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摘要悬挑脚手架在我国现代建筑中广泛应用，本文主要介绍悬挑脚手架的施工设计和应力验算。
关键词悬挑脚手架施工设计应力验算
中图分类号：TU74文献标识码： A
1工程概况
某住宅项目地下部分为2层、地上部分为33层，地上标准层为2.9米，总建筑高度为97.04m。
该项目为剪力墙结构，楼板厚度为100mm、120mm，砼设计强度为C30。
本工程外脚手架搭设采用悬挑式双排钢管脚手架，同时采用钢丝绳卸荷。脚手架沿高度方向采用一次沿四周满搭设的方式，自2层开始悬挑。每6层一挑。
2悬挑式脚手架构造设计
2.1 悬挑脚手架钢梁
2.1.1悬挑脚手架底座采用16#工字钢梁制作，钢梁长度3m，跳出长度1.3m，固定长度1.7m，为挑出长度的1.31倍（大于规范要求的1.25倍）。
2.1.2用于固定工字钢梁的地锚拉环采用Φ16光圆钢筋制作U型，其开口宽度为120mm，外露环内长度为190mm。其锚入钢筋混凝土部分弯钩平直长度300mm，放置于钢筋混凝土楼板底筋上部。
2.1.3固定工字钢梁时，钢梁从封闭的地锚内一次穿过，达到挑出长度后放置平整，然后用对口木楔固定。
2.1.4为防止脚手架立杆从钢梁上滑脱，在工字钢翼缘正中部位焊接定位钢筋，钢筋直径为Φ18（可为HRB400级），钢筋长度为100mm。第一根定位钢筋距离工字钢端部部小于100mm，第二根定位筋按照脚手架设计间距800mm，距离端部定位筋800mm设置。
2.1.5南侧有阳台部分搭设单排架体，工字钢在阳台内侧的楼板或梁上设置地锚，阳台悬挑构件不承受架体重力，并且在前后地锚处的工字钢节点下部垫设木板防止工字钢压在阳台上，使阳台受工字钢的悬挑压力。
2.2卸荷钢丝绳
在悬挑脚手架底层以及距底层15米处分两次卸荷。每一次卸荷均两跨做一处卸荷钢丝绳。卸荷钢丝绳采用在卸荷点上一层锚固的圆钢锚固环固定。卸荷钢丝绳规格为16mm直径。卸荷钢丝绳采用配套卡扣紧固，每处紧固卡扣不少于3个。
2.3脚手架设计搭设高度
本工程各楼自二层开始悬挑，每六层一悬挑，悬挑高度为17.4m。
2.4阳角处搭设：
本工程外立面阴阳角较多，搭设脚手架根据阴阳角不同灵活变化，尤其是在阳角外，工字钢易交错。可将工字钢适当加密，并在工定钢上在立杆处固定两排工字钢，将阳角处的立杆立在外侧工字钢上，可使立杆间距均匀，以防失稳。
3脚手架验算
3.1脚手架参数：
双排脚手架搭设高度为 17.4 m，立杆采用单立杆；
搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为0.8m，立杆的步距为1.5 m；
内排架距离墙长度为0.30 m；
小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 0 根；
采用的钢管类型为 Φ48×3.5；
横杆与立杆连接方式为单扣件；
连墙件布置取三步四跨，竖向间距 4.5 m，水平间距6 m，采用扣件连接；
连墙件连接方式为双扣件；
3.2活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；
同时施工层数:2 层；
3.3风荷载参数
本工程地处河北保定市，基本风压0.4 kN/m2；
风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs 为0.214；
3.4静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1394；
脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.000；
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:6 层；
脚手板类别:木脚手板。
3.5小横杆的计算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
3.5.1均布荷载值计算
小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；
脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×1.5/1=0.525 kN/m ；
活荷载标准值: Q=3×1.5/1=4.5 kN/m；
荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.525+1.4×4.5 = 6.976 kN/m；
3.5.2强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，
计算公式如下:
Mqmax = ql2/8
最大弯矩 Mqmax =6.976×0.82/8 = 0.558 kN·m；
最大应力计算值 σ = Mqmax/W =109.86 N/mm2；
小横杆的最大弯曲应力 σ =109.86 N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！
3.5.3挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
荷载标准值q=0.038+0.525+4.5 = 5.063 kN/m ；
νqmax = 5ql4/384EI
最大挠度 ν = 5.0×5.063×8004/(384×2.06×105×121900)=1.075 mm；
小横杆的最大挠度 1.075 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 800 / 150=5.333 与10 mm，满足要求！
3.5.4大横杆的计算
因为此时大横杆没有受到上部结构传来的力的作用，所以，大横杆不需要进行验算。
3.6 扣件抗滑力的计算
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):
R ≤ Rc
其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×0.8/2=0.015 kN；
脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.8×1.5/2=0.21 kN；
活荷载标准值: Q = 3×0.8×1.5 /2 = 1.8 kN；
荷载的设计值: R=1.2×(0.015+0.21)+1.4×1.8=2.79 kN；
R < 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
3.7 脚手架立杆荷载的计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：
3.7.1每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1394kN/m
NG1 = [0.1394+(0.80×0/2)×0.038/1.50]×17.40 = 2.426kN；
3.7.2脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2
NG2= 0.35×6×1.5×(0.8+0.3)/2 = 1.732 kN；
3.7.3栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0kN/m
NG3 = 0×6×1.5/2 = 0 kN；
3.7.4吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2
NG4 = 0.005×1.5×17.4 = 0.13 kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.289 kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值
NQ = 3×0.8×1.5×2/2 = 3.6 kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.289+ 0.85×1.4×3.6= 9.43 kN；
不考慮风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.289+1.4×3.6=10.186kN；
4结语
悬挑脚手架具有施工简单、工艺成熟、占用空间小等特点，目前已被广泛应用于高层建筑中。悬挑脚手架的施工设计必须严谨科学，做到万无一失，既减少了材料消耗，又安全的实现了使用功能。
关键词悬挑脚手架施工设计应力验算
中图分类号：TU74文献标识码： A
1工程概况
某住宅项目地下部分为2层、地上部分为33层，地上标准层为2.9米，总建筑高度为97.04m。
该项目为剪力墙结构，楼板厚度为100mm、120mm，砼设计强度为C30。
本工程外脚手架搭设采用悬挑式双排钢管脚手架，同时采用钢丝绳卸荷。脚手架沿高度方向采用一次沿四周满搭设的方式，自2层开始悬挑。每6层一挑。
2悬挑式脚手架构造设计
2.1 悬挑脚手架钢梁
2.1.1悬挑脚手架底座采用16#工字钢梁制作，钢梁长度3m，跳出长度1.3m，固定长度1.7m，为挑出长度的1.31倍（大于规范要求的1.25倍）。
2.1.2用于固定工字钢梁的地锚拉环采用Φ16光圆钢筋制作U型，其开口宽度为120mm，外露环内长度为190mm。其锚入钢筋混凝土部分弯钩平直长度300mm，放置于钢筋混凝土楼板底筋上部。
2.1.3固定工字钢梁时，钢梁从封闭的地锚内一次穿过，达到挑出长度后放置平整，然后用对口木楔固定。
2.1.4为防止脚手架立杆从钢梁上滑脱，在工字钢翼缘正中部位焊接定位钢筋，钢筋直径为Φ18（可为HRB400级），钢筋长度为100mm。第一根定位钢筋距离工字钢端部部小于100mm，第二根定位筋按照脚手架设计间距800mm，距离端部定位筋800mm设置。
2.1.5南侧有阳台部分搭设单排架体，工字钢在阳台内侧的楼板或梁上设置地锚，阳台悬挑构件不承受架体重力，并且在前后地锚处的工字钢节点下部垫设木板防止工字钢压在阳台上，使阳台受工字钢的悬挑压力。
2.2卸荷钢丝绳
在悬挑脚手架底层以及距底层15米处分两次卸荷。每一次卸荷均两跨做一处卸荷钢丝绳。卸荷钢丝绳采用在卸荷点上一层锚固的圆钢锚固环固定。卸荷钢丝绳规格为16mm直径。卸荷钢丝绳采用配套卡扣紧固，每处紧固卡扣不少于3个。
2.3脚手架设计搭设高度
本工程各楼自二层开始悬挑，每六层一悬挑，悬挑高度为17.4m。
2.4阳角处搭设：
本工程外立面阴阳角较多，搭设脚手架根据阴阳角不同灵活变化，尤其是在阳角外，工字钢易交错。可将工字钢适当加密，并在工定钢上在立杆处固定两排工字钢，将阳角处的立杆立在外侧工字钢上，可使立杆间距均匀，以防失稳。
3脚手架验算
3.1脚手架参数：
双排脚手架搭设高度为 17.4 m，立杆采用单立杆；
搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为0.8m，立杆的步距为1.5 m；
内排架距离墙长度为0.30 m；
小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 0 根；
采用的钢管类型为 Φ48×3.5；
横杆与立杆连接方式为单扣件；
连墙件布置取三步四跨，竖向间距 4.5 m，水平间距6 m，采用扣件连接；
连墙件连接方式为双扣件；
3.2活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；
同时施工层数:2 层；
3.3风荷载参数
本工程地处河北保定市，基本风压0.4 kN/m2；
风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs 为0.214；
3.4静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1394；
脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.000；
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:6 层；
脚手板类别:木脚手板。
3.5小横杆的计算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
3.5.1均布荷载值计算
小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；
脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×1.5/1=0.525 kN/m ；
活荷载标准值: Q=3×1.5/1=4.5 kN/m；
荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.525+1.4×4.5 = 6.976 kN/m；
3.5.2强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，
计算公式如下:
Mqmax = ql2/8
最大弯矩 Mqmax =6.976×0.82/8 = 0.558 kN·m；
最大应力计算值 σ = Mqmax/W =109.86 N/mm2；
小横杆的最大弯曲应力 σ =109.86 N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！
3.5.3挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
荷载标准值q=0.038+0.525+4.5 = 5.063 kN/m ；
νqmax = 5ql4/384EI
最大挠度 ν = 5.0×5.063×8004/(384×2.06×105×121900)=1.075 mm；
小横杆的最大挠度 1.075 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 800 / 150=5.333 与10 mm，满足要求！
3.5.4大横杆的计算
因为此时大横杆没有受到上部结构传来的力的作用，所以，大横杆不需要进行验算。
3.6 扣件抗滑力的计算
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):
R ≤ Rc
其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×0.8/2=0.015 kN；
脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.8×1.5/2=0.21 kN；
活荷载标准值: Q = 3×0.8×1.5 /2 = 1.8 kN；
荷载的设计值: R=1.2×(0.015+0.21)+1.4×1.8=2.79 kN；
R < 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
3.7 脚手架立杆荷载的计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：
3.7.1每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1394kN/m
NG1 = [0.1394+(0.80×0/2)×0.038/1.50]×17.40 = 2.426kN；
3.7.2脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2
NG2= 0.35×6×1.5×(0.8+0.3)/2 = 1.732 kN；
3.7.3栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0kN/m
NG3 = 0×6×1.5/2 = 0 kN；
3.7.4吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2
NG4 = 0.005×1.5×17.4 = 0.13 kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.289 kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值
NQ = 3×0.8×1.5×2/2 = 3.6 kN；
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.289+ 0.85×1.4×3.6= 9.43 kN；
不考慮风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.289+1.4×3.6=10.186kN；
4结语
悬挑脚手架具有施工简单、工艺成熟、占用空间小等特点，目前已被广泛应用于高层建筑中。悬挑脚手架的施工设计必须严谨科学，做到万无一失，既减少了材料消耗，又安全的实现了使用功能。