結合案例分析建筑工程懸挑腳手架力學驗算及施工措施

藍海龍

1 外部懸挑腳手架

1.1 懸挑腳手架搭設方法

一層頂至裙樓頂的外腳手架的搭設方法及力學性能同落地式雙排扣件式鋼管腳手架。懸挑腳手架立桿縱向間距為1.4m，內外立桿間距1m，內立桿距墻面0.18m，大橫桿步距1.8m，中間設一道防護欄桿，高1.2m，小橫桿端部距墻面0.1m，腳手架底部設在懸挑鋼梁上，作業層滿鋪竹腳手板，立桿底部設縱橫向掃地桿。剪刀撐間距8根立桿及轉角處搭設，剪刀撐跨5個立桿，斜桿與地面成45～60°角。連墻件兩步三跨設置，且各層外圍框架柱處，均與柱子形成雙道拉結。

1.2 腳手架力學驗算

1.2.1 腳手架計算

腳手架高度最高處24m。外側立面采用密目網全封閉。立桿縱距la=1.4m，立桿橫距lb=1m，立桿步距h=1.8m，連墻件為二步三跨設置，腳手板為木腳板。立桿截面 A=4.89×102mm2，截面模量 W=5.08×103mm2，回轉半徑i=15.8mm，慣性矩 I=12.19×104mm4，檔風系數 ψ=0.77，基本風壓值 ω0=0.6kN/m2，鋼材強度設計值fc=205N/mm2，連墻件橫距lw=4.5m，連墻件縱距lh=1.8m，本腳手架只為裝修施工使用，所以荷載只考慮裝修荷載2kN/m2。腳手板荷載標準值為0.35kN/m2。

1.2.2 橫向水平桿抗彎強度及變形驗算

抗彎強度驗算：

圖1

所以，橫向水平桿抗彎強度滿足要求。

變形驗算：

容許撓度[ν]=l/150=1000/150=6.7mm

按正常使用極限狀態驗算：

1.2.3 縱向水平桿抗彎強度及變形驗算

由橫向水平桿傳給縱向水平桿的集中力標準值：

驗算抗彎強度：

圖2

變形驗算：

1.2.4 驗算扣件抗滑承載力

圖3

1.2.5 驗算立桿穩定性及相應連墻件軸向力設計值

圖4 永久荷載簡圖

圖5 可變荷載簡圖

（1）施工荷載考慮三層的裝修荷載∑Qk=2×3=6kN/m2

計算位置取底層立桿底座處：

作業層傳給立桿的荷載：

①不組合風荷載

Na

確定立桿長細比及穩定系數：

驗算長細比

滿足要求

②組合風荷載時對A桿的驗算

計算風載標準值

立桿長細比

（2）連墻件計算：取24m高處μz=1.6

所以要2個扣件才能滿足抗滑承載力要求

Nl/A=11×103/489=22.5N/mm2<205N/mm2滿足要求。

驗算拉桿長細比及穩定：

1.3 懸挑工字鋼力學驗算

1.3.1 技術保證措施

該腳手架采用企業工法：《高層建筑沿高度分段搭設、拆除工字鋼外懸挑工具式腳手架施工工法》中設置方式。

1.3.2 荷載統計

裝修施工按三層操作面考慮：2×3=6kN/m2；

腳手板按三層滿鋪：0.35×3=0.1kN/m2；

鋼管立桿承受自重：0.1248kN/m；

扣件自重：14.6N/個。

1.3.3 集中力

圖6 懸挑腳手架計算圖

F1（內立桿荷載）=Na=14.6kN；

F2（外立桿荷載）=Nb=10.5kN；

F3（工字鋼自重）=205×10-3×1.8=0.37kN；

Mmax=F1×0.7+F2×1.7+F3×0.9=28.4kN·m。

1.3.4 選型

截面抵抗矩 WX=Mmax/f=28.4×106/215=132.1cm3；

選用熱軋普通工字鋼16號型鋼WX=140.9cm3；

截面慣性矩IX=1127cm4；

半截面面積矩SX=80.8cm3；

腹板厚度t=6.0mm；

彈性模量 E=2.1×104kN/cm3。

1.3.5 剪應力計算

滿足要求

1.3.6 撓度計算

荷載標準值：

2 外部懸挑腳手架搭設工藝

搭設施工：

（1）施工準備

①對鋼管等各種材料進行驗收，不合格產品嚴禁使用。②檢驗合格的構配件應按品種、規格分類堆放整齊。③清理、平整搭設場地。

（2）16號工字鋼懸挑鋼梁安放固定

首先采用雙φ18＠200“U”形鋼筋套箍割絲并用雙螺母穿樓板固定，埋設雙φ18＠200“U”形鋼筋套箍，待驗收合格后，先將鋼梁安放就位，用木質楔塊卡緊鋼梁，并將鋼梁與“U”形套箍之間用鋼件焊接在一起，鋼梁安裝必須保證其平整度，同一道鋼梁累計相對高度差不超過20mm，每根鋼梁內外立桿落腳處的相對高差不超過5mm。在安裝懸挑梁時，角度和標高的誤差利用鋼墊塊調整。鋼梁的懸挑長度根據架體離結構的距離確定，懸挑端距離頭部100mm及1050mm處各焊接外徑30mm鋼管、直徑25鋼筋一根，高度150mm，作為架體立桿的固定套管。在鋼梁與結構承重部位的結合處預埋200mm×150mm的鋼板，防止鋼梁對結構混凝土的破壞，預埋件采用δ10mm鋼板。

（3）搭設

①進行定位放線。

②縱向掃地桿距離工字鋼上皮不大于200mm處的立桿上，橫向掃地桿固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

③立桿搭設：架體立桿插在懸挑鋼梁的焊接套管上，各層、各步接頭必須采用對接扣件連接。a.立桿上的對接扣件應交錯布置，兩根相鄰立桿的接頭不應設置在同步內，同步內隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向上錯開的距離不宜小于500mm，各接頭中心至節點的距離不宜大于步距的1/3。b.搭接長度不應小于1m，應采用不少于2個扣件固定。端部扣件蓋板的邊緣至桿端部距離不應小于100mm。

④縱向水平桿搭設：a.縱向水平桿設置在立桿內側，其長度不宜小于3跨。b.縱向水平桿接長：對接扣件應交錯布置，兩根相鄰縱向水平桿的接頭不宜設置在同步或同跨內，不同步或不同跨兩個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應小于500mm，各接頭中心至最近主節點的距離不宜大于縱距的1/3。

橫向水平桿搭設：a.主節點處必須設置一根橫向水平桿，主節點處兩個直角扣件的中心距離不應大于150mm。b.橫向水平桿兩端固定在縱向水平桿上方。

⑤連墻件設置：a.采用剛性連墻件，兩步三跨布置，遇到柱子每層兩道。b.連墻件應靠近主節點，偏離主節點的距離不應大于300mm。

⑥剪刀撐搭設：外側立面兩端各設置一道剪刀撐，并由底部到頂連續設置，中間連續設置剪刀撐，剪刀撐之間的凈距不大于15m，每道剪刀撐跨越五個立桿間距，斜桿與地面傾角為45～60°。a.剪刀撐斜桿的接長采用搭接，搭接應符合縱向水平桿的搭接要求。b.剪刀撐應隨立桿、水平桿等同步搭設，各底層斜桿下端均必須支撐在墊塊或墊板上。

3 腳手架拆除

3.1 拆除準備

①全面檢查腳手架是否符合構造要求。②由工程技術負責人進行拆除安全技術交底。③清除雜物及障礙物。

3.2 拆除作業

①劃出工作區標志，嚴禁非施工人員進入現場。②拆除順序：自上而下逐層進行，嚴禁上下同時作業，后綁者先拆。③連墻件必須隨腳手架逐層拆除，分段拆除高度不應大于2步。④材料、工具應集中用塔吊運送，嚴禁往地面拋扔。⑤拆卸后的各種構件應分類碼放整齊。

4 材料質量要求

（1）工字鋼與現澆板連接螺栓的材質應符合現行《普通碳素結構鋼技術條件》中規定的Q235鋼制作。

（2）鋼管扣件式腳手架的鋼管為焊縫鋼管，外徑48mm，壁厚3.5mm，它們的力學性能均應符合《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》，鋼管應無裂縫，兩端面應平整，嚴禁打孔。

（3）扣件應采用可鍛鑄造扣件，機械性能不低于KTH330-08的可煅鑄鐵，重量及容許荷載均應符合規范要求。扣件的形式有三種：旋轉扣件、十字扣件、對接扣件。

5 腳手架搭設質量要求

（1）立桿垂直偏差：縱向偏差不大于H/200，且不大于100mm，橫向偏差不大于H/400，且不大于50mm。

（2）單根大橫桿水平偏差不大于20mm，小橫桿水平偏差不大于10mm。

（3）腳手架的步距、立桿橫距偏差不大于20mm，立桿縱距偏差不大于50mm。

（4）扣件連接時螺栓的松緊程度必須適度，緊固力矩宜為40～65N·m，螺栓根部要放正。

6 結束語

運用工程實例，對腳手架的設計及驗算過程進行了全面的介紹，包括搭設方式、荷載計算、桿件驗算、結構受力分析。腳手架是工人施工作業的重要場所，也是一個容易發生事故的區域，按規范對腳手架進行設計計算是十分必要的。