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【摘 要】 在高层建筑施工过程中，因其方便施工，节省工程进度，型钢悬挑脚手架已成为传统的外架搭设方式。但在悬挑架的受力分析中，悬挑钢梁承担了架体的全部荷载，为了保证架体的稳定性及防倾覆能力，规范规定钢梁的锚固长度不应小于悬挑长度的1.25倍。但是，锚固段的长度是不是越大越安全呢？通过工程实际情况来分析计算锚固长度对挠度的影响。
【关键词】 悬挑钢梁;锚固长度;悬挑长度;挠度
悬挑式脚手架是建设部推广的建筑业十大新技术之一，由于具有一次投入少、适用范围广、不受层高和场地限制、有利于现场文明施工管理等特点，在高层建筑施工中已成为传统的外架搭设方式。
JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》6.10.5条规定，悬挑钢梁长度应按设计确定，固定段长度不应小于悬挑长度的1.25倍，但没有明确的上限值，但是不是锚固段长度越大架体越安全呢？通过工程常规的搭设方法，对这一问题进行分析说明。
1、参数信息
（1）脚手架参数（表1）
（表1） 脚手架参数
标准层高 3.0m 搭设高度 18m
立杆纵距 1.5m 立杆横距 0.8m
内排架
离墙距离 0.3m 连墙件布置 两步三跨
钢管类型 Ф48×3 立杆步距 1.8m
（2）活荷载参数
结构脚手架荷载标准值：3.00kN/m2，脚手架用途：结构脚手架。
（3）风荷载参数
本工程案例选择辽宁沈阳市，基本风压为0.4kN/m2，风荷载高度变化系数uz=1.294，风荷载体型系数us=1.132。
（4）静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值0.12kN/m，脚手板自重标准值为0.35kN/m2，栏杆与挡脚板自重标准值为0.17kN/m2，安全设施与安全网自重标准值为0.01kN/m2，脚手板类别为木脚手板。
（5）材料参数
主梁类型为16号工字钢，主梁截面积为26.1cm2，主梁截面惯性矩I=1130cm4，主梁弹性模量E=206000N/mm2，主梁材料抗弯强度设计值为215N/mm2，主梁材料抗剪强度设计值为125N/mm2，主梁允许挠度[ν]=l/250。
2、钢梁受力分析及计算简图
通过计算，各排立杆传递至钢梁上的荷载设计值分别为F1=11.61kN，F2=11.61kN，钢梁自重荷载设计值为q=0.246kN/m，计算简图（图1）如下：
（图1） 悬挑梁计算简图
l—悬挑梁锚固段两锚固点之间的距离;
a—悬挑梁外锚固点至端部的距离;
通过简明计算手册可知，悬挑梁在集中荷载（图2）和均布荷载（图3）作用下，挠度的计算公式为：
（图2） 集中荷载作用
集中荷载：（式1）
（图3）均布荷载作用
均布荷载：（式2）
钢梁悬挑端端部挠度变形曲线（图4）如下：
（图4） 挠度变形曲线
3、钢梁端部挠度值计算
（1）钢梁在集中荷载F1作用下，该点挠度计算值：
（式3）
端部挠度计算值为：
（式4）
—集中荷载F1作用点至外锚固点距离;
（2）钢梁在集中荷载F21作用下，该点挠度计算值：
（式5）
端部挠度计算值为：
（式6）
—集中荷载F2作用点至外锚固点距离;
（3）钢梁在均布荷载q作用下，端部挠度计算值为：
（式7）
（4）钢梁在集中荷载和均布荷载共同作用下，悬挑端总挠度为：
（式8）
4、钢梁锚固段长度的选取及挠度分析
本案例悬挑钢梁悬挑长度为1.3m，锚固段长度取值及端部挠度计算值见下表（表2）。
（表2） 悬挑端挠度计算值
锚固长度
l（mm） 悬挑长度
a（mm） 倍数
l/a 挠度值
（mm） 允许挠度[ν]（mm）
1300 1300 1.0 6.465 10.4
1625 1.25 7.343
1690 1.30 7.518
1755 1.35 7.693
1820 1.40 7.867
1950 1.50 8.221
2340 1.80 9.26
2600 2.0 9.949
2800 2.15 10.475
注：容许挠度[ν]=2l/250，l为受弯构件的跨度。
将悬挑钢梁锚固长度与悬挑长度的倍数和悬挑端挠度值通过曲线的形式表达，如下图（图5）。
（图5） 悬挑端挠度变化关系曲线
由（表2）中统计数据及（图5）挠度变化关系曲线中可知，当悬挑梁悬挑长度值一定时，悬挑梁端部挠度值随着锚固段长度的增加而增加。锚固段长度从规范规定的1.25倍悬挑长度增加到1.5倍时，此时梁端部挠度值增加了将近1mm，当增加到2.15倍悬挑长度时，梁端部挠度值已超出钢梁的允许挠度值。因此在实际施工过程中，这一点应该引起重视，不要误认为锚固段长度越大悬挑梁承载能力越安全。
在实际架体搭设过程中，施工单位为了节省材料及成本，较长的钢梁可能不截断直接搭在楼板上达到循环利用，此时趋于安全考虑锚固长度往往会较大。另外，在楼层转角部位、楼梯间部位以及涉及到消防连廊部位架体的搭设时，悬挑梁的锚固长度及悬挑长度均较大，技术人员通常会采取加大锚固长度来保证架体的稳定性，阻止悬挑梁因承载力不足而发生倾覆的危险，所以在锚固段长度较大时应采取一定的措施来减少端部挠度值。
上述分析只是说明了锚固段长度较大时应注意的问题，但不代表锚固段长度越小越安全，因为JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规范已有明确规定，所以本文对锚固长度的下限值不做论证。
5、保证措施
在悬挑梁搭设过程中，为了降低悬挑梁端部挠度值，建议采取如下措施：
（1）采取较高规格型号的工字钢;
（2）立杆横向距离不要过大;
（3）尤其是转角部位，悬挑梁端部采取钢丝绳拉结，减少端部挠度值;
6、结语
（1）型钢悬挑脚手架搭设中，悬挑梁锚固长度除满足规范标准外，不宜过长，锚固长度的增加会加大梁端部的下沉挠度;
（2）悬挑梁锚固长度与梁端下沉挠度成线性关系;
（3）悬挑梁锚固段增设钢筋压环，减小锚固段计算长度，降低梁端部挠度值;
参考文献：
[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011），中国建筑工业出版社.
[2]简明施工计算手册（第三版）：中国建筑工业出版社.
[3]品茗施工安全设施计算软件（2013版），品茗科技有限公司.
[4]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），中国建筑工业出版社.
【关键词】 悬挑钢梁;锚固长度;悬挑长度;挠度
悬挑式脚手架是建设部推广的建筑业十大新技术之一，由于具有一次投入少、适用范围广、不受层高和场地限制、有利于现场文明施工管理等特点，在高层建筑施工中已成为传统的外架搭设方式。
JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》6.10.5条规定，悬挑钢梁长度应按设计确定，固定段长度不应小于悬挑长度的1.25倍，但没有明确的上限值，但是不是锚固段长度越大架体越安全呢？通过工程常规的搭设方法，对这一问题进行分析说明。
1、参数信息
（1）脚手架参数（表1）
（表1） 脚手架参数
标准层高 3.0m 搭设高度 18m
立杆纵距 1.5m 立杆横距 0.8m
内排架
离墙距离 0.3m 连墙件布置 两步三跨
钢管类型 Ф48×3 立杆步距 1.8m
（2）活荷载参数
结构脚手架荷载标准值：3.00kN/m2，脚手架用途：结构脚手架。
（3）风荷载参数
本工程案例选择辽宁沈阳市，基本风压为0.4kN/m2，风荷载高度变化系数uz=1.294，风荷载体型系数us=1.132。
（4）静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值0.12kN/m，脚手板自重标准值为0.35kN/m2，栏杆与挡脚板自重标准值为0.17kN/m2，安全设施与安全网自重标准值为0.01kN/m2，脚手板类别为木脚手板。
（5）材料参数
主梁类型为16号工字钢，主梁截面积为26.1cm2，主梁截面惯性矩I=1130cm4，主梁弹性模量E=206000N/mm2，主梁材料抗弯强度设计值为215N/mm2，主梁材料抗剪强度设计值为125N/mm2，主梁允许挠度[ν]=l/250。
2、钢梁受力分析及计算简图
通过计算，各排立杆传递至钢梁上的荷载设计值分别为F1=11.61kN，F2=11.61kN，钢梁自重荷载设计值为q=0.246kN/m，计算简图（图1）如下：
（图1） 悬挑梁计算简图
l—悬挑梁锚固段两锚固点之间的距离;
a—悬挑梁外锚固点至端部的距离;
通过简明计算手册可知，悬挑梁在集中荷载（图2）和均布荷载（图3）作用下，挠度的计算公式为：
（图2） 集中荷载作用
集中荷载：（式1）
（图3）均布荷载作用
均布荷载：（式2）
钢梁悬挑端端部挠度变形曲线（图4）如下：
（图4） 挠度变形曲线
3、钢梁端部挠度值计算
（1）钢梁在集中荷载F1作用下，该点挠度计算值：
（式3）
端部挠度计算值为：
（式4）
—集中荷载F1作用点至外锚固点距离;
（2）钢梁在集中荷载F21作用下，该点挠度计算值：
（式5）
端部挠度计算值为：
（式6）
—集中荷载F2作用点至外锚固点距离;
（3）钢梁在均布荷载q作用下，端部挠度计算值为：
（式7）
（4）钢梁在集中荷载和均布荷载共同作用下，悬挑端总挠度为：
（式8）
4、钢梁锚固段长度的选取及挠度分析
本案例悬挑钢梁悬挑长度为1.3m，锚固段长度取值及端部挠度计算值见下表（表2）。
（表2） 悬挑端挠度计算值
锚固长度
l（mm） 悬挑长度
a（mm） 倍数
l/a 挠度值
（mm） 允许挠度[ν]（mm）
1300 1300 1.0 6.465 10.4
1625 1.25 7.343
1690 1.30 7.518
1755 1.35 7.693
1820 1.40 7.867
1950 1.50 8.221
2340 1.80 9.26
2600 2.0 9.949
2800 2.15 10.475
注：容许挠度[ν]=2l/250，l为受弯构件的跨度。
将悬挑钢梁锚固长度与悬挑长度的倍数和悬挑端挠度值通过曲线的形式表达，如下图（图5）。
（图5） 悬挑端挠度变化关系曲线
由（表2）中统计数据及（图5）挠度变化关系曲线中可知，当悬挑梁悬挑长度值一定时，悬挑梁端部挠度值随着锚固段长度的增加而增加。锚固段长度从规范规定的1.25倍悬挑长度增加到1.5倍时，此时梁端部挠度值增加了将近1mm，当增加到2.15倍悬挑长度时，梁端部挠度值已超出钢梁的允许挠度值。因此在实际施工过程中，这一点应该引起重视，不要误认为锚固段长度越大悬挑梁承载能力越安全。
在实际架体搭设过程中，施工单位为了节省材料及成本，较长的钢梁可能不截断直接搭在楼板上达到循环利用，此时趋于安全考虑锚固长度往往会较大。另外，在楼层转角部位、楼梯间部位以及涉及到消防连廊部位架体的搭设时，悬挑梁的锚固长度及悬挑长度均较大，技术人员通常会采取加大锚固长度来保证架体的稳定性，阻止悬挑梁因承载力不足而发生倾覆的危险，所以在锚固段长度较大时应采取一定的措施来减少端部挠度值。
上述分析只是说明了锚固段长度较大时应注意的问题，但不代表锚固段长度越小越安全，因为JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规范已有明确规定，所以本文对锚固长度的下限值不做论证。
5、保证措施
在悬挑梁搭设过程中，为了降低悬挑梁端部挠度值，建议采取如下措施：
（1）采取较高规格型号的工字钢;
（2）立杆横向距离不要过大;
（3）尤其是转角部位，悬挑梁端部采取钢丝绳拉结，减少端部挠度值;
6、结语
（1）型钢悬挑脚手架搭设中，悬挑梁锚固长度除满足规范标准外，不宜过长，锚固长度的增加会加大梁端部的下沉挠度;
（2）悬挑梁锚固长度与梁端下沉挠度成线性关系;
（3）悬挑梁锚固段增设钢筋压环，减小锚固段计算长度，降低梁端部挠度值;
参考文献：
[1]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011），中国建筑工业出版社.
[2]简明施工计算手册（第三版）：中国建筑工业出版社.
[3]品茗施工安全设施计算软件（2013版），品茗科技有限公司.
[4]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），中国建筑工业出版社.