分段式型钢悬挑式支承体系钢管脚手架的设计及施工应用

柯麟质 邓宏

摘要：分段式型钢悬挑钢管脚手架其构造简单、施工便捷、经济安全，在本文中设计了型钢悬挑式外挑架标准结构单元，并成功在超高层建筑工程实践中得到应用，取得较好的效果。

关键词：外架；分段式；工字钢；悬挑

Abstract: the sectional steel cantilever steel pipe scaffold its simple structure, construction is convenient, economic security, in this paper design a steel cantilever type outside carry frame standard structure unit, and successfully in tall building engineering practice in the application, and the good result is achieved.

Keywords: WaiJia; Sectional; I iron; cantilever

中图分类号：TU731.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、引言

随着我国国民经济的快速发展, 高层建筑大量增加，建设规模的不断扩大,建筑形式也日新月异和丰富多采,致使一大批新、奇、特的大型建筑在我国拔地而起,因此各种形式的悬挑脚手架被越来越多地应用到工程建设中。

目前国内对悬挑外脚手架支承体系结构的研究和应用越来越多，每个项目都自行设计、自行管理，势必有良莠不齐、高低不一的情况，对于长时间操作于建筑物外立面、安全系数要求相对较高的悬挑外架来说，是一件相当危险的事情。如果架体出现问题，轻者影响施工企业在业主、社会的声誉，重者危及到人民群众的生命安全，将给施工企业造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。

因此，为寻求一种构造简单、经济实用又操作方便的悬挑外脚手架支承体系结构成为迫在眉睫的问题。本文着重对型钢悬挑式外脚手架的设计与施工进行研究和应用,该脚手架采用型钢悬挑外伸作脚手架基础, 多层悬挑，分段搭设的脚手架结构形式，将全高的脚手架分成若干段，通过分析计算,同时考虑各节点的构造设置,设计出型钢悬挑式外脚手架,并在工程中成功试用。

二、工程概况

重庆江北嘴金融城2号工程位于重庆黄花园北桥头江北嘴，包含4栋一类建筑，其中3栋为超过100米的超高层建筑，是一座国际甲级写字楼，智能化楼宇。总建筑面积约260000.0m2，建筑总高度181.25m，地下4层，地上37层，外墙为单元体玻璃幕墙。

三、外架方案的分析和选择

根据本工程具体情况，塔楼高度较高，1、2、3号楼均超过100m，经项目部对脚手架搭设方案的技术比较和分析，综合考虑各方案的可行性、安全性、经济性等因素，最后决定塔楼主体施工外防护架采用分段式工字钢悬挑式双排钢管脚手架。由于脚手架分段悬挑分段搭设，可以分段卸载，提高了脚手架的安全系数；同时有效封蔽楼层，避免发生高层建筑施工中常见的高空坠落伤人、损物事故，满足结构施工操作、安全防护要求，保障建筑施工安全；另外不必等地下室工程回填完毕即可施工，最大限度满足环境、道路穿插的要求，缩短工期，节约了时间成本。

四、外架设计

分段式工字钢悬挑式支承体系双排钢管脚手架，用于主体结构上升阶段的安全防护（架体随主体结构上升而上升），搭设高度为25m，每25m轮换，分段搭设。具体搭设如下图：

1.参数信息:

1.1脚手架参数

搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.20米，立杆的横距为0.70米，立杆的步距为1.80 米；

计算的脚手架为双排脚手架搭设高度为 25.0 米，立杆采用单立杆；

内排架距离墙长度为0.30米；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 2；

采用的钢管类型为 Φ48×3.5mm（按壁厚3.0mm考虑）；

横杆与立杆连接方式为单扣件；扣件抗滑承载力系数为 0.80；

连墙件采用两步三跨，竖向间距 3.60 米，水平间距3.60 米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件。

1.2活荷载参数

施工荷载均布参数(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构防护脚手架；同时施工层数:2；

1.3风荷载参数

重庆地区，基本风压为0.450，风荷载高度变化系数μz为0.920，风荷载体型系数μs为0.871；考虑风荷载；

1.4静荷载参数

每米立杆数承受的结构自重标准(kN/m2):0.1161；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；

栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2):0.140；

安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:4；

脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆竹串片；

1.5水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用[14号工字钢] ，其中建筑物外悬挑段长度1.20米，建筑物内锚固段长度 1.80 米。（特殊部位悬挑长度可能会增加，需单独设计验算）

与楼板连接的锚环直径(mm):18.00；

楼板混凝土标号:C30；

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。

2.大横杆的计算:

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

大横杆的抗弯强度:σ= 40.757 N/mm2 小于 [f]=205.0 N/mm2。满足要求！

挠度计算:最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度Vmax=0.712 mm；

纵向、受弯构件的容许挠度为 l/150与10 mm，大横杆的最大挠度小于 1200.0/150 mm 或者 10 mm,满足要求!

3.小横杆的计算:（小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面）

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩：σ = M / W = 0.312×106/4490.000=69.389 N/mm2小于205.000 N/mm2,满足要求！；

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和小横杆自重均布荷载引起的最大挠度小于(700.000/150)=4.667与10mm,满足要求!；

4.扣件抗滑力的计算:

按规范要求直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的直角、旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:R ≤ Rc

荷载的计算值: R=1.2×(0.023+0.126)+1.4×1.260=1.943 kN< 6.40 kN,满足要求!