XXX懸挑腳手架特殊部位設(shè)計(jì)與施工

1、懸挑腳手架特殊部位挑梁設(shè)計(jì)與施工胡兆文1，王寶雨2，唐志勃1（1.山東德建集團(tuán)有限公司，山東 德州 253036；2.中國水電十三局，山東 德州 253005）摘要 以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50017-2003）、建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)程（JGJ130-2001）為依據(jù)，對(duì)建筑物的轉(zhuǎn)角、樓梯、陽臺(tái)等特殊部位挑梁需針對(duì)工程實(shí)際情況單獨(dú)設(shè)計(jì)計(jì)算以滿足懸挑腳手架安全需要。關(guān)鍵詞 懸挑腳手架 特殊部位 懸挑梁 設(shè)計(jì)計(jì)算中圖分類號(hào) TU392.1 文獻(xiàn)標(biāo)示碼 A 文章編碼 The Design and Construction of Cantilever Beam in the Privileg

2、ed Sites of Jettied ScaffoldHU Zhao-wen, TANG Zhi-bo, WANG Bao-yu(1. Shandong Dejian Group Co., Ltd, Dezhou, Shandong, 253036,2.Sinohydro Bureau 13, Dezhou, Shandong, 253005)Abstract: In terms of “Design Regulation of Steel Structure” and “Technical Safety Rules of Interconnecting Scaffold in Constr

3、uction and Engineering”, to ensure the safety of Jettied Scaffold engineering, individual design and calculation should be taken referring to the practical situation of the project when dealing with the privileged construction sites such as the building corners, staircases , balconies etc.Key Words:

4、 jettied scaffold, privileged sites, cantilever beam, design and calculation懸挑腳手架由于能較好地適應(yīng)施工作業(yè)特殊環(huán)境、場(chǎng)地小的工地，又能保持施工作業(yè)的連續(xù)性不影響施工進(jìn)度及懸挑腳手架材料反復(fù)周轉(zhuǎn)使用成本降低等優(yōu)點(diǎn)，目前采用懸挑腳手架從事施工作業(yè)的工程逐漸增多。懸挑腳手架是指架體結(jié)構(gòu)卸荷在附著于建筑結(jié)構(gòu)的剛性懸挑梁上的腳手架。目前施工現(xiàn)場(chǎng)懸挑梁結(jié)構(gòu)大致采用鋼管、型鋼二種材料制作。一般部位的設(shè)計(jì)計(jì)算可以采用現(xiàn)有的計(jì)算工具如PKPM安全計(jì)算軟件完成，而建筑物的轉(zhuǎn)角、樓梯、陽臺(tái)等特殊部位因建筑結(jié)構(gòu)平面不同需進(jìn)行專項(xiàng)計(jì)算才能滿

5、足懸挑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定要求。目前大部分項(xiàng)目該部位沒有經(jīng)過針對(duì)性的設(shè)計(jì)計(jì)算，存在重大安全隱患。1 懸挑腳手架特殊部位懸挑梁設(shè)計(jì)依據(jù)與一般計(jì)算內(nèi)容現(xiàn)行的懸挑腳手架安全計(jì)算依據(jù)主要包括：建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)程（JGJ130-2006）；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50017-2003）；建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50010-2002）；懸挑腳手架特殊部位挑梁設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：懸挑型鋼支承架的強(qiáng)度、撓度計(jì)算和整體穩(wěn)定性計(jì)算；縱向和橫向水平梁等受彎構(gòu)件的強(qiáng)度及撓度計(jì)算；錨固段與樓板連接處鋼環(huán)、螺栓和樓板局部受壓計(jì)算；懸挑構(gòu)件與結(jié)構(gòu)連接處結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度驗(yàn)算。懸

6、挑腳手架特殊部位挑梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵是根據(jù)懸挑結(jié)構(gòu)布置確定力學(xué)計(jì)算模型和荷載導(dǎo)算進(jìn)而繪制詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖和節(jié)點(diǎn)詳圖。2 特殊部位懸挑腳手架挑梁設(shè)計(jì)步驟與參數(shù)控制2.1設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1）熟悉施工圖紙根據(jù)建筑物立面、平面及層數(shù)，確定懸挑腳手架挑梁設(shè)置的樓層、挑梁平面布置，一般情況每道型鋼支架上部腳手架高度不超過24米。2）對(duì)懸挑腳手架的特殊部位（如轉(zhuǎn)角、樓梯口、陽臺(tái)等）挑梁結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)化，避免個(gè)別挑梁受力過大及懸挑過長造成截面規(guī)格偏差較大、支座錨固困難。3)對(duì)合理布置后的懸挑腳手架特殊部位挑梁結(jié)構(gòu)正確確定力學(xué)計(jì)算模型，并根據(jù)腳手架搭設(shè)尺寸、施工層布置確定懸挑腳手架底部節(jié)點(diǎn)恒荷、活荷載及風(fēng)荷載。4)初步選擇挑梁型

7、鋼（一般為工字鋼）截面，利用現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件（sts、mts）進(jìn)行內(nèi)力分析與強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算，判斷計(jì)算結(jié)果是否滿足技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的挑梁增大截面后重新計(jì)算直至符合標(biāo)準(zhǔn)要求。5)根據(jù)錨固支座反力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)（混凝土梁、樓板）連接處鋼環(huán)、螺栓和樓板局部受壓計(jì)算,對(duì)樓板局部受壓不滿足及支座反力對(duì)樓板影響較大的應(yīng)采取相應(yīng)措施。6)懸挑梁結(jié)構(gòu)施工詳圖及節(jié)點(diǎn)計(jì)算、詳圖繪制。2.2 計(jì)算公式與參數(shù)控制2.2.1 抗彎、抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式1) 抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式式中 、 同一截面處繞軸和軸的彎矩(對(duì)工字形截面：軸為強(qiáng)軸，軸為弱軸)；、 對(duì)軸和軸的凈截面模量；、 截面塑性發(fā)展系數(shù)；對(duì)工字形截面，；對(duì)

8、箱形截面，；對(duì)其他截面，可按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50017-2003）表5.2.1采用； 鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于而不超過時(shí)，應(yīng)取。為鋼材牌號(hào)所指屈服點(diǎn)。2) 抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式式中 計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力； 計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩； 毛截面慣性矩； 腹板厚度； 鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2.2.2 整體穩(wěn)定計(jì)算公式1）在最大剛度主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：式中 繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩； 按受壓纖維確定的梁毛截面模量； 梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50017-2003）附錄B確定。2）在兩個(gè)主平面受彎的

9、型鋼截面或工字形截面構(gòu)件，其整體穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：式中 、 按受壓纖維確定的對(duì)軸和對(duì)軸毛截面模量；繞強(qiáng)軸彎曲所確定的梁整體穩(wěn)定性系數(shù)，應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ50017-2003）附錄B確定。2.2.3 型鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)鋼材抗拉、抗壓和抗彎抗剪牌 號(hào)厚度或直徑(mm)鋼21512516402051202.2.4 型鋼支承架受彎構(gòu)件的允許撓度 構(gòu)件類別容許撓度型鋼支承架懸臂式注：L為受彎構(gòu)件的跨度（對(duì)懸臂式為懸伸長度的2倍） 3 應(yīng)用實(shí)例3.1普通部位懸挑梁計(jì)算計(jì)算參數(shù)雙排腳手架，搭設(shè)高度為24.000米，立桿采用單立管.縱距1.50米，立桿的橫距1.05米，步距1.50米。鋼管類型為，連墻

10、件采用2步3跨，豎向間距3.00米，水平間距4.50米。同時(shí)施工2層，腳手板共鋪設(shè)4層。懸挑水平鋼梁采用18號(hào)工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度2.00米，建筑物內(nèi)錨固段長度3.00米。懸挑水平鋼梁采用懸臂式結(jié)構(gòu)，沒有鋼絲繩或支桿與建筑物拉結(jié)。計(jì)算簡(jiǎn)圖材料特性鋼管型號(hào)：連墻件和鋼管的質(zhì)量符合碳素結(jié)構(gòu)綱(GB/T 700)中的Q235-A級(jí)鋼的規(guī)定；扣件采用可鍛鑄鐵制作，質(zhì)量符合鋼管腳手架扣件(GB 15831)的規(guī)定；腳手板采用沖壓鋼腳手板；懸挑水平鋼梁采用18號(hào)工字鋼作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載。 靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容： (1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例為0.13

11、94 (2)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；本例采用沖壓鋼腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.30 (3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例采用欄桿、沖壓鋼腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.11 (4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.005 經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值?；詈奢d為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，內(nèi)、外立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。 經(jīng)計(jì)算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值懸挑腳手架按照帶懸臂的單跨梁計(jì)算懸出端C受腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固點(diǎn)，A為墻支點(diǎn)。支座反力計(jì)算公式支座彎矩計(jì)算公式C點(diǎn)最大撓度計(jì)算公式 其中，。本工程算例中，；水平支撐梁的截面慣性矩，截面模量(抵抗矩)

12、 。受腳手架作用集中強(qiáng)度計(jì)算荷載水平鋼梁自重強(qiáng)度計(jì)算荷載 代入公式，經(jīng)過計(jì)算得到 支座反力 支座反力 最大彎矩懸挑梁計(jì)算1. 強(qiáng)度驗(yàn)算：水平支撐梁的抗彎計(jì)算強(qiáng)度小于滿足條件2撓度驗(yàn)算：最大撓度水平支撐梁的最大撓度小于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范() 參照地方標(biāo)準(zhǔn) 滿足滿足條件懸挑梁的整體穩(wěn)定性計(jì)算水平鋼梁的穩(wěn)定性計(jì)算滿足條件錨固段與樓板連接的計(jì)算1. 水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)如果采用鋼筋拉環(huán)，拉環(huán)最小直徑：2. 水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)如果采用螺栓：樓板螺栓在混凝土樓板內(nèi)的錨固深度要大于：3. 水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)如果采用螺栓，混凝土局部承壓：樓板螺栓的所能承受的最大軸向拉力滿足條件3.2 特殊部位挑梁結(jié)構(gòu)計(jì)算3.2.1

13、樓梯口、轉(zhuǎn)角挑梁結(jié)構(gòu)布置圖根據(jù)樓梯間及轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)情況布置挑梁結(jié)構(gòu)平面，確定挑梁及連梁種類數(shù)量。樓梯口、轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)平面圖樓梯間、轉(zhuǎn)角挑梁結(jié)構(gòu)布置圖3.2.2樓梯口挑梁計(jì)算模型樓梯間洞口處挑梁計(jì)算模型3.2.3樓梯口挑梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、撓度計(jì)算結(jié)果構(gòu)件名稱最大彎矩()抗彎承載力()抗剪承載力()整體穩(wěn)定()撓度()截面型號(hào)LL-129.08110.7329.03116.312.8620b工字型鋼TL-320.7378.906.02122.44.4620b工字型鋼風(fēng)荷載對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)計(jì)算影響較小可以忽略3.3.3轉(zhuǎn)角部位挑梁結(jié)構(gòu)計(jì)算轉(zhuǎn)角部位挑梁結(jié)構(gòu)計(jì)算模型3.2.4轉(zhuǎn)角部位挑梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、撓度計(jì)

14、算結(jié)果構(gòu)件名稱最大彎矩()抗彎承載力()抗剪承載力()整體穩(wěn)定()撓度()截面型號(hào)TL-432.0371.9811.5260.8311.3725b工字型鋼TL-5140.76193.7274.02151.2719.1732b工字型鋼TL-675.31142.3627.36149.9311.2418號(hào)工字型鋼TL-755.33124.5813.50130.9918.0725b工字型鋼TL-844.0778.619.1382.4923.1328b工字型鋼風(fēng)荷載對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)計(jì)算影響較小可以忽略對(duì)撓度較大的可采取鋼絲繩斜拉鎖降低撓度變形。4懸挑腳手架挑梁施工應(yīng)注意的問題懸挑腳手架在搭設(shè)之前，應(yīng)制定施工方案和專項(xiàng)安全技術(shù)措施并繪制施工圖，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)、施工方案進(jìn)行搭設(shè)，鋼絲繩不得作為懸挑結(jié)構(gòu)的受力桿件。安裝懸挑結(jié)構(gòu)前，必須在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)準(zhǔn)確放線定位并檢查預(yù)埋件的質(zhì)量。待結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可安裝和固定懸挑結(jié)構(gòu)。若采用螺栓連接，宜采用套板安