新悬挑工字钢工法做法

【工法】新式上拉式悬挑脚手架，你需要的做法都在这
里

建筑安全技术与管理3天前
一、前言
悬挑脚手架在建筑施工过程中给安全施工提供了条件，一直沿用了好
多年，除了附着式爬升架外没有任何新式的跟新与换代，传统悬挑架一
直采用简单粗放式的安装与拼接，悬挑材料重量大，安装过程中劳动强
度大，危险性大，搬运材料困难，上拉式脚手架使用材料轻便，属于快
速安装型的工具式脚手架，在作业层安装过程中，安装周期缩短，给挑
架层施工节约了时间，节省了大量的工字钢用量，节材效果显著。相比
于附着式爬升脚手架具有工艺简单、安全系数高的优点。
二、工法特点
2.1本工法操作方便，适应范围广，安全可靠。
2.2本工法改变了传统用钢丝绳卸载的施工方法，改用梁端上部用Φ
20钢筋连接，由花篮螺栓拧紧受力可起到固定、卸荷、减轻钢梁支座弯
矩作用，且花篮螺栓和钢筋可回收二次利用，与常规使用的钢丝绳比较
更安全，且经济合理，降低成本。
2.3本工法将传统工字钢悬挑梁受力变为简支梁受力，工字钢截面特
征呈对称，受力明确，钢梁尾端用螺栓固定，钢梁悬挑端上部由花篮螺
栓拧紧受力，属于轴心受力的最佳状态，抗弯性能较好。
2.4本工法改变了传统型钢梁在楼面锚固的施工方法，改用型钢挑梁
由螺栓固定在建筑物上，悬挑钢梁长度比传统悬挑钢梁缩短一半以上，
降低了成本，而且悬挑钢梁不必伸入建筑物内，无需墙面预留洞口，墙
面施工时无须再次封补，对后续作业楼层面地坪施工不影响，无需等悬
挑钢梁拆除后再进行地坪施工，降低了洞口渗水的质量通病又缩短了工
期。
2.5本工法悬挑钢梁上部基本与混凝土楼层面持平，铺上旧模板后防
护到位，便于清理。
三、适用范围
本工法适用于高层悬挑脚手架施工，尤其对住宅建筑周围剪力墙比较
集中的建筑；可以减少大量的预留孔。
四、工艺原理
利用高强螺杆将挑架工字钢与主体结构连接，采用制作的定型拉杆将
工字钢另一端上拉作为主要的受力点，拉杆与主体结构用高强螺栓与上
部结构拉结。不在利用工字钢进行悬挑受力，更加充分的利用了钢材抗
拉的优越性能。
五、施工工艺
5.1工艺流程
上拉式脚手架的设计→材料的选择→受力性能验算→悬挑工字钢与
拉杆的制作→焊缝探伤→专家论证→悬挑梁的安装→架体搭设→上拉杆
件的安装→底部封口→验收→使用→外架监测
5.2施工方法
5.2.1上拉式脚手架的设计：
5.2.2材料的选择
5.2.3受力性能验算:
1.基本参数
2. 荷载布置参数
3. 主梁参数
附图如下：
（一）主梁验算
荷载计算：
①斜拉杆受力计算
荷载取值
(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1248
NG1 = 0.125×21.000=2.625kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用木脚手板，标准值为0.35
NG2 = 0.350×2×1.500×(1.200+3.750)/2=2.599kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准
值为0.14。
NG3 = 0.140×1.500×2/2=0.210kN
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005
NG4 = 0.005×1.500×19.000=0.142kN
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.576kN。
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷
载总和的1/2取值。
经计算得到，活荷载标准值 NQ = 3.000×1×1.500×1.200/2=2.700kN
2）挑梁工字钢自重（I16工字钢）qk=1.3*0.205=0.2665
考虑偶尔影响系数（包括动力系数）取1.3
脚手架集中荷载 P=1.2×5.576+1.4×2.70=10.47kN
q=0.266*1.2=0.319KN/m
1、主梁强度验算：
图一：工字钢受力弯矩图
图一：工字钢受力弯矩图
计算支座反力：
RB×1.1=10.47×0.4+0.319×1.26×1.26/2*2+10.47×1.2
RB=15.69kN RA=6.1kN
M1=6.1×0.4-0.319×0.4×0.2=2.42kN.m
M2=10.47×0.1-0.319×0.16×0.08=1.05 kN.m
所以Mmax=2.42kN.m
σmax=Mmax/W≤[f]
=2420000/140900
=17.17N/mm2≤[f]=215N/mm2 符合要求！
2.整体稳定性验算
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下 σ=M/φbWx ≤ [f]
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数： 查表《钢结构设计规范》
(GB50017-2003)得，φb=2
由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，
得到 φb值为0.93。得最大应力σ=2420000 /( 0.93×
141000 )= 18.47N/mm2
水平钢梁的稳定性计算 σ=18.47小于 [f]=215N/mm2 满足要求！
3、挠度验算
Νmax=5qla4/384EI+19P1la3/384EI=0.027mm≤
[ν]=1260/250=5.04mm与10mm 所以符合要求！
(二) 主梁与墙连接验算
图二:工字钢主梁与埋件节点大样
挑梁与墙连接选用2根M20高强螺栓连接
Nv=RA=6.1kN
=0.9*1*0.3*（2*155）=83.7KN
Nv＜[Nvb]=83.7KN 满足要求！
(三)主梁工字钢与钢板焊接强度验算
正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：
6.1*103/5*（88-10）*2
=7.94kN≤βf=1.22×160=195.2 N/mm2
侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）：
6.1*103/5*（88-10）*2
=4.14kN≤f=160 N/mm2
所以满足要求！
（四）穿墙螺栓处混凝土承载力验算
说明：混凝土设计强度为C30，承载力构件厚度为200mm，外架在搭
设过程中，由于上部脚手架是落在下部架体结构之上，应对混凝土进行两
种承载力的验算，第一种承载力验算是下部悬挑梁处混凝土承载力验算，
一种是上部何时可以独立受力的承载力验算。
1、下部悬挑梁处混凝土承载力验算，根据本工程外架设计原则，以及
施工工期推算，下层工字钢需承受7层外架和两道工字钢自身的重量，此
时混凝土强度已达到100%，先进行承载力验算
NV≤1.35BbB1fcbd
Bb=0.39,B1=1.73,fc=20.1 N/mm2
b墙厚按200mm计算
穿墙螺栓直径20mm(2根)
代入公式
=1.35*0.39*1.73*20.1*200*20*2=146463.9N=146.46KN
现场工况荷载混凝土受力21.8＜146.46KN
2、上部独立受力的承载力验算。上部施工完2层，此时混凝土龄期为
10天左右，混凝土强度至少达到C15.
NV≤1.35BbB1fcbd
Bb=0.39,B1=1.73,fc=7.2N/mm2
b墙厚按200mm计算
穿墙螺栓直径20mm(2根)
代入公式
=1.35*0.39*1.73*7.2*200*20*2=52464.7N=52.4KN
现场工况荷载混凝土受力5.62＜52.4KN
此时拧紧花篮螺栓，卸掉上部悬挑架对下部悬挑架的受力，满足要求。
（五）斜拉杆上各节点验算
1、斜杆受力计算
T*sinα=RB
T=15.69/0.928=16.9KN
选Φ20普通螺栓，净截面Ai=225 mm2
拉杆正应σ=T/A=16900/225=75.14 N/mm2＜f=205N/mm2，满足
要求。
图三：拉杆连接示意图
2.、M20，10.9级高强螺栓验算

M20高强螺栓预应力P值，查表得P=155 KN
本高强螺栓摩擦型连接的同时承受摩擦面间的剪力和螺栓杆轴方向的
外拉力，其承载力应满足
剪力 Nv=T垂直=T*sina=16.9×0.928=15.7 KN
外拉力Nt=T水平=T*cosa=16.9×0.371=6.27KN
=0.9*1*0.3*155=41.85 KN
=124 KN
所以=15.7/41.85+6.27/124=0.43≤1
满足要求。
3.斜杆与钢板的焊缝连接验算

图三：斜杆与钢板的焊缝连接大样
斜杆拉力T=16.9KN，焊缝长度lf为100mm，焊缝高度hf=6mm
焊缝拉应力应满足：
τ=16900/[6×（100-12）×4]=8.1 N/mm
τ＜[lf]=160，满足剪切要求。
4.斜拉杆与悬挑梁端之间连接的验算
M20 ，10.9级高强螺栓验算
纯剪切 N=T=16.9KN
M20 螺栓抗剪设计强度=0.9*1*0.3*155=41.85 KN
所以N＜[Nvb]，满足要求！
节点3
5.悬挑梁端头钢板与挑梁焊缝强度验算
焊缝高度hf=5mm
焊缝长度lf=120mm
①正面角焊缝（作用力垂直于焊缝长度方向）：
=14.3≤βf=1.22×160=195.2 N/mm2
②侧面角焊缝（作用力平行于焊缝长度方向）：
=3.27kN≤f=160 N/mm2
所以满足要求！
6.节点5：花篮处焊缝强度验算
项目采用成品花篮螺栓，计划采用M27级花篮螺栓，经厂家提供的检测报
告，可承受4.5T=45KN力，拉杆计算受力16.9KN，因此满足要求。
7．节点6：主梁拉环验算