浅析悬挑式脚手架的计算与构造

姚健平

（无锡城市职业技术学院建筑与环境工程学院，214000）

浅析悬挑式脚手架的计算与构造

姚健平

（无锡城市职业技术学院建筑与环境工程学院，214000）

悬挑式脚手架工程属于危险性较大的分部分项工程范围，通过对某实际工程悬挑式脚手架的计算和构造分析，以防范和遏制建筑施工生产安全事故的发生。

悬挑式脚手架；型钢悬挑梁；抗弯强度；整体稳定性

1. 引言

建设工程的施工安全问题，直接关系到人民群众的生命财产安全，受到社会的广泛关注。随着高层建筑日益增多，建筑结构日趋复杂，脚手架在搭设、施工、使用中作业危险因素多，极易发生伤亡事故。从建设部到各级地方主管部门、从施工单位到项目部、从行业内到行业外，关爱生命、关注安全一直是工作的主旋律。

2 .悬挑式脚手架的计算规定

为进一步规范和加强对危险性较大的分部分项工程安全管理，积极防范和遏制建筑施工生产安全事故的发生，住房和城乡建设部印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号，悬挑式脚手架工程属于危险性较大的分部分项工程范围，施工单位应当在危险性较大的分部分项工程施工前编制专项方案；架体高度20m及以上悬挑式脚手架工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，施工单位应当组织专家对专项方案进行论证。

悬挑式脚手架的计算是悬挑式脚手架专项方案中的内容之一，《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中对悬挑式脚手架的计算及构造要求作出了明确的规定，规范中推荐以双轴对称截面钢梁做悬挑梁结构。悬挑脚手架的搭设高度不超过20米，悬挑梁截面高度不应小于160mm。每个型钢悬挑梁外端宜设置钢丝绳或钢拉杆与上一层建筑结构斜拉结，钢丝绳、钢拉杆作为附加保险措施，不参与悬挑钢梁受力计算。悬挑梁尾端应在两处及以上固定于钢筋混凝土梁板结构上。锚固型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或锚固螺栓直径不宜小于16m m。

挑梁结构及其锚固的验算内容：悬挑梁的强度；悬挑梁的挠度；当无有效支撑体系时悬挑梁的稳定性；悬挑梁锚固段压点处U型钢筋拉环或螺栓的强度；压点处楼板承受锚固负弯矩时的抗弯强度；悬挑梁前端支点下混凝土梁（板）的承载力。

型钢悬挑梁的抗弯强度计算公式：

型钢悬挑梁的整体稳定性验算公式：

锚固型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或螺栓的强度计算公式：

3、 悬挑式脚手架的构造要求

（1）U型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。U型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧。型钢悬挑梁固定端应采用2个（对）及以上U型钢筋拉环或锚固螺栓与梁板固定，U型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置，并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固，其锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中钢筋锚固的规定。

（2）当型钢悬挑梁与建筑结构采用螺栓钢压板连接固定时，钢压板尺寸不应小于100mm×10mm（宽×厚）；当采用螺栓角钢压板连接时，角钢的规格不应小于63mm×63mm×6mm。

（3）型钢悬挑梁悬挑端应设置能使脚手架立杆与钢梁可靠固定的定位点，定位点离悬挑梁端部不应小于100mm。锚固位置设置在楼板上时，楼板的厚度不宜小于120mm。如果楼板的厚度小于120mm应采取加固措施。

（4）悬挑钢梁前端应采用吊拉卸荷，吊拉卸荷的吊拉构件有刚性的，也有柔性的，如果使用钢丝绳，其直径不应小于14m m，使用预埋吊环其直径不宜小于20m m（或计算确定），预埋吊环应使用HPB235级钢筋制作。钢丝绳卡不得少于3个。

（5）悬挑钢梁悬挑长度一般情况下不超过2m能满足施工需要，但在工程结构局部有可能满足不了使用要求，局部悬挑长度不宜超过3米。大悬挑另行专门设计及论证。

（6）在建筑结构角部，钢梁宜扇形布置；如果结构角部钢筋较多不能留洞，可采用设置预埋件焊接型钢三角架等措施。悬挑钢梁支承点应设置在结构梁上，不得设置在外伸阳台上或悬挑板上，否则应采取加固措施。定位点可采用竖直焊接长0.2m、直径25mm-30mm的钢筋或短管等方式。

（7）悬挑梁间距应按悬挑架架体立杆纵距设置，每一纵距设置一根。（不允许有连梁），悬挑架的外立面剪刀撑应自下而上连续设置。锚固悬挑梁的主体结构混凝土实测强度等级不得低于C20。

4、 工程实例

4.1工程概述

某科技工业园一期建设项目办公楼楼，建筑面积16275平方米（其中含地下室987平方米、架空层656平方米），主体为全现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。根据工程特点，工程采用工字钢悬挑脚手架和落地式脚手架相结合，外脚手架搭设总高度62.00M，主体、装修施工脚手架均采用￠48钢管扣件式全封闭脚手架。其中，8层（24.85M标高）以下采用双排落地钢管脚手架，搭设高度25 M；8层以上、12层楼面以下（24.85～44.35M标高）采用悬挑式双排单钢管脚手架，搭设高度19.80M；12层楼面以上至屋面（44.35～60M标高）采用悬挑式双排单钢管脚手架，搭设高度17.65M。

4.2 脚手架搭设

脚手架立杆纵向间距1.5m。脚手架立杆排距（横向间距）1.00m。脚手架大横杆步距每步高1.8m。立杆顶端高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。纵向水平杆设置在立杆内侧，其长度不宜小于3跨。外架子按立杆与大横杆交点处设置小横杆，两端固定在立杆，以形成空间结构整体受力。脚手架外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置。作业层脚手板应铺满、铺稳，离开墙面120～150mm；脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式安全网封闭，且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。连墙件宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm，从底层第一步纵向水平杆处开始设置，采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。脚手架施工层里立杆与建筑物之间应采用脚手片或木板进行封闭； 施工层以下外架每隔3步以及底部用密目网或其他措施进行封闭。

4.3 工字钢悬挑脚手架设计验算

以一次悬挑双排脚手架高度20米计算。立杆采用单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距1.00米，立杆的步距1.80米。采用的钢管类型为Φ48 ×2.7，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.6米，水平间距4.5米。施工均布荷载为3kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。悬挑水平钢梁采用18#工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5米，建筑物内锚固段长度2.70米。悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最外面钢丝绳距离建筑物1.70m。

4.3.1 大横杆的计算

1．均布荷载值计算：

大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值 P2=0.15×1.00/4=0.038kN/m

活荷载标准值 Q=3×1.00/4=0.75kN/m

静荷载的计算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.038=0.091kN/m

活荷载的计算值 q2=1.4×0.75=1.05kN/m

2．强度计算

跨中最大弯矩：M1=（0.08×0.091+0.10×1.05）×1.502=0.253kN.m

支座最大弯矩：M2=-（0.10×0.091+0.117×1.05）×1.502=-0.297kN.m =0.297×106/4491=66.132N/mm2＜205.0N/mm2，满足要求! 3．挠度计算

静荷载标准值q1=0.038+0.038=0.076kN/m

活荷载标准值q2=0.75kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.076+0.990×0.75）×15004/（100×2.06×105×107780）=1.81mm＜1500/150与10mm，满足要求。

4.3.2 小横杆的计算

1．荷载值计算

大横杆的自重标准值 P1=0.038×1.50=0.057kN

脚手板的荷载标准值 P2=0.15×1.00×1.50/4=0.056kN

活荷载标准值 Q=3×1.00×1.50/4=1.125kN

荷载的计算值 P=1.2×0.057+1.2×0.056+1.4×1.125=1.711kN

2．强度计算

M=(1.2×0.038)×1.002/8+1.711×1.00/2=0.861kN.m =0.861×106/4491=191.717N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。

3．挠度计算

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×10004/(384×2.060×105×107780)=0.022mm

集中荷载标准值P=0.057+0.056+1.125=1.238kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=19×1238×10003/(384×2.06×105×107780)= 2.759mm

最大挠度和：V=V1+V2=2.781mm＜1000/150与10mm，满足要求。

4.3.3 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。

脚手架排距为1000mm，内侧脚手架距离墙体500mm，支拉斜杆的支点距离墙体 = 1700mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I = 5020cm4，截面抵抗矩W = 402cm3，截面积A = 48.54cm2。

受脚手架集中荷载 P=1.2×3.904+1.4×4.5=10.98kN

水平钢梁自重荷载 q=1.2×48.54×0.0001×7.85×10=0.46kN/m R1=2.73, R2=10.29,R3=0.03

最大弯矩 Mmax=2.885kN.m

截面应力=M/1.05W+N/A=2.885×106/(1.05×402000)+1.16× 1000/4854=7.07N/mm2＜205.0N/mm2，满足要求。

4.3.4.悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用18#工字钢

=2.885×106/(0.953×402000)=7.53N/mm2；＜ [f]=205,满足要求。

5.结论

如果监理人员、质量检查员、施工员、工作人员都能够按照建筑市场行业规范操作，那么安全事故将离我们远去，我国建筑市场将建造更加安全美 观的建筑物。

[1]江正荣.建筑施工计算手册(第3版). 中国建筑工业出版社.2013.7

[2]建筑施工手册(第5版)编委会.建筑施工手册(第5版). 中国建筑工业出版社. 2013.9

[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

[4]《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

G322

B

1007-6344（2015）10-0046-02

姚健平：女 1964.3.27 讲师 无锡城市职业技术学院建筑与环境工程学院