栓 15.3元 ， 计39.3元其它材料 固定钢梁钢筋约计 17.8元 固定钢梁钢筋及预埋件 约计 19.5 元 固定钢梁钢筋及吊钩约 计 18.5 元人工 5 元 15 元 12 元小计 25
18、1.96 元 315.17 元 186.75 元本工程共计悬挑 5 层，每层立杆 124 档，采用斜拉式悬挑脚手架较纯悬挑式节约投资约 40430 元，较斜撑式节约投资约 79620 元，经济效益较为可观。纯悬挑式脚手架受力状况较为不合理，每层荷载由一层楼面承担，对楼面结构要求较高；斜撑式脚手架现场电焊工作量较大，施工较为不方便。斜拉式脚手架技术要求较高，须保证节点按方案要求连接可靠；拉杆需避开脚手架杆件并拉紧，以免影响受力性能；对管理要求较高，须定期重点检查拉杆张紧程度。通过严密的设计、精心的施工、有效的管理，斜拉式脚手架施工中需注意的问题均可得到解决，使其能在满足安全的前题下得到推广使用，
19、发挥其经济效益。参考文献：1建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 （JGJ1302001）2建筑施工手册第三版3杜荣军：“有关正确理解和应用建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范设计计算规定的几个问题” ，载于建筑安全2002 年第 4、5 期。4周忠玉、陈同存：“按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范进行设计计算初探”，载于建筑安全2002 年第 4 期。5牛广文：“扣件式钢管脚手架风荷载标准值计算” ，载于建筑安全2003 年第 3 期出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚
20、宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍
21、中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。今当远离，临表涕零，不知所言。
