挑鋼管外腳手架計(jì)算及施工方法

1、挑鋼管外腳手架計(jì)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(wǎng)、鋼絲繩等材料進(jìn)行搭設(shè)。 （二） 施工工序： 懸挑層施工預(yù)埋穿插工字鋼焊接底部定位鋼筋搭設(shè)架體加斜拉鋼絲繩鋪鋼筋網(wǎng)、安全網(wǎng)。 （三） 搭設(shè)方式： 搭設(shè)方式如下圖所示，搭設(shè)范圍見(jiàn)架空層懸挑外架布置圖。 （四）技術(shù)細(xì)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(shè)懸挑外架用鋼筋，其包括板面穿插工字鋼用鋼筋、外架轉(zhuǎn)角處支撐鋼筋。 2、須待懸挑層砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方可穿插工字鋼搭設(shè)上部外架。 3、懸挑架立桿間距分別為：縱向間距見(jiàn)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(jiǎn)易桁架，以便調(diào)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(jiàn)下圖。 6、每層設(shè)連墻桿，連墻桿連接方式詳見(jiàn)下圖，連墻桿每隔6000左右設(shè)立一道。 7、轉(zhuǎn)角處外架由于無(wú)法挑工字鋼，則采用鋼筋支撐，每隔二層卸載的方式搭設(shè)，如下左圖所示。需用此種方法處理的外架位置見(jiàn)架空層處架布置圖： 大橫桿距工字鋼面200mm開(kāi)始搭設(shè)。相鄰步架的大橫桿應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置在立桿的里鍘和外側(cè)。 立桿和大橫桿必須用十字扣件扣緊，不得隔步設(shè)置或遺漏。 10、小橫桿貼近立桿設(shè)置，搭于大橫桿上。在立

3、桿之間可根據(jù)需要加設(shè)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(kāi)始加設(shè)，剪刀撐的斜桿除兩端用旋轉(zhuǎn)扣件與外架相連外，在其中間應(yīng)增設(shè)24個(gè)扣結(jié)點(diǎn)。 12、每一懸挑段鋪鋼筋網(wǎng)板層數(shù)不得超過(guò)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(shè)時(shí)應(yīng)注意挑選鋼管長(zhǎng)度。 14、水平斜拉桿，設(shè)置在有連墻桿的步架平面，人，以加強(qiáng)外架的橫向剛度。 15、懸挑架外圍滿掛安全網(wǎng)。 （五）安全防護(hù) 應(yīng)在安全人員和技術(shù)人員的監(jiān)督下由熟練工人負(fù)責(zé)搭設(shè)；腳手架的檢查分驗(yàn)收檢查、定期檢查和特別檢查；使用中要嚴(yán)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(shí)還特別注意保持架子原有的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，嚴(yán)禁任意拆卸結(jié)構(gòu)桿件和連墻拉結(jié)及防護(hù)設(shè)施。 挑外架防墜棚：在每次懸挑架開(kāi)始層搭設(shè)，采用挑檐的形式，用于防止重物直接墜落。 （六）注意事項(xiàng) 1、 按照規(guī)定的構(gòu)造方案和尺寸進(jìn)行搭設(shè)。 2、 及時(shí)與結(jié)構(gòu)拉結(jié)或采用臨時(shí)支撐，以確保搭設(shè)過(guò)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(shè)工人必須配掛安全帶。隨時(shí)校正桿件垂直和水平偏差，避免偏差過(guò)大。 6、沒(méi)有完成的外架，在每日收工時(shí)，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(shí)，一般情況下不允許工人在架子上施工操作。 （七）懸挑外架計(jì)算： 1、主要材料及力學(xué)參數(shù)： 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(yīng)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(zhuǎn)半徑i=1.5cm，截面積A=4.89cm2, 抗彎容許應(yīng)力m=205 N/mm2 。 2、主要技術(shù)參數(shù)： 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(nèi)立桿距墻b=0.3m。外架與建筑主體結(jié)構(gòu)

6、連接點(diǎn)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(shè)層數(shù)為六層。方案設(shè)計(jì)中，腳手架上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)板共八層，經(jīng)驗(yàn)算八層鋼筋網(wǎng)板荷載遠(yuǎn)小于六層鋼腳手板荷載，因此，計(jì)算取值以六層鋼腳手板為準(zhǔn)，便于查表計(jì)算。 3、荷載計(jì)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(guò)扣件抗剪立桿簡(jiǎn)易桁架懸挑工字鋼。 （2）荷載取值： 結(jié)構(gòu)施工用腳手架施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取為：qk=3.0KN/m2。 作用于外架的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：（見(jiàn)高層建筑施工手冊(cè)公式4-4-1） = 0.752zstw0 其中，0基本風(fēng)壓值，取0.50K

7、N/m2 2風(fēng)振系數(shù)，取1.0。 z風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取1.72。 stw風(fēng)壓體型系數(shù)，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(gè) （3）荷載分項(xiàng)系數(shù)的選擇： 永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，采用1.20。 可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，采用1.40。 腳手架驗(yàn)算。 小橫桿驗(yàn)算： 小橫桿受力按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，其上承受施工荷載，鋼腳手板荷載，小橫桿自重。同時(shí)，由懸挑架設(shè)計(jì)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(yīng)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(yàn)算： 大橫桿受力按三跨連續(xù)梁考慮，其上承受小橫桿傳來(lái)壓力及自重。且大橫桿間距為1.5

9、m。 由小橫桿傳來(lái)壓力產(chǎn)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(chǎn)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(yàn)算： 立桿設(shè)計(jì)由穩(wěn)定計(jì)算控制，腳手架的穩(wěn)定計(jì)算必須計(jì)算其結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及單桿的局部穩(wěn)定。

10、 計(jì)算腳手架的整體穩(wěn)定及單桿局部穩(wěn)定時(shí)，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以相應(yīng)的調(diào)整系數(shù)KHKA，其中KH為與腳手架的高度有關(guān)的調(diào)整系數(shù)，取 1 1 KH = = = 0.781； 1+ H 1+ 28 100 100 KA為與立桿截面有關(guān)的調(diào)整系數(shù)，當(dāng)腳手架內(nèi)、外排立桿均采用單根鋼管時(shí)，取KA = 0.85。 a. 整體穩(wěn)定驗(yàn)算： 腳手架的整體穩(wěn)定按軸心受力格構(gòu)成壓桿計(jì)算，當(dāng)考慮風(fēng)荷載時(shí)，需滿足如下公式的要求： N M = KAKH A bA 其中，N格構(gòu)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(cè)表444得腳手架自重產(chǎn)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(shè)層數(shù)六層，查高層建筑施工手冊(cè)表445得腳手架附件及物品重產(chǎn)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(cè)表446得一個(gè)縱距內(nèi)的腳手架施工、荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)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(fēng)荷載作用對(duì)格構(gòu)成壓桿產(chǎn)生的彎矩，為： Qh12 0.161×1.82 M = =

12、= 0.065KNm 8 8 格構(gòu)壓桿的整體穩(wěn)定系數(shù)，由換算長(zhǎng)細(xì)比 cx=x=25×10.28=257，查高層建筑施工手冊(cè)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(yàn)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(shù)，由1= h/I = 180/15 = 120，查高層建筑施工手冊(cè)表447得1 = 0.452。 M 操作層處水平桿對(duì)立桿偏心傳力產(chǎn)生的附加應(yīng)力。當(dāng)施荷載取3000N/m2時(shí)，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(diǎn)抗風(fēng)強(qiáng)度驗(yàn)算： 風(fēng)荷載對(duì)每個(gè)連墻點(diǎn)產(chǎn)生的拉力或壓力 Nt =

14、 1.4H1L1 = 1.4 × 2.8 × 6.0 × 0.161 = 3.79 KN 單個(gè)扣件連結(jié)的抗壓或抗拉設(shè)計(jì)承載力為6KN/個(gè)，符合要求。 高度驗(yàn)算: 由懸挑工字鋼上的每段腳手架最大搭設(shè)高度,按高層建筑施工手冊(cè)公式4411計(jì)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(cè)表4410查得為Af =

15、 48.491。 H 39.91 則：最大允許搭設(shè)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(shè)高度要求。下面驗(yàn)算鋼絲繩的強(qiáng)度要求。 a.所卸荷載，應(yīng)考慮架子的全部荷載由卸載點(diǎn)承受，本工程的每個(gè)縱距，共有4個(gè)斜拉點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)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(shù)，取為1.5。 b.計(jì)算簡(jiǎn)圖確定

16、，鋼絲繩內(nèi)力計(jì)算。 計(jì)算簡(jiǎn)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(yàn)算鋼絲繩抗拉強(qiáng)度： 由上計(jì)算可知，鋼絲繩的計(jì)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(shù)，從高層建筑施工手冊(cè)表4413

17、查得，為= 0.85。 取鋼絲繩使用的安全系數(shù)，查高層建筑施工手冊(cè)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(hào)碼為2.7號(hào)，安全荷重為27 KN 12.88 KN , 符合要求。 d. 計(jì)算工程結(jié)構(gòu)上的預(yù)埋吊環(huán)： 根據(jù)砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，吊環(huán)采用一級(jí)鋼制作，吊環(huán)埋入深度不應(yīng)小于30d，并應(yīng)焊接或綁扎鉤住結(jié)構(gòu)主筋，每個(gè)吊環(huán)可按兩個(gè)截面計(jì)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(yàn)算吊點(diǎn)處扣件抗滑承載能力： 吊點(diǎn)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(gè)扣件即可滿足要求，搭設(shè)的外架在吊點(diǎn)處已有兩個(gè)扣件，符合要求。 5、腳手架承重結(jié)構(gòu)計(jì)算： 由于本工程為剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上不允許將工字鋼穿設(shè)在結(jié)構(gòu)暗柱上，導(dǎo)致工字鋼間距不均勻，為了便于調(diào)節(jié)立桿間距保持外架美觀，則采用制作簡(jiǎn)易鋼管桁架落在工字鋼上的辦法。（詳見(jiàn)方案） 由此，需驗(yàn)算鋼管桁架的承受能力。 考慮最不利情況，計(jì)算

19、簡(jiǎn)圖如下：F = 15.46KN。 由此計(jì)算而得的桿件內(nèi)力及工字鋼反力如下圖所示： 由此，需計(jì)算壓桿的穩(wěn)定設(shè)計(jì)荷載。 考慮由于施工原因，對(duì)桿件會(huì)形成初偏心30mm，形成壓彎受力桿，鋼管受力按壓彎失穩(wěn)計(jì)算。其設(shè)計(jì)荷載應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范得： = 0.948。 等效彎矩系數(shù)?。簃x = 1.0。 截面塑性發(fā)展系數(shù)數(shù)：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(shè)計(jì)值為：N = 28.11 KN 符合要求。 承重工字鋼驗(yàn)算： 計(jì)算模型 不考慮工字鋼的自重荷載，僅考慮外架傳遞荷載，簡(jiǎn)化模型如上圖： 僅考慮工字鋼的自重荷載，簡(jiǎn)化模型如下圖： 荷載計(jì)算 由以上計(jì)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(nèi)力計(jì)算： A點(diǎn)是彎矩、剪力最不利用點(diǎn)。 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