花篮盘扣式悬挑脚手架施工设计与验算

朱尚军 （安徽省第二建筑工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 工程概况

某项目3#楼，共18层，剪力墙结构，建筑面积6848m2，建筑高度53.4m，纵横轴距42.2m×12.5m。3 层以上拟采用可调斜拉工字钢悬挑花篮盘扣式脚手架，每段悬挑架体高度为17.7m，悬挑支撑梁采用16#工字钢。

2 工艺设计参数与技术要求

2.1 技术参数

脚手架设计技术参数如表1所示。

表1 脚手架技术参数

2.2 构造原理

该脚手架由立杆、水平杆、斜拉杆、可调底座、盘扣节点组成。采用水平杆和斜杆端头的铸钢接头上的自锁式楔形销，插入立杆上按500mm 模数分布的花盘上的孔，用榔头由上至下垂直击打销子，销子的自锁部位与花盘上的孔型配合锁死，如图1。

图1 脚手架构造原理图

2.3 施工工艺流程

安装悬挑工字钢梁→放线定位→放置可调底座→在可调底座上放置标准基座→在标准基座上安装扫地水平杆→用水平尺校正水平和垂直→用钢卷尺校正立杆对角线保证架体方正→安装二步及以上立杆和水平杆→安装斜杆→安装连墙件→满铺脚手板→直至封顶安装端水平杆和斜杆→检查验收。施工工艺流程如图2所示。

图2 施工工艺流程图

2.4 注意事项

选择规模大、正规化的盘扣式脚手架厂家，架体质量有保障。

选择盘扣式脚手架时要注意脚手架管是否存在弯曲的现象、断口处是否存在毛刺等问题，检查脚手架的钢管与圆盘等壁厚是否满足标准。

脚手架施工过程中要严格按照盘扣式脚手架施工流程和规范进行。严禁超出脚手架载荷范围使用，同时施工人员要按照相关规定做好安全防护措施；严禁在施工平台上追逐等；严禁在大风、雷雨等极端天气下施工。

盘扣式脚手架在进行拆卸时，要先进行整体统一规划，拆卸时要按照与搭建时相反的顺序进行，同时施工人员要注意轻拿轻放，严禁直接抛掷，拆卸下来的部件要码放整齐。

特殊部位注意事项：阳台部位支模立杆保留三层不拆除，对钢拉杆荷载起回顶卸荷作用；飘窗部位钢拉杆必须拉在结构框架梁上，不得拉在悬挑板上。

3 脚手架验收

检查原材料的出厂合格证，复试检测报告等技术资料与现场实际使用的材料是否一致。

现场实际搭设与专家论证后搭设方案是否一致。

脚手架使用时，应分随工程阶段组织有关人员对脚手架、钢梁等进行阶段性检查及定期检查。

脚手架验收合格并悬挑脚手架验收合格证后方可投入使用。

4 设计验算

4.1 荷载设计

脚手架荷载设计如表2所示。

4.2 横向横杆验算

横向横杆验算参数如表3所示。

表3 横向横杆参数表

横向杆件使用极限承载力状态：

q=1.3×（m2+Gkjb×la）+1.5×Qkjj×la=1.3×（0.033+0.10×1.500）+1.5×3.0×1.500=6.988kN/m。

正常使用极限状态：

q'=（m2+Gkjb×la）+Qkjj×la=（0.033+0.10×1.500）+3×1.5=4.683kN/m。

计算简图如图3所示。

图3 横向横杆计算简图

①验算抗弯性能

Mmax=qlb2/8=6.99×1.0×0.92/8

=0.71kN·m，

σ=γ0Mmax/W=1×0.708×106/4490

=157.578N/mm2≤[f]/γR=205/1

=205N/mm2，

抗弯验算结果满足要求。

②验算挠度

νmax=5q'lb4（/384EI）

=5×4.683×9004/（384×206000×107800）=1.802mm≤[ν]＝min[lb/150，10]=min[900/150，10]=6mm，

挠度验算结果满足要求。

③验算支座反力

使用极限承载力状态：

R=6.99×0.900/2=3.15kN。

④盘扣节点连接盘的抗剪承载力验算

FR=γ0R1=1×3.145=3.145kN≤[Qb]/γR=40/1=40kN，

盘扣节点连接盘的抗剪承载力验算结果满足要求。

4.3 荷载计算

荷载计算参数如表4所示。

表4 荷载计算参数表

4.3.1 每根单立杆的静荷载计算

①立杆标准值NG1k

a.立杆的自重标准值NG1k1

立杆1=Hs1×m1=17.7×0.033

=0.584kN；

立杆2=Hs2×m1=17.7×0.033

=0.584kN。

b.纵向横杆的自重标准值NG1k2

立杆1：

步数n1=[（Hs1-h1-h2）/h]取整

=[（17.7-1-0.25）/2]取整=8；

NG1k2=m2×la×（n1+1）

=0.033×1.5×（8+1）=0.446kN。

立杆2：

步数n2=[（Hs2-h1-h2）/h]取整

=[（17.7-1-0.25）/2]取整=8；

NG1k2=m2×la×（n2+1）=0.033×1.5×（8+1）=0.446kN。

c.横向横杆的自重标准值NG1k3

立杆1:

NG1k3=（8+1）×0.033×0.900/2

=0.134kN。

立杆2:

NG1k3=（8+1）×0.033×0.900/2

=0.134kN。

d.外斜杆的自重标准值NG1k4

NG1k4=m4×（22+1.52）0.5×n2/2

=0.033×（22+1.52）0.5×8/2

=0.330kN。

e.立杆标准值NG1k总计

立杆1：

NG1k=NG1k1+NG1k2+NG1k3=0.584+0.446+0.134=1.163kN。

立杆2：

NG1k=NG1k1+NG1k2+NG1k3+NG1k4=0.584+0.446+0.134+0.33=1.493kN。

②钢笆脚手板、挡脚板、密目安全网自重标准值NG2k

a. 钢笆脚手板的自重标准值（NG2k1），挡脚板2 步1 设，用1/2 表示，1/2表示脚手板2步1设。

立杆1：

NG2k1=（n1+1）×la×0.9×Gkjb×1/2/2

=（8+1）×1.500×0.9×0.100×1/2/2

=0.304kN。

立杆2：

NG2k1=（n2+1）×la×0.9×Gkjb×1/2/2

=（8+1）×1.500×0.9×0.100×1/2/2

=0.304kN。

b.挡脚板的自重标准值（NG2k2），挡脚板2 步1 设，用1/2 表示，1/2 表示挡脚板2步1设。

立杆2：

NG2k2=（n2+1）×la×Gkdb×1/2

=（8+1）×1.500×0.17×1/2

=1.148kN。

c.密目安全网的自重标准值（NG2k1）

立杆2：

NG2k3=Gkmw×la×H

=0.01×1.500×17.7=0.266kN。

d.构配件自重标准值NG2k总计

立杆1：

NG2k=NG2k1=0.304kN。

立杆2：

NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3

=0.304+1.148+0.27=1.720kN。

4.3.2 计算立杆施工活荷载

立杆1：

NQ1k=la×0.9×（njj×Qkj）j/2

=1.500×0.9×（1×3）/2=2.025kN。

立杆2：

NQ1k=la×0.9×（njj×Qkj）j/2

=1.500×0.9×（1×3）/2=2.025kN。

4.3.3 计算单立杆轴向力

立杆1：

N1=1.3×（NG1k+NG2）k+0.9×1.5NQ1k

=1.3×（1.163+0.304）+0.9×1.5×2.025=4.641kN。

立杆2：

N2=1.3×（NG1k+NG2）k+0.9×1.5NQ1k

=1.3×（1.493+1.717）+0.9×1.5×2.025=6.907kN。

立杆最大轴力设计值N=max（N1,N2）=max（4.641,6.907）=6.907kN。

4.4 立杆稳定性验算

立杆稳定性验算参数如表5所示。

表5 立杆稳定性验算参数表

①立杆长细比验算

l0=μ×h=1.45×2=2.9m；长细比λ=l0/i=2.9×1000/15.9=182.39≤210；查表得，φ=0.158，立杆长细比验算结果满足要求。

②立杆稳定性验算

Mw=0.9×1.5ωklah2/10=0.9×1.5×0.295×1.50×2.002/10=0.239kN·m；

外立杆的轴心压力标准值N'=（NG1k+NG2k）+NQ1k=（1.493+1.717）+2.025=5.235kN

外立杆的轴心压力设计值N=1.3×（NG1k+NG2）k+0.9×1.5NQ1k=1.3×（1.493+1.717）+0.9×1.5×2.025=6.907kN；

σ=γ0[N（/φA）+Mw/W]=1×[6906.75（/0.158×424.00）+0.239×106/4490] =156.316N/mm2≤ [f]/γR=300/1=300N/mm2；

立杆长细比验算结果满足要求。

4.5 连墙件承载力验算

连墙件承载力验算参数如表6 所示。

表6 连墙件承载力验算参数表

Nlw=1.5×ωk×Ll×Hl=1.5ωk2h2la

=1.5×0.295×2×2×2×1.5=5.31kN。

长细比λ=l0/i=600/15.9=37.736，依据《建筑施工盘扣式钢管脚手架安全技术标准》（JGJ/T 231-2021）表C 可查得，φ=0.896，脚手架平面变形所产生的轴向力N0取3kN。

（Nlw+N0）（/φAc）=（5.31+3）×103/（0.896×424） =21.874N/mm2≤ [f]/γR=205/1=205N/mm2，连墙件承载力验算结果满足要求。

扣件抗滑承载力验算：

Nlw+N0=5.31+3=8.31kN≤0.85×12=10.2kN，扣件抗滑承载力验算结果满足要求。

4.6 型钢主梁验算

型钢主梁相关设计参数如表7 所示。

表7 型钢主梁相关设计参数表

荷载标准值：

q'=gk=0.205=0.205kN/m。

第1排：

F'1=F1'/nz=3.492/1=3.492kN。

第2排：

F'2=F2'/nz=5.235/1=5.235kN。

荷载设计值：q=1.3×gk=1.3×0.205=0.267kN/m。

第1排：

F1=F1/nz=4.641/1=4.641kN。

第2排：

F2=F2/nz=6.907/1=6.907kN。

型钢主梁计算简图如图4所示。

图4 型钢主梁计算简图

4.6.1 强度验算

型钢主梁弯矩图如图5所示。

图5 型钢主梁弯矩图（单位：kN·m）

σmax=γ0Mmax/W=1×0.736×106/141000=5.217N/mm2≤[f]/γR=215/1=215N/mm2，型钢主梁强度验算结果符合要求。

4.6.2 抗剪验算

型钢主梁剪力图如图6所示。

图6 型钢主梁剪力图（单位：kN）

τmax=γ0Qmax（/8Izδ）[bh02-（b-δ）h2]=1×7.067×1000× [88×1602-（88-6）×140.22]（/8×11300000×6）=8.352N/mm2≤[τ]/γR=125/1=125N/mm2，型钢主梁抗剪验算结果符合要求。

4.6.3 挠度验算

型钢主梁变形图如图7所示。

图7 型钢主梁变形图（单位：mm）

νmax=0.038mm≤[ν] =l/250=1150/250=4.6mm，型钢主梁挠度验算结果符合要求。

5 结语

新型花篮盘扣式脚手架以其功能性齐全、安全性能好、使用寿命长、使用空间大等优点，已经逐步取代了传统钢管扣件式脚手架，建筑市场正在推广使用，本文旨在指导架体搭设过程中的受力设计验算，以确保架体自身的安全可靠，为企业增资增效。