脚手架搭设实例分析

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摘要：由于外脚手架需要搭设在地下室混凝土顶板上，如果经计算后混凝土梁板不能承受脚手架荷载要求，就需对该梁板采取加固措施，以满足上部脚手架荷载的需求。

关键词：脚手架；地下室顶板；加固

1工程概况

该工程地下室为一层，上部为八层混凝土框架结构，建筑面积为12500m2，地下室层高为3米，顶板厚度为200mm，是一座现代化综合办公楼，混凝土强度为C35。根据施工组织设计要求，外脚手架需要搭设在地下室顶板上。

2混凝土顶板结构验算

2.1支承脚手架的地下室顶板结构参数：

板类型：双向板；

板单元计算宽度Bc(m)：5.7m；

板单元计算长度Bl(m)：8.2m；

板厚度h(mm)：200；混凝土成型龄期TB(天)：28；

混凝土强度等级：[XB=C35]；混凝土强度实测值fck(MPa)：16.7；

钢筋位置配筋量及等级每米宽钢筋面积（mm2）

X向正筋HRB33512@150ASX=754

Y向正筋HRB33514@150ASY=1026

X向负筋HRB33512@150ASX''''=754

Y向负筋HRB33514@150ASY''''=1026

2.2脚手架搭设参数：

双排脚手架搭设高度为30m，6米以下采用双管立杆，6米以上采用单管立杆；

搭设尺寸为：横距Lb为1.05m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.20m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件采用两步三跨，竖向间距3.6m，水平间距4.5m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为单扣件；

2.3荷载计算：

2.3.1活荷载参数

施工均布活荷载标准值:3.000kN/m2；脚手架用途:结构脚手架；

同时施工层数:2层；

2.3.2风荷载参数

本工程基本风压为0.49kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

2.3.3静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:0.150；

安全设施与安全网（kN/m2）:0.005；

脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:竹笆片脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m）:0.038；

脚手板铺设总层数:16；

单立杆脚手板铺设层数:0；

2.3.4混凝土顶板结构验算

单根立杆传递荷载代表值（kN）：

NL=NGD+NGS+NQ=3.943+7.516+4.725=16.184kN；

混凝土板活荷载设计值（kN/m2）：

QB=1.4×[2×NL/（La×Lb）×（Lb×Bc）/（0.49×Bc×Bl）+Qk]

=1.4×[16.184/（1.5×1.05）×（1.05×5.7）/（0.49×5.7×8.2）+3]=

11.719kN/m2；

混凝土板恒载设计值：（kN/m2）：GB=1.2×h0/1000×25=6kN/m2；

GB''''=GB+QB/2=6+11.719/2=11.859kN/m2；

GQ=GB+QB=6+11.719=17.719kN/m2；

QB''''=QB/2=11.719/2=5.859kN/m2；

四边铰支：mq1=0.069；mq2=0.029；

四边固定：m1=0.032；m2=0.011；m1''''=-0.074；m2''''=-0.057；

M1=（m1+υ×m2）×GB''''×Bc2+（mq1+υ×mq2）×QB''''×Bc2=27.57kN/m2；

M2=（m2+υ×m1）×GB''''×Bc2+（mq2+υ×mq1）×QB''''×Bc2=14.99kN/m2；

M1''''=m1''''×GQ×Bc2=-42.491kN/m2；

M2''''=m2''''×GQ×Bc2=-32.768kN/m2；

依据《工程结构设计原理》板的正截面极限计算公式为：

Mu=α1γsfyAsh0

Mu=α1fcbχ(h0-χ/2)+fy''''As''''（h0-αs''''）；

Mu=fyAs（h0-αs''''）（当χ<2αs''''时，采用此公式）；

式中Mu—板正截面极限承载弯矩；

α1—截面最大正应力值与混凝土抗压强度fc的比值，低于C50混凝土α1取1.0；

αs''''—纵向受压钢筋合力点至受压区边缘的距离默认取20mm；

fc—混凝土抗压强度标准值，参照上述修正系数修改；

fy''''—受压区钢筋抗拉强度标准值；

As''''—受压区钢筋总面积；

χ—混凝土受压区高度，χ=Asfyh0/（α1fcbh0+fy''''As''''）

γs—截面内力臂系数，γs=1-0.5ξ，ξ=Asfy/（α1bh0）

fy—钢筋抗拉强度标准值；

As—受拉钢筋总面积；

h0—计算单元截面有效高度，短跨方向取h-20mm，长跨方向取h-30mm，其中h是板厚；

[M1]=0.80×M1U=0.80×1.00×{1-0.5×[1026.000×300.00/（1.00×1000×170×16.70）]}×300.000×1026.00×170/1000000=

39.592kN·m；

[M2]=0.80×M2U=0.80×1.00×{1-0.5×[754.000×300.00/（1.00×1000×180×16.70）]}×300.000×754.00×180/1000000=

31.347kN·m；

[M1'''']=0.80×M1u''''=0.80×300.00×1026.000×（170-20）/1000000=36.936kN·m；

[M2'''']=0.80×M2u''''=0.80×300.00×754.000×（180-20）/1000000=28.954kN·m；

所以有：M1<[M1]；M2<[M2]，|M1''''|>[M1'''']，|M2''''|>[M2'''']，此混凝土板是不能承受脚手架荷载的，建议采取加固措施。

3混凝土顶板结构加固设计

1）由于混凝土梁板不能承受脚手架荷载，因此需要对混凝土梁板进行加固，根据施工组织设计要求：本工程采用直径14的园木支撑紧顶混凝土顶板并与脚手架立杆轴心对应，确保脚手架立杆所受的轴力通过园木传递至地下室底板，减少地下室混凝土顶板的受力，不使混凝土顶板产生变形。（地下室加固支撑见附图）

2）混凝土顶板结构加固设计：

（1）抗压强度校核验算，取原木直径为14cm

A=πd2/4=3.14×1402/4=15386mm2

σmax=N/A=16.184×10-3/15386×10-6=1.052Mpa＜[σc]=10Mpa

（2）轴心压杆的稳定性校核

N=16.184KN

iy=√I/A=√πd4×4/64πd2=d/4=14/4=3.5×10-2m

λy=μl/iy=2×2.8/3.5×10-2=160

查表φ=0.117

σ=P/A=4×16.184×103/π×142×102=1.05Mpa＜φ[σ]

=0.117×10Mpa=1.17Mpa

满足要求

（3）刚度核验

△l/l=N/EA=16.184×4×103/1×104×π×142×102=105/106

=1.05×10-4

△l=1.05×10-4×2.8×103=0.294mm

变形微小，满足要求。

（附图）

结论：采用圆木在地下室顶板下加固，克服采用型钢挑架带来技术经济等不利因素，比挑架更加经济，施工更便捷，又能就地取材，施工现场值得采用。