某复建工程悬挑式外脚手架的设计

续宪宏



某复建工程悬挑式外脚手架的设计

续宪宏

【摘 要】本文结合某高层建筑复工时结构及装修施工用悬挑式外脚手架的设计经验，总结在结构混凝土施工完成后设置脚手架悬挑结构的一种做法，并进行设计验算。

【关键词】脚手架；悬挑；后置；设计

悬挑式脚手架是搭设在结构边缘、设置在悬挑结构上的脚手架，在建筑施工中应用较为广泛。特别适于地下工程不能及时回填或有裙楼的高层建筑等施工情况。

悬挑式脚手架包括悬挑结构和架体结构两部分，其中悬挑结构尤为关键。本文结合某悬挑式外脚手架的设计与施工实践，总结后置悬挑结构的一种做法，并进行设计验算。

1.工程概况

该工程为钢筋混凝土框筒结构超高层建筑，地上44层，主体27层。梁板完成后，因故停工近5年。复工时，原有的安全防护设施均已拆除、丢失或损坏，需重新搭设悬挑式外脚手架进行剩余结构及装修施工。

2.悬挑架方案设计

2.1 总体部署

采用悬挑式双排扣件式钢管脚手架，分26~35层（搭设高度33米）和36~44层（搭设高度32米）两次悬挑。采用工字钢做悬挑横梁，与上拉钢丝绳形成悬挑结构，脚手架立杆直接坐落在工字钢底座上。

主要材料：Ф48钢管（扣件）、16号工字钢（每根长3米）、Ф21.5钢丝绳等。

2.2 架体搭设参数

内立杆距结构0.3m，立杆纵距根据结构布置情况分别取1.35m（侧立面）和1.2m（正立面），立杆横距0.9m，步距1.65m，连墙件为两步三跨设置。

2.3 悬挑结构的设置方法

第一次悬挑时，考虑施工安全问题，悬挑结构采用楼板钻孔固定的后置做法。第二次悬挑在混凝土结构施工时根据立杆位置埋设卡箍和吊环固定工字钢，支撑大横杆形成第二次悬挑（此处立杆与大横杆增设防滑扣件）。因第一次悬挑相对难度较大，以下仅论述第一次悬挑时的具体做法。

按立杆纵距在26、27层楼板周边放样确定悬挑结构位置，钻Ф14孔穿Ф12丝杆上双螺帽做卡箍（26层固定工字钢用）和吊环（27层拉结钢丝绳用）。对于四角剪力墙处，局部打穿墙根以伸出工字钢。

工字钢上按立杆位置焊200mm长Ф25短钢筋，外端部焊Ф12钢筋拉环。钢丝绳中部设花篮螺栓，接头均采用双绳夹锁牢。

悬挑结构示意图见图1。

图1　脚手架竖向剖面图

3.设计验算

架体部分符合常规做法，此处仅对第一次悬挑结构进行验算。

3.1荷载计算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130，每米立杆承受的结构自重标准值按步距1.5m、纵距1.5m取为0.1394KN/m（偏安全），脚手板自重标准值为0.35KN/m2，栏杆与挡脚板自重标准值为0.14KN/m，安全网自重标准值为0.005KN/m2。考虑每三层楼高（六个步距）满铺一层脚手板，则每根立杆承受的竖向恒荷载标准值为：

0.1394×33＋0.35×1.35×0.9÷2×4 ＋0.14×1.35＋0.005×1.35×33＝5.86KN

施工均布活荷载标准值结构施工时为3KN/m2，装修施工时为2 KN/m2。考虑装修施工时三层同时进行，则每根立杆承受的竖向活荷载标准值为：

2×1.35×0.9÷2×3＝3.645KN

每根立杆所承受的竖向荷载设计值，即传给悬挑结构的竖向荷载设计值为：

1.2×5.86＋1.4×3.645＝12.135KN

3.2工字钢强度验算

工字钢自重为20.513kg/m×9.8N/kg＝0.2KN/m，计算简图如图2，视搁置在结构上的部分为固定端，当不考虑钢丝绳提供的拉力时，工字钢受力最不利，此时：

Mmax＝0.2×1.3×1.3/2＋12.135×

（0.3＋1.2）＝18.37KN·m

Mmax/W＝18.37×106/（141×103）

＝130.3 N/mm2＜f=205N/mm2

故工字钢强度合格。

图2　悬挑结构计算简图

3.3卡箍强度验算

如图2，视工字钢为完全刚性杆，当不考虑钢丝绳提供拉力时，远端卡箍受力最不利，这里仅考虑远端卡箍受力（偏安全），则卡箍所受拉力为

12.135×（0.3＋1.2）/1.4＝13KN

所需钢筋面积：13×103/210＝61.9mm2

选用Φ12钢筋其截面面积为113×2 ＝226＞61.9，满足要求。

3.4斜拉钢丝绳验算

假设卡箍不受力，荷载由钢丝绳竖直分力平衡，则由图2得钢丝绳受力为（钢丝绳倾角按45°计算，偏安全）

12.135×2/sin45°＝34.3KN

选用6×37直径为21.5mm的钢丝绳：

[Fg]＝αFg/K＝0.82×243.5/6＝33.3KN

（34.3－33.3）/34.3＝3%＜5%，可以。

3.5 吊环强度验算

吊环选用HRB335级钢筋，所需面积为：34.3×103/300＝114.3mm2，选用直径Ф12mm钢筋，面积为113mm2，可以。

4.结语

悬挑结构是悬挑式脚手架的关键，在具体工程中，应根据现场实际条件和计算确定悬挑结构的设计，做到技术上可靠、施工上可行，安全方便、满足施工要求。

本工程根据其具体特点确定的悬挑结构做法，很好地满足了复工后剩余结构及装修施工的顺利进行，尤其在形成悬挑结构时主要在已有的楼面结构上作业，确保了施工安全，取得了良好的效果。

参考文献

[1] 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范．JGJ130-2011

[2] 建筑施工手册（第四版）．北京：中国建筑工业出版社．2003

（作者单位：湖北理工学院土木建筑工程学院）

【中图分类号】TU731.2

【文献标识码】A

【文章编号】1671-3362（2016）02-0063-02