挑鋼管外腳手架計算及施工方法

1、挑鋼管外腳手架計算及施工方法 （一） 方案選擇 本工程懸挑外架采用工字鋼、鋼管、扣件、安全網、鋼絲繩等材料進行搭設。 （二） 施工工序： 懸挑層施工預埋穿插工字鋼焊接底部定位鋼筋搭設架體加斜拉鋼絲繩鋪鋼筋網、安全網。 （三） 搭設方式： 搭設方式如下圖所示，搭設范圍見架空層懸挑外架布置圖。 （四）技術細節(jié) 1、在架空層板筋綁扎之前，按架空層懸挑外架布置圖埋設懸挑外架用鋼筋，其包括板面穿插工字鋼用鋼筋、外架轉角處支撐鋼筋。 2、須待懸挑層砼達到設計強度時方可穿插工字鋼搭設上部外架。 3、懸挑架立桿間距分別為：縱向間距見架空層懸挑外架布置圖，橫向1050，橫桿步距1800。 4、為了保證外架立桿間

2、距均勻，架身美觀整齊。外架起步架子制作成簡易桁架，以便調節(jié)立桿間距并確保立桿荷載傳遞到工字鋼上。 5、工字鋼上每根立桿下雙鋼管并排，每一立桿均落在并排雙鋼管上，套在與鋼管焊接的鋼筋支座上。具體做法詳見下圖。 6、每層設連墻桿，連墻桿連接方式詳見下圖，連墻桿每隔6000左右設立一道。 7、轉角處外架由于無法挑工字鋼，則采用鋼筋支撐，每隔二層卸載的方式搭設，如下左圖所示。需用此種方法處理的外架位置見架空層處架布置圖： 大橫桿距工字鋼面200mm開始搭設。相鄰步架的大橫桿應錯開布置在立桿的里鍘和外側。 立桿和大橫桿必須用十字扣件扣緊，不得隔步設置或遺漏。 10、小橫桿貼近立桿設置，搭于大橫桿上。在立

3、桿之間可根據需要加設小橫桿，但在任何情況下均不得拆除貼近立桿的小橫桿。 11、剪刀撐沿架高連續(xù)布置，斜桿與地面夾角為4560，每6根立桿開始加設，剪刀撐的斜桿除兩端用旋轉扣件與外架相連外，在其中間應增設24個扣結點。 12、每一懸挑段鋪鋼筋網板層數不得超過8層，作業(yè)層為兩層。 13、立桿、大橫桿的接頭位置如上右圖所示，架設時應注意挑選鋼管長度。 14、水平斜拉桿，設置在有連墻桿的步架平面，人，以加強外架的橫向剛度。 15、懸挑架外圍滿掛安全網。 （五）安全防護 應在安全人員和技術人員的監(jiān)督下由熟練工人負責搭設；腳手架的檢查分驗收檢查、定期檢查和特別檢查；使用中要嚴格控制架子上的荷載，盡量使之均

4、勻分布，以免局部超載或整體超載；使用時還特別注意保持架子原有的結構和狀態(tài)，嚴禁任意拆卸結構桿件和連墻拉結及防護設施。 挑外架防墜棚：在每次懸挑架開始層搭設，采用挑檐的形式，用于防止重物直接墜落。 （六）注意事項 1、 按照規(guī)定的構造方案和尺寸進行搭設。 2、 及時與結構拉結或采用臨時支撐，以確保搭設過程安全。 3、 擰緊扣件。 4、 有變形的桿件和不合格扣件（有裂紋、尺寸不合適、扣接不穩(wěn)等）不能使用。 5、搭設工人必須配掛安全帶。隨時校正桿件垂直和水平偏差，避免偏差過大。 6、沒有完成的外架，在每日收工時，一定要確保架子穩(wěn)定，以免發(fā)生意外。 7、外架的防雷措施，采用常用的鍍鋅管接地方案。在雷雨

5、天施工時，一般情況下不允許工人在架子上施工操作。 （七）懸挑外架計算： 1、主要材料及力學參數： 18厚工字鋼：容重24.13kg/m，截面抵抗矩WX=185.4cm3, SX=106.5cm3, 抗彎容許應力m=215 N/mm2, v=205 N/mm2 。 48×3.5mm鋼管：容重3.82kg/m，截面抵抗矩WX=5.08cm3,回轉半徑i=1.5cm，截面積A=4.89cm2, 抗彎容許應力m=205 N/mm2 。 2、主要技術參數： 懸挑外架高度為：28.0m。 立桿縱距a=1.5m，立桿橫距b=1.05m，步距h=1.80m，內立桿距墻b=0.3m。外架與建筑主體結構

6、連接點的布置，豎向間距H1=2.8m，水平距離H2=4L=6.0m。 斜拉鋼絲繩每隔五層卸載，間距L2=a=1.5m。 腳手架鋼腳手板鋪設層數為六層。方案設計中，腳手架上鋪設鋼筋網板共八層，經驗算八層鋼筋網板荷載遠小于六層鋼腳手板荷載，因此，計算取值以六層鋼腳手板為準，便于查表計算。 3、荷載計算： （1）垂直荷載的傳遞路線： 施工荷載鋼腳手板小橫桿大橫桿通過扣件抗剪立桿簡易桁架懸挑工字鋼。 （2）荷載取值： 結構施工用腳手架施工活荷載標準值取為：qk=3.0KN/m2。 作用于外架的風荷載標準值：（見高層建筑施工手冊公式4-4-1） = 0.752zstw0 其中，0基本風壓值，取0.50K

7、N/m2 2風振系數，取1.0。 z風壓高度變化系數，取1.72。 stw風壓體型系數，查表得0.2496。 = 0.75×1×1.72×0.2496×0.5 = 0.161(KN/m2) 恒載 鋼腳手板自重245 N/ m2 鋼管自重3.82 kg/m 扣件自重9.8 N/個 （3）荷載分項系數的選擇： 永久荷載的分項系數，采用1.20。 可變荷載的分項系數，采用1.40。 腳手架驗算。 小橫桿驗算： 小橫桿受力按簡支梁計算，其上承受施工荷載，鋼腳手板荷載，小橫桿自重。同時，由懸挑架設計可知小橫桿間距500。則荷載組合值為： q = 1.2×

8、(3.82×9.8×10-3+0.245×0.5)+1.4×3.0×0.5 = 2.36 KN/m 跨中彎矩為：M = ql2 = ×2.36×1.052 = 0.33KNm M 0.33×106 小橫桿受彎應力為：= = =64.96 N/mm2 <=205N/mm2 W 5.08×103 符合要求。 1 1 其支座反力為：N = ql = ×2.36×1.2 = 1.42KN 2 2 大橫桿驗算： 大橫桿受力按三跨連續(xù)梁考慮，其上承受小橫桿傳來壓力及自重。且大橫桿間距為1.5

9、m。 由小橫桿傳來壓力產生的最大彎矩為： M1 = 0.311×N×1.5 = 0.311×1.42×1.5 = 0.662KNm 由大橫桿自重產生的最大彎矩為： M2 = 0.117ql2 = 0.117×3.82×10-3 ×1.502 = 0.001KNm M1+ M2 （0.662+0001）×106 則：= = = 130.52 N/mm2 <=205N/mm2 W 5.08×103 符合要求。 立桿驗算： 立桿設計由穩(wěn)定計算控制，腳手架的穩(wěn)定計算必須計算其結構的整體穩(wěn)定及單桿的局部穩(wěn)定。

10、 計算腳手架的整體穩(wěn)定及單桿局部穩(wěn)定時，其強度設計值應乘以相應的調整系數KHKA，其中KH為與腳手架的高度有關的調整系數，取 1 1 KH = = = 0.781； 1+ H 1+ 28 100 100 KA為與立桿截面有關的調整系數，當腳手架內、外排立桿均采用單根鋼管時，取KA = 0.85。 a. 整體穩(wěn)定驗算： 腳手架的整體穩(wěn)定按軸心受力格構成壓桿計算，當考慮風荷載時，需滿足如下公式的要求： N M = KAKH A bA 其中，N格構式壓桿的軸心壓力。由立桿縱距1.5m；外架步距1.8m，查高層建筑施工手冊表444得腳手架自重產生的軸力NGK1=0.442KN。由立桿橫距1.02m；立

11、桿縱距1.5m；腳手架鋪設層數六層，查高層建筑施工手冊表445得腳手架附件及物品重產生的軸力NGK2=4.185KN。由立桿橫距1.02m；立桿縱距1.5m；均布施工荷載3.0KN/m2，查高層建筑施工手冊表446得一個縱距內的腳手架施工、荷載標準值產生的軸力NQK=6.30×2=12.60KN。 則：N=1.2(n1NGK1+ NGK2)+ 1.4NQK 28 =1.2 × × 0.442 + 4.185 + 1.4×12.60 = 30.93KN 1.8 M風荷載作用對格構成壓桿產生的彎矩，為： Qh12 0.161×1.82 M = =

12、= 0.065KNm 8 8 格構壓桿的整體穩(wěn)定系數，由換算長細比 cx=x=25×10.28=257，查高層建筑施工手冊表447得 =0.242。 N M 30.93×103 0.065×106 則： + = + A bA 0.242×4.89×2×102 1050×4.89×2×102 = 130.68 + 0.0633 = 130.74N/mm2 KAKH = 0.781×0.85×205 = 136.13N/mm2 符合要求。 b. 單桿局部穩(wěn)定驗算： 雙排腳手架單桿局部穩(wěn)定需

13、滿足如下公式要求： N1 +M KAKH 1A1 N 其中， N1單根立桿的軸心壓力，取N1= = 15.46KN。 2 1立桿穩(wěn)定系數，由1= h/I = 180/15 = 120，查高層建筑施工手冊表447得1 = 0.452。 M 操作層處水平桿對立桿偏心傳力產生的附加應力。當施荷載取3000N/m2時，取M = 55 N/mm2 N1 15.46×103 +M = + 55 1A1 0.452×4.89×102 =124.95 N/mm2 KAKH = 135.92 N/mm2 符合要求。 連墻點抗風強度驗算： 風荷載對每個連墻點產生的拉力或壓力 Nt =

14、 1.4H1L1 = 1.4 × 2.8 × 6.0 × 0.161 = 3.79 KN 單個扣件連結的抗壓或抗拉設計承載力為6KN/個，符合要求。 高度驗算: 由懸挑工字鋼上的每段腳手架最大搭設高度,按高層建筑施工手冊公式4411計算: H HMAX 1+ H 100 KAAf-1.30(1.2NGK2+1.4NQK) 其中，H = h 1.2NGK1 0.85×48.491-1.3(1.2×4.185+1.4×12.60) = 1.8 = 39.91 1.2 × 0.442 Af由高層建筑施工手冊表4410查得為Af =

15、 48.491。 H 39.91 則：最大允許搭設高度HMAX = = = 28.50 m 28 m 1+ H 1+ 39.91 100 100 符合要求。 分段卸荷措施： 分段卸載措施采用斜拉鋼絲繩的方法，起步架卸載一次，每隔五層卸載一次，卸載高度為2.8×5=14.0m，符合搭設高度要求。下面驗算鋼絲繩的強度要求。 a.所卸荷載，應考慮架子的全部荷載由卸載點承受，本工程的每個縱距，共有4個斜拉點，每個吊點所承受荷載P1為： N 30.93 P1= × KX = × 1.5 = 11.60 KN 4 4 式中KX 為荷載不均勻系數，取為1.5。 b.計算簡圖確定

16、，鋼絲繩內力計算。 計算簡圖如下圖所示 2.82+ 1.352 則：TAO= P1 × = 1.11P1 = 12.88 KN 2.8 1.35 TAB = - P1 × = - 0.48P1 = - 5.57 KN 2.8 2.82+ 0.32 TBO= P1 × = 1.006P1 = 11.67 KN 2.8 0.30 TBC = -P1 × + TAB = - 6.81 KN 2.8 c. 驗算鋼絲繩抗拉強度： 由上計算可知，鋼絲繩的計算拉力取為：PX = 12.88 KN 考慮鋼絲繩受力不均勻的鋼絲破斷拉力換算系數，從高層建筑施工手冊表4413

17、查得，為= 0.85。 取鋼絲繩使用的安全系數，查高層建筑施工手冊表4424得 K= 8。采用6×19，繩芯1鋼絲繩。 KPx 8×12.88 Pg= = = 121.22 KN 0.85 選用15.5，Pg = 125.0 KN 121.22 KN。 選擇與鋼絲繩配套使用的卡環(huán)，號碼為2.7號，安全荷重為27 KN 12.88 KN , 符合要求。 d. 計算工程結構上的預埋吊環(huán)： 根據砼結構設計規(guī)范規(guī)定，吊環(huán)采用一級鋼制作，吊環(huán)埋入深度不應小于30d，并應焊接或綁扎鉤住結構主筋，每個吊環(huán)可按兩個截面計算。 則：吊環(huán)鋼筋截面積 2PX 12.88×2 Ag= =

18、 × 1000 = 61.33 mm2 2×210 420 選用38，Ag = 151 mm2 61.33 mm2。 符合要求。 e. 驗算吊點處扣件抗滑承載能力： 吊點處水平方向分力最大值TBC = 6.81 KN，垂直方向分力最值為11.60KN, 都只需兩個扣件即可滿足要求，搭設的外架在吊點處已有兩個扣件，符合要求。 5、腳手架承重結構計算： 由于本工程為剪力墻結構，結構上不允許將工字鋼穿設在結構暗柱上，導致工字鋼間距不均勻，為了便于調節(jié)立桿間距保持外架美觀，則采用制作簡易鋼管桁架落在工字鋼上的辦法。（詳見方案） 由此，需驗算鋼管桁架的承受能力。 考慮最不利情況，計算

19、簡圖如下：F = 15.46KN。 由此計算而得的桿件內力及工字鋼反力如下圖所示： 由此，需計算壓桿的穩(wěn)定設計荷載。 考慮由于施工原因，對桿件會形成初偏心30mm，形成壓彎受力桿，鋼管受力按壓彎失穩(wěn)計算。其設計荷載應滿足下列要求： N mMX + m N A WX1-0.8 NEX 1 1 兩端鉸支，l0= l = × 0.92+0.752 = 0.59 m , 2 2 l0 590 則= = = 37.34 , i 15.8 查鋼結構設計規(guī)范得： = 0.948。 等效彎矩系數取：mx = 1.0。 截面塑性發(fā)展系數數：x = 1.15。 2×2.06×105&

20、#215;4.89×102 歐拉臨界力：NEX =2EA/2 = = 713.60KN。 37.342 則有： N 1.0×30×N + = 205。 N 0.929×4.89×102 1.15×5.08×1031-0.8× 713060 解得荷載設計值為：N = 28.11 KN 符合要求。 承重工字鋼驗算： 計算模型 不考慮工字鋼的自重荷載，僅考慮外架傳遞荷載，簡化模型如上圖： 僅考慮工字鋼的自重荷載，簡化模型如下圖： 荷載計算 由以上計算可知：F1 = F2= 15.46KN 1.2×24.14×9.8 工字鋼自重荷載q = = 0.284 KN/m 1000 b.內力計算： A點是彎矩、剪力最不利用點。 不考慮工字鋼自重荷載，考慮外加傳遞荷載。 MA架 = F1 × L1 + F2 × L2 = 15.46×1.36 + 15.46×0.3 =25.51 KNM QA架 = F1 + F2