脚手架工程悬挑斜拉式.docx

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脚手架工程悬挑斜拉式

外墙脚手架施工方案范例三

（悬挑斜拉式）

1工程概况

1.1工程设计概况

某住宅工程，建筑面积17200m2，地下1层，地上26层，建筑物长74m，宽14.5m,标准层高2.65m,总高度68.9m。

外装饰为ZL保温砂浆粉刷+外墙涂料。

本工程外脚手架用于结构施工时的外防护和外装饰施工时的操作脚手。

1.2外脚手架搭设方案的选定

由于本工程总高度较高，为了在地下室基坑回填完成之前连续进行上部结构的施工，为节约成本，本工程外墙脚手架选用悬挑梁加斜拉筋的方式搭设不落地脚手架，即：

在地下室顶板施工完成以后，从地下室基坑底先搭设落地脚手架，满足一层框架结构的施工，从二层楼面开始采用［14槽钢（或I12.6工字钢）加Φ16斜拉钢筋（或6×19Φ17-1400钢丝绳）作悬挑支架，在悬挑支架上搭设脚手架。

悬挑支架体系行成后，即可拆除二层楼面以下的落地脚手架，进行基坑回填施工。

每14步高（25m左右）设一悬挑斜拉层。

两个悬挑斜拉层之间相互脱离，在满足施工要求以后可以单独将某一悬挑斜拉层提前拆除。

1.3依据标准：

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001），《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），《钢结构设计规范》（GB50017-2003），《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

图

（1）：

脚手架平面布置图

图

（2）：

脚手架剖面图

2悬挑斜拉支架钢管扣件脚手架的搭设方法

2.1悬挑斜拉支架的搭设方式：

在浇注悬挑支架和斜拉锚固点所在层的结构梁板时，按脚手架立管的分布位置埋设悬挑槽钢的固定锚栓和斜拉锚固吊环，其构造形式如图（3）、（4）所示；在悬挑层砼强度小于C20时,安装悬挑槽钢时应将悬挑端支撑在底层的落地式脚手架上或另加临时斜撑（拉杆），然后在悬挑槽钢上搭设钢管脚手架。

按照设计计算，当悬挑层砼强度大于C20以后,可拆除槽钢悬挑端部的下支撑件，在斜拉体系没有形成之前，悬挑架上搭设的高度不超过3步高，可以满足架体的整体稳定安全要求。

在斜拉体系形成之后，并在斜拉锚固层的混凝土强度大于C20以后，整个悬挑层的脚手架可以满足架体的整体稳定安全要求。

a

b

图（3）

图（4）

2.2脚手架架体搭设要求：

采用Φ48×3.5脚手钢管搭设双排脚手架，脚手架宽1000mm，立管间距1500mm，内排立管距建筑物外表面300mm，步高1800mm，每一悬挑层在高度方向共14步,总高25.2m。

脚手架与建筑物之间每层每4500mm设一个拉结点（小于二步三跨），上下层错开，呈梅花形布置，外侧在每步的300mm和1000mm高度处各设一道拦杆。

内侧立管与建筑物之间的空隙隔步设置250宽的密眼安全网。

外立面每6根立管（5跨）之间设一道十字剪刀撑（注：

规范6.6.2条）。

外侧张挂立式密眼安全网。

2.3搭设步骤：

预埋锚定件→安装悬挑槽钢→立杆→底步小横杆→底步大横杆→铺竹笆→栏杆→第2~4步小横杆→第2~4步大横杆→铺竹笆→栏杆→安装拉结点→剪刀撑→安全网→隔板（网）→安装斜拉体系→上部各步小横杆→上部各步大横杆→栏杆→铺竹笆→安装拉结点→剪刀撑→安全网→隔板（网）

3脚手架的强度及稳定性验算

考虑每一悬挑斜拉层脚手架高度为14步,计25.2m。

3.1荷载计算:

1）均布施工荷载QK

结构用脚手架两步同时使用，QK=1.50×1×3×2=9KN

2）恒载：

（1）脚手架竹笆自重GK1

GK1=1.50×1×0.05×14=1.05KN

（2）托管、大小横管、扣件自重GK2

GK2=（1.50×4+1.5）×0.0384×14+0.0132×6×14=5.14KN

（3）脚手架立杆自重GK3

GK3=25.2×0.0384+4×0.0184=1.04KN

（4）栏杆、踢脚管、扣件：

GK4=（1.50×0.0384×2+0.0132×2）×14=1.98KN

（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2

GK5=0.003×1.5×25.2=0.113KN

（6）剪刀撑重：

3）风荷载：

WK=0.7μZμSW0

W0基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得：

南通地区基本风压W0=0.45KN/m2

B类地面粗糙度28m高度μZ=1.39，（第二悬挑层的高度）

μS=1.3ψ=1.3（ψ网+ψ框）

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001得

ψ框=0.089，密目安全网挡风系数ψ网=1.2×0.5=0.6

μS=1.3×（0.6+0.089）=0.896

故风荷载标准值：

WK=0.7μZμSW0=0.7×1.39×0.896×0.45=0.392KN/m2

3.2立管内力计算:

1）立杆轴向力计算

不组合风荷载时（外侧立管内力）:

N=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=1.4×9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04+1.98+0.113+0.595]

=14.49KN

组合风荷载时（外侧立管内力）:

N=0.85×1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5]

=0.85×1.4×9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04+1.98+0.113+0.595]

=13.54KN

2）由风荷载产生的立杆段弯矩设计值:

MW=0.85×1.4MWK=0.85×1.4WKLah2/10

=0.85×1.4×0.392×1.5×1.82/10=0.227KN-m

3.3立杆稳定性验算

计算细长比K取1.155,计算长度系数μ=1.5（连墙件二步三跨）

计算细长比:

λ=kμh/i=1.155×1.5×1.8/0.0158=197.4（规范5.3.3式）

则稳定系数φ=0.186

不组合风荷载时：

N/φA=14.49×103/（0.186×489）=159.3N/mm2＜[f]=205N/mm2

可以满足要求。

组合风荷载时：

单立管：

N/φA+M/W=13.54×103/（0.186×489）+0.227×106/（5.08×103）

=193.5N/mm2＜[f]=205N/mm2

可以满足要求。

3.4连墙杆验算

风压高度变化系数68m处μZ=1.842

WK=0.7μZμSW0=0.7×1.842×0.888×0.45=0.515KN/m2

风荷载产生的连墙杆轴力设计值:

N1W=1.4WKAW=1.4×0.515×1.8×2×1.5×2=7.79KN

架体平面外产生的轴向力N0=5KN,所以连墙杆轴向力设计值:

N1=N1W+N0=7.79+5=12.79KN

连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=12.79KN＜2RC=16KN

连墙杆应根据楼层高度按不大于二步二跨的间距梅花型布置可以满足要求,

风压高度变化系数55m处μZ=1.72

WK=0.7μZμSW0=0.7×1.72×0.888×0.45=0.481KN/m2

风荷载产生的连墙杆轴力设计值:

N1W=1.4WKAW=1.4×0.481×1.8×2×1.5×3=10.91KN

架体平面外产生的轴向力N0=5KN,所以连墙杆轴向力设计值:

N1=N1W+N0=10.91+5=15.91KN

连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=15.91KN＜2RC=16KN

标高55m以下的连墙杆应根据楼层高度按不大于二步三跨的间距梅花型布置可以满足要求,

连墙杆构造如图（5）所示。

图（5）。

3.5悬挑支架载力计算

3.5.1搭设3步高，斜拉杆未安装时

1）均布施工荷载QK

结构用脚手架两步同时使用，QK=1.50×1×3×2=9KN

2）恒载：

（1）脚手架竹笆自重GK1

GK1=1.50×1×0.05×3=0.23KN

（2）托管、大小横管、扣件自重GK2

GK2=（1.50×4+1.5）×0.0384×3+0.0132×6×3=1.10KN

（3）脚手架立杆自重GK3

GK3=6×0.0384=0.23KN

（4）栏杆、踢脚管、扣件：

GK4=（1.50×0.0384×2+0.0132×2）×3=0.43KN

（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2

GK5=0.003×1.5×5.4=0.024KN

（6）剪刀撑重：

3）风荷载：

WK=0.7μZμSW0

W0基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得：

南通地区基本风压W0=0.45KN/m2

B类地面粗糙度28m高度μZ=1.39，（第二悬挑层的高度）

μS=1.3ψ=1.3（ψ网+ψ框）

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001得

ψ框=0.089，密目安全网挡风系数ψ网=1.2×0.5=0.6

μS=1.3×（0.6+0.089）=0.896

故风荷载标准值：

WK=0.7μZμSW0=0.7×1.39×0.896×0.45=0.392KN/m2

4）立管轴力计算:

不组合风荷载时:

外侧立管内力：

N1=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=1.4×9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23+0.43+0.024+0.13]

=8.07KN

内侧立管内力：

N2=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3]

=1.4×9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23]

=7.37KN

组合风荷载时（外侧立管内力）:

外侧立管内力：

N1=0.85×1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=0.85×1.4×9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23+0.43+0.024+0.13]

=7.13KN

内侧立管内力：

N2=0.85×1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK35]

=0.85×1.4×9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23]

=6.43KN

5）挑梁计算:

取N1=8.07KN，N2=7.37KN计算挑架内力

计算简图如图（6）所示。

斜拉杆未装之时F=0

图（6）

R2=[N1×（0.3+1.0）+N2×0.3]/0.5

=[8.07×（0.3+1.0）+7.37×0.3]/0.5

=25.40KN

R1=R2+N1+N2=25.40+8.07+7.37=40.84KN

挑梁最大弯矩Mmax=N1×（0.3+1.0）+N2×0.3

=8.07×（0.3+1.00）+7.37×0.3

=12.7KN-m

挑梁最大剪力Qmax=25.40KN

挑梁最大正应力（I12.6工字钢梁）:

σmax=Mmax/γW=12.7×106/（1.05×77.5×103）=156.07N/mm2＜215N/mm2

[挑梁最大正应力（[12.6槽钢梁）:

σmax=Mmax/γW=12.7×106/（1.05×62.1×103）=194.8N/mm2＜215N/mm2]

满足要求。

挑梁最大剪切应力（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）:

τmax=QmaxS/ItW=25.4×103×45.2×103/（488×104×5）=47.05N/mm2＜125N/mm2

[挑梁最大剪切应力（当选用[12.6槽钢梁作为挑梁时）:

τmax=QmaxS/ItW=25.4×103×36.4×103/（391×104×5.5）=43N/mm2＜125N/mm2]

满足要求。

挑梁的整体稳定验算:

σmax=Mmax/φbW≤f

稳定性系数确定1（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）

由规范GBJ17-88附表1.3查得

由附表1.2查得

σmax=12.47×106/（0.913×77.5×103）=176.2N/mm2＜215N/mm2

满足要求。

[

稳定性系数确定2（当选用[12.6槽钢梁作为挑梁时）

由规范GBJ17-88附加1.2式得

查附表1.2查得

σmax=12.47×106/（0.872×62.1×103）=230N/mm2＞215N/mm2

不能满足整体稳安的要求,因此当选用[12.6槽钢作为挑梁时,在斜拉筋未起作用之前,应在挑梁端部下面设临时斜撑,临时斜撑可采用Φ48×3.5脚手架钢管,一端支撑在下一层结构梁面上,一端支撑在挑梁的端部下侧。

稳定性系数确定2（当选用[14a槽钢梁作为挑梁时）

由规范GBJ17-88附加1.2式得

查附表1.2查得

σmax=12.47×106/（0.885×80.5×103）=175N/mm2＜215N/mm2

满足要求。

]

挑梁锚固端验算:

R2=25.4KN

取2Φ14锚固螺栓

锚固螺栓的抗拉应力:

扣除丝扣后的锚固螺栓净搞拉面积:

A=115.4mm2

σmax=R2/A=25.4×103/（115.4×2）=110N/mm2＜170N/mm2

满足要求。

100厚C20砼楼板抗冲切验算:

锚固端楼板承受的冲切力FL=25.4KN

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中式7.7.1-1

βh=1,ft=1.1N/mm2

σpc.m=0,

η1=0.4+1.2/βs,βs=100/14=7.14

η1=0.4+1.2/βs=0.568

η2=0.5+αsh0/（4um）,αs=40,um=（200+100）×2=600mm,h0=85mm

η2=0.5+40×75/（4×600）=1.73,取η=0.568计算,

可以满足要求。

（注：

楼板的抗冲切力随锚筋作用于楼板的面积增加而增大）

3.5.2搭设14步高，斜拉杆已安装时（悬挑斜拉梁力学计算简图见图（7））

图（7）

由架体立杆计算得:

不组合风荷载时（外侧立管内力）:

N1=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=1.4×9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04+1.98+0.113+0.595]

=14.49KN

N2=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3]

=1.4×9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04]

=11.26KN

不计R2作用,R2=0,则（由于斜拉筋是柔性结构,与R2不能同时起作用,所以在实际应用过程中,应对斜拉筋施加一定的预应力,使R2=0,）

F=（14.49×1.3+11.26×0.3）/1.3sin62°=19.35KN

R1=（14.49+11.26）-19.35sin62°=8.66KN

Qmax=8.66KN

Mmax=8.66×0.3=2.60KN-m

由上计算可知,挑梁的内力均小于未设斜拉之前的内力（Mmax=12.7KN-m,Qmax=25.40KN）,故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。

斜拉筋计算:

当采用Φ16钢筋时,A=156.7mm2,（考虑丝扣）

б=F/A=19.35×103/156.7=123KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

[当采用6×19Φ17-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力

[Fg]=αFg/K=0.85×151/6=21.39KN＞19.35KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）]

满足要求。

当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：

取-50×6钢板，螺栓孔径D=20，钢板抗拉净面积A=30×6=180mm2

钢板应力б=19.35×103/180=107N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

锚固螺栓验算：

取Φ16的预埋螺栓，其单面抗剪设计值N=82Л×130=26.1KN，

锚固螺栓的实际最大剪力Q=19.35×103×sin62°=17.09KN＜26.1KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=19.35×103×con62°=9.08KN

锚固螺栓应力б=9080/156.7=57.95N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）b所示

[当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：

取Φ16钢筋作吊环，A=162×3.14/4=201.06mm2

吊环拉应力б=19.35×103/（2×201.06）=48.1N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）a所示]

3.6悬挑支架载力计算（阳台部位）

阳台部位在悬挑梁的内外立管位置各用一根斜拉筋（或钢丝绳），受力简图台图（8）所示。

斜拉筋吊拉于上一层阳台内侧的混凝土梁内。

此时由于斜拉筋是柔性的，其延伸率较大，施工时必须施加预应力，使脚手架传递的荷载直接由两根斜拉筋承担，因此不考虑R1、R2的作用，仅需计算斜拉筋和吊环的受力，挑梁可以不计算。

图（8）

不计R1、R2作用,R1=R2=0,则

F1=14.49/sin40°=22.54KN

F2=11.26/sin50°=16.00KN

斜拉筋计算:

当采用Φ16钢筋时,A=156.7mm2,（考虑丝扣）

б=F/A=22.54×103/156.7=143.8KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

[当采用6×19Φ18.5-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力

[Fg]=αFg/K=0.85×180/6=25.5KN＞22.54.35KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）满足要求。

]

当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：

取-50×6钢板，螺栓孔径D=20，钢板抗拉净面积A=30×6=180mm2

钢板应力б=22.54.35×103/180=125N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

锚固螺栓验算：

取Φ16的预埋螺栓，其单面抗剪设计值N=82Л×130=26.1KN，

锚固螺栓的实际最大剪力Q=22.54×103×sin40°=14.49KN＜26.1KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=22.54×103×con40°=17.27KN

锚固螺栓应力б=17270/156.7=110.2N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）b所示

[当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：

取Φ18钢筋作吊环，A=182×3.14/4=254.34mm2

吊环拉应力б=22.54×103/（2×254.34）=44.3N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）a所示。

]

3.7悬挑支架载力计算（转角部位）

转角部位搭设14步高，斜拉杆已安装时,转角处杆件布置如图（9）所示，悬挑斜拉梁力学计算简图见图（10）

图（9）

图（10）

转角挑架受力计算:

1）均布施工荷载QK

结构用脚手架两步同时使用，QK1=（3.50+2.5）/2×0.5×3×2=9KN（外立管）

QK2=（1.50+2.5）/2×0.5×3×2=6KN（内立管）

2）恒载：

（1）脚手架竹笆自重GK1

GK11=（3.50+2.5）/2×0.5×0.05×14=1.05KN（外立管）

GK12=（1.50+2.5）/2×0.5×0.05×14=0.7KN（内立管）

（2）托管、大小横管、扣件自重GK2

GK21=（1.75×3+0.75+1.5×2/2+1.9/2）×0.0384×14+0.0132×9×14=6.21KN（外立管）

GK22=（1.75×3+0.75+1.5×2/2+1.9/2）×0.0384×14+0.0132×9×14=6.21KN（内立管）

（3）脚手架立杆自重GK3

GK31=（25.2×0.0384+4×0.0184）×3=3.12KN（外立管）

GK32=25.2×0.0384+4×0.0184=1.04KN（内立管）

（4）栏杆、踢脚管、扣件：

GK4=（3.50×0.0384×2+0.0132×6）×14=4.87KN（外立管）

（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2

GK5=0.003×3.5×25.2=0.265KN

（6）剪刀撑重：

（按1.5距剪刀撑自重推算）

不组合风荷载时（外侧立管内力）:

N1=1.4QK1+1.2[GK11+GK21+GK31+GK4+GK5+GK6]

=1.4×9+1.2[1.05+6.21+3.12+4.87+0.265+1.39]

=32.89KN

N2=1.4QK2+1.2（GK12+GK22+GK32）

=1.4×6+1.2（0.7+6.21+1.04）

=17.94KN

不计R2作用,R2=0,则（由于斜拉筋是柔性结构,与R2不能同时起作用,所以在实际应用过程中,应对斜拉筋施加一定的预应力,使R2=0,）

F=（32.89×1.838+17.94×0.424）/（1.838sin53.1°）=46.3KN

R1=（32.89+17.94）-46.3sin53.1°=13.8KN

Qmax=13.8KN

Mmax=13.8×0.424=5.85KN-m

由上计算可知,挑梁的内力均小于3.5.1节未设斜拉之前的内力（Mmax=12.7KN-m,Qmax=25.40KN）,故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。

斜拉筋计算:

当采用Φ22钢筋时,A=303.4mm2,（考虑丝扣）

б=F/A=46.3×103/303.4=152.6KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

[当采用6×19Φ18.5-1400钢丝绳2根时,钢丝绳的容许拉力

[Fg]=αFg/K=0.85×180×2/6=51KN＞46.3KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）。

注意：

为确保2根钢丝绳受力一致，应采用1整根钢丝绳在吊环与钢梁之间穿2道的方法。

]

满足要求。

当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：

取-55×8钢板，螺栓孔径D=25，钢板抗拉净面积A=30×8=240mm2

钢板应力б=46.3×103/240=192.9N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

锚固螺栓验算：

取Φ20的预埋螺栓，其单面抗剪设计值[Q]=102Л×130=40820N，

锚固螺栓的实际最大剪力Q=46.3×103×sin53.1°=37.03KN＜40.82KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=46.3×103×con53.1°=27.8KN

锚固螺栓应力б=27.8×103/244.8=113.56N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

[当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：

取Φ25钢筋作吊环，A=252×3.14/4=490.6mm2

吊环拉应力б=46.3×103/（2×490.6）=47.19N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

或取2个Φ18钢筋作吊环，A=182×3.14×2/4=508.68mm2

吊环拉应力б=46.3×103/（2×508.68）=45.51N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

]

4悬挑式钢管扣件脚手架的搭设要求

4.1脚手架搭设前应向搭设人员及使用人员做好脚手架施工方案的交底；对脚手架所用钢管、扣件、安全网等认真组织检查验收，经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐