南通市建设监理有限责任公司 江苏南通 226000
摘要：介绍在某青年教师周转公寓2#楼施工过程中，采用螺栓固定式斜拉悬挑脚手架，在方案编制及审查中，根据不同施工阶段悬挑脚手架的不同受力工况，分别进行分析与受力计算，并严格按照方案做好交底、施工及验收，取得圆满的成功。
关键词：螺栓固定斜拉式悬挑脚手架；不同施工阶段；工况分析与受力计算
1.工程概况
某青年教师周转公寓2#楼，总建筑面积 24702m2，框剪结构，建筑高度47.4米，地上十三层，人防地下室一层。本工程第一层层高设计为4.2米，2-13层层高设计均为3.6m。屋顶机房层为平屋面，设计层高为3.0m。
2.外脚手架搭设方案及采用的材料
搭设脚手架的钢管采用直径φ48mm，壁厚≥2.7mm焊接脚手钢管，其材质在保证可焊性的条件下应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235A钢的规定。扣件为可锻铸造扣件，其材质应符合建设部《钢管脚手扣件标准》GB15831的要求，有扣件生产许可证的生产厂家提供，不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应平整，活动部位灵活，夹紧钢管时开口处最小距离不小于5mm。钢管螺栓拧扭紧力矩达65N•m时不得破坏。
脚手架立杆纵距1.5m，横距0.80m，步距1.80m。
安全网采用密目式安全网，网目应满足2000目/100cm2，绿色，阻燃，
连墙件采用刚性连接，按两步三跨梅花型布设。
剪刀撑连续设置，角度在45°左右。
外脚手架搭设方案采用落地式双排脚手架加悬挑脚手架施工方案。具体为：
2.1双排落地式脚手架
10层以下采用双排落地式脚手架，脚手架高度为33m。其中0.0m~12.0m采用双立杆。脚手架基础在基坑土方回填、压实完成后，浇筑15cm厚C25混凝土，为减少今后回填土方下沉导致脚手架基础出现开裂、变形等问题，在基础混凝土内配设了Φ10@200钢筋网。
落地脚手架搭设的工艺流程：场地平整、夯实→浇100厚C15垫层详见下图、材料配备→定位设置通长板、底座→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆→剪刀撑→连墙件→铺竹笆→扎防护栏杆→扎安全网。
2.2型钢悬挑脚手架
10层以上采用螺栓固定斜拉悬挑脚手架，考虑脚手架搭设高度超过机房层顶1.2m，悬挑脚手架搭设高度为18.6m。
悬挑脚手架的工艺流程：悬挑型钢制作→10结构施工及层螺栓孔洞预设→10层结构梁模板拆除→悬挑型钢安装→悬挑脚手架搭设（限制高度）→11层结构施工及斜拉杆固定螺栓孔洞预设→11层结构拆模→斜拉杆安装→悬挑脚手架搭设。
2.2.1悬挑脚手架型钢制作：螺栓固定斜拉悬挑脚手架悬挑采用16#工字钢。工字钢长1100mm，距外侧100mm、900mm处焊接Φ20长度100mm短钢筋，作为脚手架内外立杆固定点。在外立杆内侧工字钢表面焊接100*100*10mm钢板，开Φ24洞，作为斜拉杆下拉点。工字钢内端焊接150mm*250mm*10mmQ235端头钢板，端头钢板上端距边50mm开2个A24孔，孔距100mm，以便与11层结构大梁螺栓连接。
2.2.2悬挑型钢固定孔洞预埋：在10层外侧梁，悬挑型钢设计布置的位置，在大梁模板架立时，预埋2个24塑料管，孔上下位置布置在楼板下200cm左右，孔洞间距为100mm（与工字钢端头钢板洞眼间距一致）。
2.2.3悬挑型钢安装：在10层结构砼达到一定强度后，拆除外侧梁模板，安装悬挑工字钢。型钢采用Φ20Q235螺栓，穿过型钢端头钢板、10层大梁预埋螺栓孔洞用双螺帽进行固定。
2.2.4上拉点设置：在11层结构施工时，在外侧大梁悬挑型钢对应位置，设置悬挑脚手架上拉点，设置方法同10层型钢固定预留孔洞。
2.2.5斜拉杆制作与安装：在11层结构混凝土强度达到70%以上后，安装斜拉杆。斜拉杆采用Q235A18圆钢，中间为花篮螺栓，以便调节长度；拉杆的两端焊接耳板，开洞，采用螺栓与钢梁下拉点以及11层上拉点螺栓连接。
3.脚手架受力计算（采用某茗计算软件）
3.1 落地式脚手架计算参数
3.3受力计算结果
落地式脚手架：纵横向水平杆抗弯验算、挠度验算、支座反力计算，扣件抗滑力验算，立杆长细比及稳定性验算，连墙件承载力验算，立杆地基承载力验算，均满足要求。
斜拉杆悬挑脚手架：纵横向水平杆抗弯验算、挠度验算、支座反力计算，扣件抗滑力验算，立杆长细比及稳定性验算，连墙件承载力验算，悬挑工字钢强度、抗剪验算、挠度验算、支座反力计算、稳定性验算，上拉杆强度、花篮螺栓验算、吊耳板计算、钢拉杆与吊耳板连接焊缝验算、上拉与主梁连接吊耳板螺栓验算、上拉连接板与建筑物连接锚固螺栓验算，主梁与建筑物节点螺栓承载力验算，均满足要求。
根据受力计算结果分析，螺栓固定斜拉悬挑脚手架，与普通悬挑脚手架受力计算不同，斜拉杆件参与了悬挑脚手架的受力计算。
4.螺栓固定斜拉悬挑脚手架实际受力工况分析
在10层结构完成，悬挑工字钢安装结束后，需要进行11层结构的施工。考虑11层砼需要达到一定强度（约设计强度的70%，正常要7-10天的时间），工地一般不会停工等强，在12层结构施工过程中，斜拉杆才能逐渐设置到位。为保证11、12层结构的正常施工，脚手架高度应超过作业层一定高度，每层高度为3.6m，2层为7.2m高，考虑脚手架立杆接头错位，实际施工中长立杆设置为12m，短立杆为9m，平均架体高度为10.5m。10.5m高的悬挑脚手架，在未设置斜拉杆件时，仅靠工字钢端头钢板与穿10层大梁的螺栓受力。
在一般施工方案计算书中，仅对搭设完成至最终高度进行悬挑脚手架的受力计算，忽略了斜拉杆设置前的悬挑脚手架的受力分析与计算。事实上在斜拉杆未设置前的施工阶段，很容易造成螺栓固定斜拉悬挑脚手架架体的侧翻。
5.斜拉杆件安装前受力计算（仅对穿梁螺栓进行复核计算，考虑两个螺栓同时一样受力）
5.1.1计算简图
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F3为工字钢自重，按照每延米20.5kg进行计算。
F3=20.5*1.2=30.75kg=307.5N=0.31KN
为获得F1、F2内外立杆的轴向力，将搁置在悬挑工字钢上的10.5米脚手架，按落地式脚手架进行受力计算。
5.1.2基本参数
5.1.3内外立杆轴向受力计算
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆：NG1k=（gk+（lb+a1）×n/2×0.03/h）×H=（0.129+（0.8+0.15）×2/2×0.03/1.8）×10.5=1.521kN
单内立杆：NG1k=1.521kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆：NG2k1=（H/h+1）×la×（lb+a1）×Gkjb×1/2/2=（10.5/1.8+1）×1.5×（0.8+0.15）×0.3×1/2/2=0.73kN
1/2表示脚手板2步1设
单内立杆：NG2k1=0.73kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆：NG2k2=（H/h+1）×la×Gkdb×1/2=（10.5/1.8+1）×1.5×0.17×1/2=0.871kN
1/2表示挡脚板2步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆：NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×10.5=0.158kN
5、构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆：NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.73+0.871+0.158=1.759kN
单内立杆：NG2k=NG2k1=0.73kN
立杆施工活荷载计算
外立杆：NQ1k=la×（lb+a1）×（nzj×Gkzj）/2=1.5×（0.8+0.15）×（2×2）/2=2.85kN
内立杆：NQ1k=2.85kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力：
单外立杆：F2=1.2×（NG1k+ NG2k）+1.4×NQ1k=1.2×（1.521+1.759）+ 1.4×2.85=7.926kN
单内立杆：F1=1.2×（NG1k+ NG2k）+1.4×NQ1k=1.2×（1.521+0.73）+ 1.4×2.85=6.692kN
5.1.4工字钢端部螺栓受力计算
A20螺栓有效直径及有效面积计算
de=d-13/24*√3*p，其中，d为螺栓公称直径；p为螺距，现场为2.5mm。
de=17.65mm。Se=244.5mm2
5.1.4.1抗剪
Φ20Q235螺栓[τ]=125N/mm2>（F1+F2+F3）/244.5/2根=30.52N/mm2
符合要求！
5.1.4.2抗弯
以端头板下端作为支点，进行穿梁螺杆抗弯验算。
Mmax=F1*300+F2*1100+F3*600=1.091*107N•mm
[f]=205N/mm2
F拉=Mmax/2根/（250-50）=2.73*104N
f=F拉/244.5=111.66N/mm2<[f]=205N/mm2
符合要求！
6.结语：
本工程螺栓固定斜拉悬挑脚手架施工过程中，做好各施工阶段的悬挑脚手架的工况分析与受力计算，控制好斜拉杆件安装前的外脚手架搭设高度，既保证了施工进度，又确保了悬挑脚手架的施工安全，取的了圆满的效果。
参考文献：
[1]《建筑扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011