淺談斜拉式懸挑外腳手架設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺談斜拉式懸挑外腳手架設(shè)計(jì)</p><p>　　○ 沈 偉 （浙江省嘉興市建筑業(yè)管理處）</p><p>　　○ 李錦燕 （浙江省嘉興市巨匠建設(shè)有限公司）</p><p>　　[引言]高層建筑施工，外腳手架為施工中的一大難點(diǎn)，一般都需采用懸挑外腳手架。懸挑外腳手架施工難度較大，對設(shè)計(jì)計(jì)算要求較高，按其受力型式分為斜撐式、懸臂式、斜

2、拉式、及以上幾種的復(fù)合式等。其中斜拉式懸挑外腳手架能發(fā)揮材料的力學(xué)性能，較為經(jīng)濟(jì)合理，但施工難度較大。我們施工的某綜合樓工程采用斜拉式懸挑外腳手架，現(xiàn)已竣工，下面簡單介紹一下，供大家互相交流。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]懸挑，斜拉式，外腳手架，設(shè)計(jì)，搭設(shè)</p><p><b>　　一、工程概況</b></p><p>　　某綜合樓工程總建

3、筑面積69300 M2，分ABCDEF六個區(qū)，C區(qū)主樓地下二層，地面二十八層，總高近百米；AB區(qū)裙房地下一層，地面四層；DEF區(qū)無地下室，地面四層；是一座集商貿(mào)、娛樂、服務(wù)為一體的大型綜合廣場。</p><p><b>　　二、腳手架方案選型</b></p><p>　　因工程有地下室，其外腳手架很難等回填土完成后再施工；如果直接由基底向上搭設(shè)腳手架則后道工序土方回填

4、時無法拆除腳手架,造成施工困難。經(jīng)反復(fù)研究及討論，決定：</p><p>　?、?、ABC區(qū)采用懸挑腳手架，自二層樓面開始懸挑向上搭設(shè)，立桿橫距1.0 m縱距1.5 m以內(nèi)，步距1.8 m。裙房僅一段懸挑，主樓分五段懸挑，用[12槽鋼及φ12.5鋼絲繩（6×19）和M20花籃螺栓組成的拉索懸挑。</p><p>　?、凇EF采用雙排鋼管扣件落地式腳手架，立桿橫距1.0 m，縱距1

5、.8 m以內(nèi)，步距1.8 m,搭設(shè)按常規(guī)要求。</p><p>　　采用此方案，一方面解決了地下室深基坑回填與腳手架搭設(shè)之間的矛盾；另一方面，也提供了較多的施工場地，解決了施工場地狹窄這一難題。</p><p>　　三、主樓C區(qū)懸挑外腳手架計(jì)算書（節(jié)選）</p><p>　　1、腳手架基本參數(shù)：</p><p>　　腳手架總高約98 m，底層

6、架子待裝修時由地面搭設(shè)，以上全部采用懸挑，共分五層，分別為二層樓面（5.900 m）、六層樓面（22.950 m）、十二層樓面（42.450 m）、十八層樓面（61.950 m）、二十四層樓面（81.450 m）。腳手架步距1.8 m，縱距1.5 m，橫距1.0 m。</p><p><b>　　2、荷載計(jì)算： </b></p><p>　　按照J(rèn)GJ 130-200

7、1《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）要求，按最不利情況計(jì)算。內(nèi)側(cè)隔步加設(shè)防護(hù)欄桿及內(nèi)封閉，最大搭設(shè)高度11步（19.8 m），腳片層層滿鋪，外掛密目式安全網(wǎng)，荷載計(jì)算如下：</p><p>　?、?、外立桿恒載標(biāo)準(zhǔn)值：</p><p>　　立桿鋼管 1.8×38.4＝69.12 N</p><p>　　大橫桿

8、 1.5×2×38.4＝115.2 N</p><p>　　小橫桿 0.65×38.4＝24.96 N</p><p>　　欄桿及踢腳桿 1.5×2×38.4＝115.2 N</p><p>　　剪刀撐 1.5×1.414×2×38.4/5＝ 32

9、.58 N（折算至每步每跨）</p><p>　　直角扣件 5×13.2＝66 N</p><p>　　對接扣件 （4×1.5＋1.8）/5×18.4＝28.70 N（鋼管統(tǒng)一按5 m長折算）</p><p>　　回轉(zhuǎn)扣件 2/5×14.6＝5.84 N（剪刀撐用，折算至每步每跨）</

10、p><p>　　竹笆腳片 1.5×0.5×45＝33.75 N（自重參考《建筑安全》2002年第5期）</p><p>　　安全網(wǎng) 1.5×1.8×2＝5.4 N（自重參考《建筑安全》2002年第5期）</p><p>　　外立桿每步恒載合計(jì)： 496.75 N</p><p&g

11、t;　　外立桿恒載合計(jì)： NGK外＝496.75 N×11＝5464 N＝5.464 KN</p><p>　?、?、內(nèi)立桿恒載標(biāo)準(zhǔn)值：（內(nèi)欄桿、踢腳桿及內(nèi)封閉按隔步設(shè)置計(jì)）</p><p>　　立桿鋼管 1.8×38.4＝69.12 N</p><p>　　大橫桿 1.5×2×38.4＝

12、115.2 N</p><p>　　小橫桿 0.85×38.4＝32.64 N</p><p>　　欄桿及踢腳桿 1.5×2×38.4/2＝57.6 N（按隔步設(shè)置計(jì)）</p><p>　　內(nèi)封閉大橫桿 1.5×38.4/2＝28.8 N（按隔步設(shè)置計(jì)）</p><p>　　直角

13、扣件 （3＋2/2+1/2）×13.2＝59.4 N</p><p>　　對接扣件 （3.5×1.5＋1.8）/5×18.4＝25.94 N（鋼管統(tǒng)一按5 m長折算）</p><p>　　竹笆腳片 （0.5＋0.35/2）×45＝30.38 N（內(nèi)封閉按隔步設(shè)置計(jì)）</p><p>　　內(nèi)立

14、桿每步恒載合計(jì)： 419.08 N</p><p>　　內(nèi)立桿恒載合計(jì)： NGK內(nèi)＝419.08 N×11＝4610 N＝4.610 KN</p><p>　?、邸?nèi)、外立桿活載標(biāo)準(zhǔn)值（按粉飾施工荷載2.0 KN/㎡，同時施工兩層計(jì)）: </p><p>　　NQK＝0.5×1.5×2×2＝3.0 KN<

15、/p><p><b>　?、?、荷載設(shè)計(jì)值：</b></p><p>　　外立桿：N外＝1.2×5.464＋1.4×3.0＝10.76 KN</p><p>　　內(nèi)立桿：N內(nèi)＝1.2×4.610＋1.4×3.0＝9.73 KN</p><p>　　3、挑腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算: </p&g

16、t;<p>　?、?、大橫桿抗彎計(jì)算及小橫桿抗彎計(jì)算略。</p><p>　?、凇⒘U穩(wěn)定性計(jì)算，取底步外立桿（因外立桿受力較大，且需考慮風(fēng)荷載）,連墻件按二步二跨設(shè)置：</p><p>　　An＝5980㎜2（取值參考《建筑安全》2002年第4期） </p><p>　　Aw＝10000㎜2（取值參考《建筑安全》2002年第4

17、期） </p><p>　　φ＝1.2 An /Aw＝0.72（《規(guī)范》表4.2.4注2） </p><p>　　μs＝1.3φ＝0.936 （《規(guī)范》表4.2.4）</p><p>　　μz＝2.02（GBJ 9《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》B類地區(qū)，90 m高度）</p><p>　　ωo＝0.45 KN/㎡（GBJ 9《建筑結(jié)構(gòu)荷

18、載規(guī)范》嘉興地區(qū)）</p><p>　　ωk＝0.7μsμzωo＝0.7×0.936×2.02×0.45＝0.60 KN/㎡</p><p>　　Mw＝0.85×1.4 Mwk＝0.85×1.4ωkLAh2/10</p><p>　?。?.85×1.4×0.60×1.5×1.8

19、2/10</p><p>　　＝0.35 KN·m</p><p>　　MW/W＝0.35×106/(5.08×103)＝68.90 MPa</p><p>　　連墻件按二步二跨設(shè)置，查《規(guī)范》表5.3.3得μ＝1.5 k＝1.155 h＝1.8m</p><p>　　Lo＝kμh＝1.155

20、×1.5×1.8＝3.12m</p><p>　　工程采用φ48腳手鋼管，查《規(guī)范》附錄表B得i＝1.58㎝ A＝4.89㎝2</p><p>　　λ＝ L0/i＝3.12×102/1.58＝197.47</p><p>　　查《規(guī)范》附錄表C得:φ＝0.185</p><p>　　N外/(φA) ＝10.76

21、×103/(0.185×4.89×102)＝118.94 MPa</p><p>　　N外/(φA)＋MW/W ＝ 118.94＋68.90＝187.84 MpA＜f＝205 MPa</p><p>　　立桿穩(wěn)定性滿足要求。</p><p>　　③、按穩(wěn)定性計(jì)算腳手架最大搭設(shè)高度（考慮風(fēng)荷載,取外立桿）：</p><

22、p>　　因地區(qū)規(guī)定，標(biāo)化工地每步均須鋪設(shè)腳手片，故與《規(guī)范》中的受力情況有所不同，NG2K每步均有，可并入gk考慮，其中g(shù)k＝ NGK外/（11×1.8）＝5.464/（11×1.8）＝0.276 KN/m</p><p>　　故公式（5.3.6-2）：1.2Hsgk＝φAf－[1.2NG2K＋0.85×1.4(∑NQK＋φAMWk/W)]</p><p&g

23、t;　　可改為：1.2Hsgk＝φAf－0.85×1.4(∑NQK＋φAMWk/W)</p><p>　　Hs＝[φAf－（0.85×1.4∑NQK＋0.85×1.4φAMWk/W）]/1.2gk</p><p>　　∵　0.85×1.4 MWk/W＝MW/W＝68.90 MPa</p><p>　　∴　Hs＝[0.185&#

24、215;489×205－(0.85×1.4×3.0×1000＋0.185×489×68.90)]/</p><p>　　(1.2×0.276×1000)</p><p><b>　?。?6.40 m</b></p><p>　　[H]＝Hs/（1＋0.001Hs）＝

25、26.40/（1＋0.001×26.40）＝25.72 m</p><p>　　即腳手架最大搭設(shè)高度為25.72 m，本工程搭設(shè)高度為19.8 m，滿足要求。</p><p>　?、堋⑦B墻件計(jì)算（每二步二跨設(shè)一連墻件，以100m高度處進(jìn)行計(jì)算），采用φ20鋼筋埋入混凝土內(nèi)，鋼管上鉆φ22孔銷接，鋼管與兩根立桿用扣件連接：</p><p><b>

26、　　A、受力情況計(jì)算：</b></p><p>　　An＝5980 ㎜2 Aw＝10000 ㎜2 φ＝1.2 An /Aw＝0.72</p><p>　　μs＝1.3φ＝0.936 μz＝2.09(B類地區(qū)，100 m高度)</p><p>　　ωo＝0.45 KN/㎡</p><p>　　ωK

27、＝0.7μsμzωo＝0.616 KN/㎡</p><p>　　Nlw＝1.4ωK Aw＝1.4×0.616×3.6×3.0＝9.31 KN</p><p><b>　　No＝5 KN</b></p><p>　　Nl＝ Nlw＋No＝9.31＋5＝14.31 KN</p><p>　　B、

28、扣件抗滑移驗(yàn)算：</p><p>　　采用兩個扣件與立桿相連，Rc＝8×2＝16 KN＞14.31 KN,滿足要求。</p><p>　　C、連接鋼筋抗剪驗(yàn)算：</p><p>　　τ＝Nl/A＝14.31×103/(3.14×202/4)＝45.57 MPa＜fv＝120 MPa</p><p><b&g

29、t;　　連接鋼筋滿足要求。</b></p><p>　　D、鋼管凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：</p><p>　　σ＝Nl/（A-2dt）＝14.31×103/(489－2×22×3.5)＝42.72 MPa＜f＝205 MPa</p><p><b>　　鋼管強(qiáng)度滿足要求。</b></p><

30、p><b>　?、?、外挑結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：</b></p><p>　　受力簡圖如圖，采用[12槽鋼作鋼梁，φ12.5鋼絲繩（6×19）作吊桿，樓層層高3.25m，吊桿與鋼梁夾角為23.305°。</p><p>　　槽鋼抗彎驗(yàn)算(按簡支梁計(jì)算)：</p><p>　　N外＝10.76 KN N內(nèi)＝9.73 KN&l

31、t;/p><p>　　MmAx＝(9.73×0.4/1.4)×1.0</p><p>　?。?.78 KN·m</p><p>　　選用[12槽鋼，Wx＝61.7㎝3</p><p>　　σ＝MmAx/Wx＝2.78×106/(61.7×103)</p><p>　?。?5

32、.06 MPa＜f＝205 MPa滿足要求。</p><p><b>　　B、吊桿計(jì)算：</b></p><p>　　F＝N/Cos23.3050＝ (N外＋N內(nèi)×0.4/1.4)/Cos23.3050</p><p>　?。?10.76＋9.73×0.4/1.4)/0.918＝14.75 KN</p><

33、;p>　　選用φ12.5鋼絲繩（6×19），參照《建筑施工手冊》第三版，查表21-2得Fg=114.5 KN，</p><p>　　查表21-5得 a=0.85，查表21-6得 K=6</p><p>　　[Fg]＝aFg/K＝0.85×114.5/6＝16.22 KN＞F＝14.75 KN,滿足要求。</p><p>　　四、腳手架設(shè)計(jì)及

34、構(gòu)造要點(diǎn)</p><p>　　1、懸挑架結(jié)構(gòu)型式為槽鋼梁加斜拉索組成的外挑結(jié)構(gòu)。槽鋼采用[12，安全系數(shù)4以上；斜拉索為φ12.5鋼絲繩（6×19），安全系數(shù)6.5以上（鋼絲繩安全系數(shù)6）。即中間如有一根吊索因意外原因斷開仍能保證安全要求。槽鋼及吊索于低應(yīng)力狀態(tài)下工作，其應(yīng)變較小，能滿足腳手架剛度要求。懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施如圖。</p><p>　　2、連墻件為保證腳手架可靠受力的關(guān)

35、鍵因素，因按計(jì)算要求，單個扣件抗滑移不夠，故采用連墻鋼管與腳手架內(nèi)外兩根立桿扣件連接，鋼管與建筑物采用鋼管上鉆洞與預(yù)埋鋼筋銷接，以提高連接強(qiáng)度（構(gòu)造如圖）。在常規(guī)做法中，采用短鋼管與內(nèi)立桿扣件連接，因單個扣件抗滑移僅為8KN，而連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力按《規(guī)范》要求為5KN，即僅有3KN可用于抵抗風(fēng)荷載引起的軸向力，一般情況下是難以實(shí)現(xiàn)的，特別是對于高層建筑，此種構(gòu)造無法滿足計(jì)算要求。</p><p&

36、gt;　　3、因高層腳手架承受風(fēng)荷載較大，腳手架的平面外剛度對保證其可靠受力相當(dāng)重要，故自十八層樓面開始，每一懸挑段第九步上加設(shè)連續(xù)的水平斜撐，以增加架體整體剛度。（如圖）</p><p><b>　　五、使用效果評價(jià)</b></p><p>　　本工程現(xiàn)已竣工，腳手架使用過程中，經(jīng)歷了夏季暴風(fēng)雨的洗禮，未出現(xiàn)不安全狀況，實(shí)踐證明此種形式的腳手架是安全可靠的。斜拉式懸

37、挑腳手架較其它斜撐式、懸臂式等懸挑腳手架大大節(jié)約了一次性投入成本，并且懸挑用具回收及重復(fù)利用率較高。下面是一個立桿間距的懸挑用具費(fèi)用情況對比：</p><p>　　本工程共計(jì)懸挑5層，每層立桿124檔，采用斜拉式懸挑腳手架較純懸挑式節(jié)約投資約40430元，較斜撐式節(jié)約投資約79620元，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。純懸挑式腳手架受力狀況較為不合理，每層荷載由一層樓面承擔(dān)，對樓面結(jié)構(gòu)要求較高；斜撐式腳手架現(xiàn)場電焊工作量較大，

38、施工較為不方便。斜拉式腳手架技術(shù)要求較高，須保證節(jié)點(diǎn)按方案要求連接可靠；拉桿需避開腳手架桿件并拉緊，以免影響受力性能；對管理要求較高，須定期重點(diǎn)檢查拉桿張緊程度。通過嚴(yán)密的設(shè)計(jì)、精心的施工、有效的管理，斜拉式腳手架施工中需注意的問題均可得到解決，使其能在滿足安全的前題下得到推廣使用，發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　

39、[1]《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130—2001）</p><p>　　[2]《建筑施工手冊》第三版</p><p>　　[3]杜榮軍：“有關(guān)正確理解和應(yīng)用《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)定的幾個問題”，載于《建筑安全》2002年第4、5期。</p><p>　　[4]周忠玉、陳同存：“按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范

40、》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算初探”，載于《建筑安全》2002年第4期。</p><p>　　[5]牛廣文：“扣件式鋼管腳手架風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算”，載于《建筑安全》2003年第3期</p><p><b>　　出師表</b></p><p><b>　　兩漢：諸葛亮</b></p><p>　　先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂

41、，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。</p><p>　　宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。</p><p>　　侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董

42、允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。</p><p>　　將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。 </p><p>　　親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗

43、不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也。</p><p>　　臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。</p><p>　　先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以

44、來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍，攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于舊都。此臣所以報(bào)先帝而忠陛下之職分也。至于斟酌損益，進(jìn)盡忠言，則攸之、祎、允之任也。</p><p>　　愿陛下托臣以討賊興復(fù)之效，不效，則治臣之罪，以告先帝之靈。若無興德之言，則責(zé)攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自謀，以咨諏善道，察納雅言，深追先帝遺詔。臣不勝受恩感激