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摘要：以某工程为背景，介绍其外墙脚手架搭设方案，包括对脚手架进行详细阐述和安全计算，并根据计算进一步优化了脚手架的搭设，从而节约了工程成本，提高了效率，同时又为后续施工创造了条件，还保证了安全，达到了既经济又安全的目的。
关键词：悬挑外脚手架、经济、安全、合理
TU731.2
1工程概况
某工程建筑面积为131150m2,短肢剪力墙结构，主楼基础为承台基础，基础埋深5.0m，地上十八层，室内外高差0.6m，1～18层层高2.9m，建筑总高度为53.4m。为了满足主体结构施工以及外墙外立面的装修等后续的安全防护，制订了相应的脚手架搭设方案，具体方案为：二层向上采用普通型钢悬挑脚手架，2～14层每六层悬挑一次，六层转换1次，卸荷1次，即2～8层、9～14层。15以上层悬挑一次，卸荷一次，共悬挑3次。
2悬挑外架搭设
挑架钢梁选用16#工字钢，工字钢的一端固定于楼层板面预埋件上(有剪力墙的部位在楼层结合处的墙上预留200×200的方洞)，里2/3，外1/3，另一端用Ф14钢丝绳(6×l9)及花蓝螺杆(1OT、Ф24、CO型)斜拉在上层剪力墙上或框架梁上(留洞和预埋件)。钢挑梁纵向排距等分均匀，间距为1.5m，外架立杆支撑于钢梁上，在立杆支撑点的钢梁上焊接外径为D28钢筋(长100mm～150mm)用于嵌固立杆。
立杆横向间距0.9m，纵向间距1.5m，内侧立杆距建筑物外边缘0.35m，大横杆步距1.8m，每个主节点处有小横杆，铺架板时，小横杆间距不大于1.0m。为了防止外架外倾，外架与建筑物边柱每层沿水平方向每4.0m～7.0m设置一道刚性拉撑杆。小横杆设在立杆和大横杆交点处，用扣件与大横杆或立杆坚固，小横杆伸出大横杆外不少于150mm，小横杆靠墙一端离开墙面不大于100mm．在操作层相邻立杆之间根据需要加设1～2根小横杆。悬挑臂根部在混凝土内埋入两个Ф16的卡环进行加固。在悬挑工字钢的外端头焊Ф16钢筋环，用钢丝绳连接槽钢处于两端担置状态。
剪刀撑在脚手架每面连续设置，剪刀撑联系5～6根立杆，斜杆与地面夹角为45°～60°。操作层上满铺脚手板。在外侧设置650mm高钢管护栏、一道挡脚板和立网围护，底层设置隔离层防护和随操作层的防护安全平网。
埋设工字钢吊环时，先在结构地面放样。使其间距均匀，吊环接通线复核，使其整个在一个水平线。搭设立杆、横杆时，吊垂线和拉通线，保证架体整齐。相邻立杆、横杆的接头位置应错开。转角应做成井字形，并用钢丝绳进行拉结，以防止下沉。外架所有工字钢按三层配制，铁件埋设3层。
3悬挑外架计算
3.1参数信息:
3.1.1脚手架参数
脚手架采用单排脚手架，横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭設高度为17.4米，立杆采用单立管，其搭设尺寸为：纵距1.50米，横距1.05米，步距1.80米。小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根。采用的钢管类型为Φ48×3.0。连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米,采用扣件连接。
3.1.2荷载参数
施工均布荷载为3.0kN/m2，脚手板自重标准值0.35kN/m2。栏杆、挡脚板自重为0.14kN/m2，安全设施及安全网、挡风板自重为0.005kN/m2。
3.2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。考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置(验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载)。
3.3大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。
3.4扣件抗滑力的计算:
按照扣件抗滑承载力系数1.00，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(规范5.2.5):R≤Rc
Rc为扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN。
R为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=0.033×1.050×3/2=0.052kN
大横杆的自重标准值P2=0.033×1.500=0.050kN
脚手板的荷载标准值P3=0.350×1.050×1.500/2=0.276kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.363kN
荷载的计算值R=1.2×0.052+1.2×0.050+1.2×0.276+1.4×2.363=3.761kN
单扣件抗滑承载力的设计计算R<=8.00满足要求!
3.5脚手架荷载标准值:
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：
3.6立杆的稳定性计算:
3.7连墙件的计算:
3.8悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点。本工程中，脚手架立杆距离墙为Lb=1050mm，支拉斜杆的支点距离墙体Lc=1500mm，锚固长度Lm=4000mm，水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面抵抗矩W=141.00cm3，截面积A=26.10cm2。
受脚手架集中荷载P=1.2×3.26+1.4×4.73=10.53kN
水平钢梁自重荷载q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/m
悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m)
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为
R1=6.913kN,R2=15.250kN,R3=0.251kN
最大弯矩Mmax=3.086kN.m
抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=3.086×106/(1.05×141000.0)+2.074×1000/2610.0=21.638N/mm2，抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
3.9悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
Φb按照要求查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到：其值为0.929
经过计算得到强度σ=3.09×106/(0.929×141000.00)=23.56N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算σ<[f]=215,满足要求!
3.10拉杆的受力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为
RU1=7.217kN
3.11拉杆的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU取最大值进行计算，为Ru=7.217kN
3.12锚固段与楼板连接的计算:
4结束语
本工程悬挑脚手架方案经计算，支架刚度及强度满足要求，保证了正常安全施工。由于采用了悬挑脚手架，方便了室外回填土、外墙贴砖、地下室外墙防水等施工，节约了设施和材料的一次性投入，保证了连续施工。室外回填土约为20000m3，按50人每人每天回填10m3计算，共计节约工期40天，与同期同类项目工程月现场经费15万元相比，共节约20万元。
参考文献：
[1]JGJ130-2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S]。
[2]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)。
[3]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
[4]建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社，2003，9。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：悬挑外脚手架、经济、安全、合理
TU731.2
1工程概况
某工程建筑面积为131150m2,短肢剪力墙结构，主楼基础为承台基础，基础埋深5.0m，地上十八层，室内外高差0.6m，1～18层层高2.9m，建筑总高度为53.4m。为了满足主体结构施工以及外墙外立面的装修等后续的安全防护，制订了相应的脚手架搭设方案，具体方案为：二层向上采用普通型钢悬挑脚手架，2～14层每六层悬挑一次，六层转换1次，卸荷1次，即2～8层、9～14层。15以上层悬挑一次，卸荷一次，共悬挑3次。
2悬挑外架搭设
挑架钢梁选用16#工字钢，工字钢的一端固定于楼层板面预埋件上(有剪力墙的部位在楼层结合处的墙上预留200×200的方洞)，里2/3，外1/3，另一端用Ф14钢丝绳(6×l9)及花蓝螺杆(1OT、Ф24、CO型)斜拉在上层剪力墙上或框架梁上(留洞和预埋件)。钢挑梁纵向排距等分均匀，间距为1.5m，外架立杆支撑于钢梁上，在立杆支撑点的钢梁上焊接外径为D28钢筋(长100mm～150mm)用于嵌固立杆。
立杆横向间距0.9m，纵向间距1.5m，内侧立杆距建筑物外边缘0.35m，大横杆步距1.8m，每个主节点处有小横杆，铺架板时，小横杆间距不大于1.0m。为了防止外架外倾，外架与建筑物边柱每层沿水平方向每4.0m～7.0m设置一道刚性拉撑杆。小横杆设在立杆和大横杆交点处，用扣件与大横杆或立杆坚固，小横杆伸出大横杆外不少于150mm，小横杆靠墙一端离开墙面不大于100mm．在操作层相邻立杆之间根据需要加设1～2根小横杆。悬挑臂根部在混凝土内埋入两个Ф16的卡环进行加固。在悬挑工字钢的外端头焊Ф16钢筋环，用钢丝绳连接槽钢处于两端担置状态。
剪刀撑在脚手架每面连续设置，剪刀撑联系5～6根立杆，斜杆与地面夹角为45°～60°。操作层上满铺脚手板。在外侧设置650mm高钢管护栏、一道挡脚板和立网围护，底层设置隔离层防护和随操作层的防护安全平网。
埋设工字钢吊环时，先在结构地面放样。使其间距均匀，吊环接通线复核，使其整个在一个水平线。搭设立杆、横杆时，吊垂线和拉通线，保证架体整齐。相邻立杆、横杆的接头位置应错开。转角应做成井字形，并用钢丝绳进行拉结，以防止下沉。外架所有工字钢按三层配制，铁件埋设3层。
3悬挑外架计算
3.1参数信息:
3.1.1脚手架参数
脚手架采用单排脚手架，横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭設高度为17.4米，立杆采用单立管，其搭设尺寸为：纵距1.50米，横距1.05米，步距1.80米。小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根。采用的钢管类型为Φ48×3.0。连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米,采用扣件连接。
3.1.2荷载参数
施工均布荷载为3.0kN/m2，脚手板自重标准值0.35kN/m2。栏杆、挡脚板自重为0.14kN/m2，安全设施及安全网、挡风板自重为0.005kN/m2。
3.2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。考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置(验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载)。
3.3大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。
3.4扣件抗滑力的计算:
按照扣件抗滑承载力系数1.00，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(规范5.2.5):R≤Rc
Rc为扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN。
R为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=0.033×1.050×3/2=0.052kN
大横杆的自重标准值P2=0.033×1.500=0.050kN
脚手板的荷载标准值P3=0.350×1.050×1.500/2=0.276kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.363kN
荷载的计算值R=1.2×0.052+1.2×0.050+1.2×0.276+1.4×2.363=3.761kN
单扣件抗滑承载力的设计计算R<=8.00满足要求!
3.5脚手架荷载标准值:
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：
3.6立杆的稳定性计算:
3.7连墙件的计算:
3.8悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部分脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点。本工程中，脚手架立杆距离墙为Lb=1050mm，支拉斜杆的支点距离墙体Lc=1500mm，锚固长度Lm=4000mm，水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4，截面抵抗矩W=141.00cm3，截面积A=26.10cm2。
受脚手架集中荷载P=1.2×3.26+1.4×4.73=10.53kN
水平钢梁自重荷载q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/m
悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m)
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为
R1=6.913kN,R2=15.250kN,R3=0.251kN
最大弯矩Mmax=3.086kN.m
抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=3.086×106/(1.05×141000.0)+2.074×1000/2610.0=21.638N/mm2，抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
3.9悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
Φb按照要求查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B得到：其值为0.929
经过计算得到强度σ=3.09×106/(0.929×141000.00)=23.56N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算σ<[f]=215,满足要求!
3.10拉杆的受力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为
RU1=7.217kN
3.11拉杆的强度计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU取最大值进行计算，为Ru=7.217kN
3.12锚固段与楼板连接的计算:
4结束语
本工程悬挑脚手架方案经计算，支架刚度及强度满足要求，保证了正常安全施工。由于采用了悬挑脚手架，方便了室外回填土、外墙贴砖、地下室外墙防水等施工，节约了设施和材料的一次性投入，保证了连续施工。室外回填土约为20000m3，按50人每人每天回填10m3计算，共计节约工期40天，与同期同类项目工程月现场经费15万元相比，共节约20万元。
参考文献：
[1]JGJ130-2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S]。
[2]《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)。
[3]《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
[4]建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社，2003，9。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。