落地式钢管脚手架卸荷设计计算及应用

时间日期：2008-5-21 已被阅读次：[10423]

佛山市汇博建设工程有限公司　黎国源

[摘　要]　落地式钢管脚手架在工程中广泛采用，为主体和装饰施工提供了安全可靠的操作
　　　　　平台和防护。但由于钢管和基础的承载力的限制，脚手架的搭设高度很难满足高
　　　　　层建筑的的需要。加设卸荷装置是一项有效增加脚手架搭设高度的措施，而且比
　　　　　较安全可靠。下面结合工程实例探讨一下脚手架卸荷的设计计算。
[关键词]　脚手架　卸荷　设计计算

　　1.工程概况：
　　商业、住宅、地下车库（汇博.星辰）工程，位于佛山大道旁，建筑面积36882m2，地下
一层，地上19层。建筑最大标高75.6米，室外地坪标高0.3米。脚手架采用双排扣件式钢管
落地脚手架、最大搭设高度约77米，钢管采用48×3.5焊接钢管，立杆纵距la=1.8米，排距l
b=0.8米，大横杆步柜h=1.9米。大横杆用直角扣件扣在立杆内侧，小横杆在大横杆下方，扣
在立杆上。间距1.8米，立杆离墙 a1=0.2米。连墙件两步三跨。除扫地杆外，每步均铺一层
脚手板以满足外墙装饰需要。脚手板用1000×200×20毫米松板。脚手板铺在大横杆上，两
端用胶篾扎牢。
　　2.轴心力计算：
　　2.1 以一条立杆为计算对象，固定荷载作用在立杆上，轴心力为NGik，活荷载作用在立
杆上的轴心为NQik。NGik包括：①脚手架结构自重NG1k，取每米结构自重g=0.134kn/m计算
得NG1k=10.318KN；②脚手板自重NG2k按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ
130－2001）中木脚手板自重为0.35kn/m2，但规范中脚手板厚度为5CM。而且工程实例中脚
手板厚度为2CM。按实计算自重为0.12kN/ m2，计算得NG2k=4.32kn。③围护结构（含栏杆、
档脚板密目安全网等）自重产生的NG3k，经计算得NG3k=8.72KN。∑NGik=10.318KN＋4.32KN
＋8.72KN=23.358KN。
　　2.2 NQik包括：①施工荷载产生的轴心力NQ1k，装饰脚手架单层施工荷载取2KN/ m2，
同时考虑两层施工荷载，则计算得NQ1k=3.6KN。②风荷载产生的轴心力NQ2k。基本风压w0取
0.4kN/m2。风压高度变化系数用插入法取μz=1.48。体型系数取μs=0.75，风荷载标准值wk
=0.7 w0μzμs=0.311 kN/m2
　　风荷载标准值产生的立杆段弯矩Mw=0.85wklah2/10=0.172KN.m
　　风荷载产生的轴心力NQ2k=MwA/W=16.56kN
　　A——48×35钢管的截面面积；W——48×35钢管的截面模量
　　∑NQik=3.6kN＋16.56kN=20.16 kN
　　2.3 作用在立杆上的轴心力设计值N=1.2∑NGik＋1.4∑NQik=56.254 kN
　　3.立杆承载力计算：
　　48×35钢管的截面特性：A=4.89cm2，I=12.19cm4，W=5.08cm3，i=1.58cm.，Q235钢的
材料强度f=205N/mm2，弹性模量E=2.06×105N/mm2。脚手架步距h=1.9m，边墙件间距两步三
跨。计算长细μλ=Mh/i=1.5×1.9/0.0158=181。查得φ=0.218，则立杆承载力φΑf=0.218
×4.89×102×205=21853.41N=21.85KN。4.卸荷的设计和计算：
　　4.1经计算得脚手架立杆的总受力为56.254KN。而钢管的承载力只有21.85KN，不能满足
要求。因此需要设置卸荷装置。卸荷就是通过悬挂装置。将脚手架的全部或部分荷载传递到
建筑主体，继而增加脚手架的搭设高度，以满足施工要求。卸荷装置一般在主体框外边梁施
工时预埋吊环，待砼达到设计强度后，用钢丝绳吊挂住脚手架的主节点（大横与立杆交接处
）。而卸荷装置的承载力取决于4个因素。①主节点直角扣件的承载力，直角扣件承载力为8
KN，为增大承载力保证安全可采用双扣件，本实例按单扣件设计。②钢丝的承载力。③吊环
的承载力。④框架梁的承载力。在计算出卸荷装置所承受的荷载后，选择相应截面的圆钢和
钢丝绳，但扣件的承载力固定的，所以以此来确定卸荷的数值。框架梁的承载力应由设计单
位验算，这里不作讨论。
　　4.2 直角扣件的承载为设计值为8KN，立杆总受力与钢管承载力的差值为56.254－21.85
=34.04KN，设4道卸荷，其总承载力为8×4 = 32KN，略少于34.464KN。考虑到荷载计算的分
项系数。我们认为可满足安全要求。
　　4.3 每道卸荷的钢丝绳承受的竖向荷载为8KN。钢丝绳与竖直方向的夹角不得超过45度
，计算按45度，偏于安全。则每条钢丝绳的破坏拉力总和Tg=8×8√2/0.85=146.46KN。因此
选择φ14（6×19）的钢丝绳。
　　吊环承受的荷载为2×8×√2 = 22.624KN。则吊环截面面积As=22.624×103/210 = 107
.73mm2，选φ12钢筋做预埋吊环。
　　4.4 通过计算确定卸荷装置的数值，还要确定设置的位置。尤其是第一道卸荷点的位置
。随着脚手架高度的增加，荷载按线性递增。要在荷载超过钢管承载力前的第一道卸荷就要
起作用才能保证使用安全。每米高脚手架的荷载56.254/75.6 = 0.744KN/m。不卸荷时脚手
架允许搭设高度H=21.85/0.744=29米
　　第一道卸荷点在脚手架搭设到29米前设置。考虑砼达到设计强度所需时间，以及高度不
大时风荷载较小，将第一道卸荷点设在八层梁板。标高27.1米，以后每四层梁板设一道卸荷
，合共四道卸荷点。
　　5.基础计算：
　　每根立杆下垫150×150×8钢板。基础为C15素混凝土。承载力取Fg=80KPad基础厚度D=
（√（21.85/80）－150/1000）/2=0.187m。
　　则砼基础厚度取200mm。
　　6.工程效果
　　本脚手架工程从2006年6月开始施工，2007年1月15日封顶，预计8月中拆卸完毕。从搭
设到现在经历包括去年8月的强台风“派比安”在内的多次大风雨吹袭，架体依然牢固，说
明设计是符合要求的、合理的。
　　7.心得体会：
　　7.1 通过有效可靠的卸荷可大大增加脚手架的搭设高度以满足施工需要；搭设高度不增
加时，设置安全可靠的卸荷点可以增大立杆纵距节约材料，节省投资。
　　7.2 计算结构承载力时要抓住影响承载力的关键环节。有针对性地设计。本工程实例中
影响卸荷装置承载力的关键是扣件。以扣件承载力确定装置的承载力。
　　7.3 落地式脚手架技术要求简单，较广泛采用，但在场地受到限制和超高度建筑中可采
用悬排式和爬升式脚手架。更能满足施工需要。而且节省材料降低成本。
参考文献
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2001）。
　　杜荣军主编，《建筑施工脚手架实用手册》，1994年5月第一版，中国建筑工业出版社
。

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