1、钢梁悬挑脚手架设计摘自建筑安全2003 年第 7 期2004 年 6 月 26 日1 工程概述由我公司施工的某高层大厦，主楼高 122m，群楼屋檐高 21.60m，基础埋深 15.60m，内筒外框结构，建筑面积 6 万多平方米，其主楼标准层以上（群楼以上） ，就采用的钢梁悬挑脚手架（见图 1） 。a)b)图 1 脚手架示意图该钢梁悬挑脚手架钢梁选用 I22a 工字钢，其上搭设扣件式钢管双排脚手架，步距 h=1.70m，两步合一个楼层高（标准层高为 3.4m） ，立杆纵距 la=1.50m，排距 lb=0.80m，小横杆伸向建筑物侧的外伸长度 a=0.20m，距建筑物外边不大于 0.1m；连墙件
2、为在建筑物边梁对齐立杆位置埋置 483.5 的短钢管，短管楼出砼面不少于 0.20m，埋入砼中不少于 0.30m，用扣件与脚手架小横杆连接，连接点二步二跨，上、下错位布置，每隔一层（即 4 步）将连墙件换成水平挑杆，距支点不少于 3.0m 预埋锚环，锚环为未经冷拉处理的钢筋制作，锚入砼中长度不少于 25d；工字钢梁为每 2 个立杆纵距布置一道，外挑长度L1=1.20m，内伸长度 L2=2.10m，在钢梁支点和内端砼中（即边梁和框架梁中）预埋 16 的锚环；在分段脚手架底层即钢梁上满铺一层竹架板，然后每隔三层（小于 12m）和作业层及其下层满铺竹架板，分段搭设高度 30m，满铺竹架板不少于 5
3、层；脚手架外排立杆内侧满挂 2000 目密目安全网，外侧在转角及中间每隔 6 个立杆纵距搭设剪刀撑，连续设置。为了满足上下同时作业的要求，在钢梁底下悬挑双层防护架，悬挑长度不少于 4.0m；在钢梁下端悬挂吊篮脚手架用于外墙装修作业。见图 2。图 2 钢梁悬挑脚手架剖面图钢梁悬挑脚手架是悬挑脚手架，按建筑施工安全检查标准 （JGJ59-99）的规定，钢梁悬挑脚手架要进行钢梁、架体设计验算，以满足施工安全要求。2 钢梁上脚手架荷载计算2.1 构架自重：以一根钢梁间距 3.0m 上的脚手架荷载为计算单位2.1.1 钢管构架自重由步距 h=1.70m，纵距 la=1.50m，排距 lb=0.80m得内
4、外立杆轴向力平均值：g k1=0.200KN/步分段搭设高度 30.0m 即 n=301.7=17.65 取 n=18 步，每两根立杆荷载NGK1=2ngk1=2180.200=7.2KN2.1.2 密目网自重：2000 目密目网沿外架内侧全封闭NGK2=2lanh0.006=21.5181.70.006=0.55KN2.1.3 剪刀撑自重：每 6 个立杆纵距设一道，连续设置NGK3=0.03843 2 +3.62 4=0.72KN2.1.4 竹架板自重：在底层、两层作业及其下层，每三层结构层（不超过12m 高）设置一层，共铺五层竹架板NGK4 外 =0.5lb2la0.355=0.50.80
5、21.500.355=2.10KNNGK4 内 =0.5lb2la0.355=0.50.8021.500.355+0.221.500.352=2.52KN2.1.5 施工荷载：按主体施工时，顶层支模防护 q1=1.5KN/m2，中间砌墙施工，q 2=3.0KN/m2 考虑NQK 外 =0.50.8021.50（3.0+1.5）=5.4KNNQK 内 =0.50.8021.50（3.0+1.5）+0.221.5（3.0+1.5）=8.1KN2.1.6 风荷载：按市区 50m 高处风力计算： z=1.25； s=1.00.37=0.37（安全网挡风系数）乌市地区 0=0.60 KN/m2 k=0.
6、70 z s 0=0.701.250.370.60=0.194KN/m22.2 脚手架立杆轴向力设计值2.2.1 内立杆Nk1=1.2（N Gk1+ NGk4 内 ）+1.4 NQK 内 =23KN2.2.2 外立杆Nk2=1.2（N Gk1+ NGk2 + NGk3+ NGk4+ NGk4 外 ）+1.4 N QK 外 =20.244KN2.3 钢梁自重产生得线荷载：选用 I22a 工字钢其设计自重设计值gk2=1.233.059.8=0.389KN/m2.4 钢梁下悬挂吊篮荷载2.4.1 吊篮自重：750N/m23.00.8=1800N2.4.2 手扳葫芦及安全锁重：（140+30） N/
7、个2=340N2.4.3 4 根 12.5 钢丝绳重：5.4N/m450m=1080N2.4.4 施工荷载：1500N/m23.00.80=3600N一组吊篮计算荷载：Gk=1.2（1800+340+1080）+1.43600=8904N 取 Gk=9.0KN 计算3 钢梁内力计算及截面强度、刚度验算3.1 钢梁内力计算（见图 3） N12qkk图 3 计算简图RA=17.50KN；R B=70.97KNMmax=MB=2.0RA+1/2 gk22.02=35.656KNmVmax=VB=1.1 gk+Nk1+ Nk2+ Gk=52.60kN3.2 钢梁截面强度验算选用 I22a 工字钢梁，其
8、截面特性An=42.10cm2；I x=3406 cm4；W nx=309.6 cm3；Sx=177.7 cm3；t =7.5mm； x=1.05在钢梁 X 轴平面内：Mx 35.656106= = xWnx 1.05309.6103=109.68N/mm2=205 N/mm 2VSx 52.60106177.7= =Ixt 34067.5104满足要求3.3 钢梁刚度验算由工字钢为 Q235 号知 E=2.06105N/mm21= （N k130022300Nk2110023100+Gk70022700）3EI=4.4mm=21100/400=5.5mm满足要求3.4 钢梁锚环验算在钢梁的根
9、部和内端预埋 16 的锚环，锚环埋入砼中的长度不少于 25d。由 F=RA； =50N/mm 2；A s=201mm2 得F 16.426103= =nAs 2201=40.8N/mm2 =50 N/mm 2锚固长度：C30 砼 t=1.43 N/mm2；I 级钢筋 y=210 N/mm2y 210la = =0.16 16t 1.43=376mm25=400mm满足要求4 架体及连墙件、挑杆验算4.1 架体验算本架体步距 h=1.7m，立杆纵距 la =1.50m，立杆排距 lb =0.80m，施工荷载3.0+1.5（kN/m 2） ，铺板层数 5 层，连墙杆二步二跨设一点，分段搭设高度H=
10、30mH=50m，小于扣件架规范构造要求可不进行验算。4.2 连墙杆验算在建筑结构砼边梁上预埋短钢管，用扣件与架体上的小横杆连接，预埋短钢管高出砼面 20cm，埋入砼中 30cm，每层每隔 2 个立杆间距埋一个，上下错开布置。由风荷载产生的轴向力N = kA =1.40.1943.03.4=2.77kN再考虑脚手架平面外变形引起的轴向力，增加一个附加轴力NS=5.0kN，则一个根连墙承载的轴力Nl= N + NS=2.77+5.0=7.77kNR c=8kN（一个直角扣件的抗滑力）满足要求4.3 挑杆验算（见图 4） 12ab图 4 挑杆计算角图将连墙杆内端延长 3.0m，用锚环固定，外端再加
11、斜撑杆，就变成了挑杆。挑杆每隔一层挑一次，其作用相当于将钢梁上的脚手架自重和施工荷载分散地、部分地卸给建筑物，其卸荷的 1/3 计，则水平挑杆的抗弯强度N1=1/3Nk1=7.76kNN2=1/3Nk2=6.75kNN1lba2 lb Mmax = （3 ）=0.525kNm2l2 l Mmax = =103.3 kN/mm2=205 N/mm 2Wn 满足要求5 建筑结构挑梁验算由建筑结构施工图知，支承工字钢梁的悬挑构件为外挑 2.00m 的钢筋砼挑梁、现浇平板和边梁，其截面为主挑梁：400600400mm ；配筋：632/420， 10100；次挑梁：350600400mm ；配筋：425
12、/418， 10100；现浇平板厚：100mm；配筋： 8150 ， 8 200；边梁：250400mm，配筋： 222/222， 8100；挑梁间距分别为：主挑梁：10m；次挑梁：3.1m ；3.4m ；3.5m。选择不利处验算：即次挑梁处砼设计强度为 C30，按达到 70即 C20 强度验算5.1 荷载计算5.1.1 边梁砼重：0.250.40243.50=8.4kN/m钢筋重：0.250.401.503.50=0.525kN/m5.1.2 平板砼重：0.10243.5=8.4 kN/m钢筋重：0.101.503.50=0.525 kN/m5.1.3 挑梁砼重：0.35（0.6+0.4）/
13、224=4.2 kN/m钢筋重：0.350.51.50=0.2625 kN/m5.1.4 施工荷载：2.0 kN/m 23.5=7.0 kN/m5.1.5 外架作用在悬挑构件上的作用力：N max=RB=70.97kN设计计算荷载gk=1.2（ 8.42+0.5252+4.2+0.2625）+1.47.0=36.575 kN/m5.2 外架及挑梁自重共同作用下的弯矩M =0.5gkl2+ NGl=0.536.5752.02.0+70.972.0=215.09kNm5.3 砼构件挑梁设计弯矩值选次挑梁根部截面验算 350600，配筋为425/418， 10100； qk518图 5 砼挑梁验算简图yAS cmbx+yASyASyASx= =76mmcmbh0=60035=565mmMk=cmbx(h0x/2)+ yAS(h0as)=321.129 kNm215.09 kNm满足要求。
