悬挑脚手架型钢悬挑梁的受力分析与构造要求

摘要：悬挑脚手架既能满足施工现场进度的需要，又能节省周转材料，具有一定的经济效益，但确保安全的关键部位是型钢挑梁，本文通过实例对型钢挑梁进行受力计算，并提出一些构造要求，可供施工现场参考。

关键词：型钢挑梁；整体稳定性；锚固

中图分类号：TU323.3

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2011）04-0090-01

1引言

我国的高层建筑越来越多，施工速度越来越快，对脚手架的要求越来越高。与落地式脚手架相比，采用悬挑脚手架有以下优点：1）不受场地限制，高层建筑地下室施工很复杂，如后浇带、外墙防水等，致使基坑土方不能及时回填，落地脚手架无法施工；2）落地脚手架的搭设高度受到限制，脚手架越高，自重越大，超过一定高度后，钢管无法承受轴向压力，此时采用分段悬挑可以解决高度限制问题；3）落地脚手架占用钢管、扣件数量多，时间长，而采用悬挑脚手架可以分段搭设，分段拆除，减少周转材料的数量和占用时间，具有一定的经济效益。但悬挑脚手架的悬挑支承结构如果选择不当或者施工质量不可靠，将会造成重大的安全事故。本文通过工程实例，结合《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ128―2010）中对悬挑支承结构的要求，认为支承结构应进行以下设计计算，且型钢悬挑梁应满足以下构造要求，才能确保脚手架的安全。

2工程实例

某工程外脚手架一次悬挑高度为7层（21m），采用Φ48*3.5mm钢管扣件搭设，立杆纵距La=1.5m，横距Lb=1.0m，步距h=1.8m，栏杆、剪刀撑、连墙件等均按构造要求，施工荷载按一层结构荷载（3kN/m2）或二层装修荷载（每层2kN/m2）考虑，从上至下满铺3层脚手板（包含2个防护层和1个操作层，每层脚手板重量按0.35kN/m2），采用16号工字钢，如图1，lc1=1300mm，lc2=300m，lc=1600mm。型钢自重20.5kg/m，Wx=141cm3，f=205N/mm2，I=1130cm4。（如图1）

3型钢悬挑梁的设计计算

3.1荷载计算

①脚手架结构自重标准值

gk1=0.124kN/m×21m=2.62kN

②脚手板自重

gk2=0.35×La×Lb×3层÷2根

=0.35×1.5×1.0×3÷2=0.79kN

③活荷载

NQK=2层×2kN/m2×La×Lb÷2=3kN

（注：装修施工荷载大于主体结构施工时的荷载，故取大值）

④荷载组合

N=1.2（gk1+gk2）+1.4NQK=1.2×（2.62+0.79）+1.4×3=8.3kN

⑤型钢自重

q=1.2×0.205=0.25kN/m

3.2型钢悬挑梁的抗弯强度验算

Mmax=N（lc1+lc2）+0.6lc12=8.3×（0.3+1.3）+0.6×0.25×1.32=13.53kN・m

σ==96.0N/mm2＜[f]

=215N/mm2

3.3型钢悬挑梁的整体稳定性验算

按现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017），φb取值为0.988

=205mm2

3.4型钢悬挑梁挠度验算

Vmax= （2l +2lcl +2lclc1lc2+3lcl -l ）

=×

（2×1.33+2×1.7×1.32+2×1.3×1.7×0.3+3×0.32×1.3+0.33）=7.5mm

[VT]= ==6.5mm

Vmax＞[VT]，故选用16号工字钢不满足挠度要求，改用18号工字钢，再验算。

I=1660cm4

Vmax=5.1mm＜[VT]=6.5mm，满足要求。

3.5锚固钢筋拉环强度验算

①假设选用φ14圆钢。

A1=2×153.9=308mm2

Nm==

=1.56×104N

σ== =39N/mm2＜fL

=50N/mm2

不满足要求。

fL按现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）规定取 。

②假设选用φ16圆钢。

A1=2×201=402mm2

σ= = =39N/mm2＜fL

=50N/mm2

故锚固钢筋直径不得小于16mm。

3.6型钢挑梁采用槽钢

如果选用槽钢，型号分别为16号、18号，其材料力学性能及抗弯强度、稳定性、挠度计算如表1。

4型钢挑梁的构造要求

前面对型钢的抗弯强度、整体稳定性、挠度及锚固钢筋环的强度进行了计算，即使上述各项力学指标都能满足要求，仍然不能保证型钢挑梁安全可靠，还必须使其满足以下构造要求：

4.1锚固段长度应不小于悬挑段长度的1.25倍。如果锚固段长度过小，型钢挑梁与楼板连接的压点处锚固钢筋拉环的拉力变大，楼板混凝土局部抗拉力增大；如果长度过大，悬挑段的挠度增大，不利于整体稳定，也不经济。

4.2悬挑支承点的位置。型钢挑梁的根部必须搁置在建筑结构的梁板上，荷载直接传给建筑物；当必须位于挑阳台或悬挑板上时，必须由设计单位对挑阳台或挑板进行验算，不满足要求时进行加固，也可以将荷载传递给下层建筑结构；楼面必须进行找平，受力点下应垫200*200*10mm钢板,确保混凝土受压均匀。

4.3当选用槽钢作挑梁时应在槽钢开口面焊接加劲肋，避免在荷载作用下产生弯扭现象，在立杆位置焊接钢筋头防止立杆位移，如图2。

4.4悬挑梁的固定。悬挑梁的前端必须采用一个定位钢筋环，末端必须采用二个钢筋拉环，型钢侧面必须采用钢楔或硬木与钢筋环塞紧，顶面应采用钢压板或补焊钢筋开口环，保证型钢于钢筋环的紧密接触，防止型钢晃动；钢筋拉环应使用I级钢筋，防止弯曲时发生脆断和开裂，且最小直径不得小于16mm；锚固钢筋环处楼板厚度不应小于10cm，混凝土强度不应低于20Mpa，如图3。

4.5转角处理。脚手架立杆都必须落在型钢上，当遇到特殊部位时（如楼板阳角处，且有结构柱），型钢应单独设计计算。

参考文献：

[1]建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范.JGJ128-2010.

[2]建筑施工钢管扣件脚手架安全技术规范.JGJ130-2001.