组合悬挑架施工技术的应用

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组合悬挑架施工技术的应用

王 昆

(合肥工大建设监理有限责任公司，安徽 合肥 230009)

摘 要：高层建筑在进行主体施工时，需搭设外脚手架用以安全防护和提供作业平台。通过简述组合悬挑架的施工技术和相关计算等，展示此施工工艺安全、高效和节约的安全施工措施特点，为推广使用提供参考依据。

关键词：挑拉式；组合；悬挑架；施工工艺；设计计算

0 引 言

高层建筑在进行主体施工时,需搭设外脚手架用以安全防护和提供作业平台。外脚手架的搭设方式多种多样,而组合悬挑脚手架采用的是悬挑钢梁和拉杆依附在建筑主体四周结构梁上的拉挑组合悬挑方式,该技术具有安装相对简单、节约型钢材料、对悬挑层后期外墙和楼面施工影响较小等优点。本文主要介绍该施工技术在实际应用上的可行性和控制要点。

1 组合悬挑脚手架工艺要求

(1) 组合悬挑外脚手架的悬挑梁主材采用16#工字钢,拉杆采用Φ24 mm圆钢。

(2) 悬挑梁按结构施工平面布置图,沿建筑物外墙四周每隔1.35～1.5 m架设1根标准长度为1.4 m标准成品悬挑工字钢(局部长度可以根据实际需要调整);根据工程结构布局悬挑梁布置应尽量避开受力较小结构[1](如空调板)。立杆钢管应固定在悬挑梁上,若局部不能立在悬挑梁上,则应在相邻的2根悬挑梁上架设焊接1根10#工字钢作为副梁,以供支撑立杆钢管[2]。

(3) 成品悬挑梁和可调节拉杆均用Φ24 mm×300 mm穿墙螺栓与主体结构连接,拉杆上部与上层结构用连接,拉杆下部与成品悬挑梁型钢端部采用Φ24 mm×120 mm螺栓连接,如图1所示。

(4) 悬挑梁上部和底部可采用模板硬隔离做法,上部隔离措施是防止架体上物体坠入,底部隔离措施主要是美观效果和二次隔离。

(5) 其他位置钢管脚手架搭设按文献[2]相关要求执行;相关检查按文献[3]规范进行。

图1 组合悬挑架连接节点

2 组合悬挑脚手架搭设

2.1 搭设程序

安装悬挑钢梁→安装最多三步钢管外脚手架→安装拉杆→完成剩余步数外脚手架→循环进行第2、第3、第4道悬挑脚手架安装(按照建筑总层数33层,标准层高度为2.9 m建筑物)。

2.2 操作要点

(1) 成品工字钢悬挑梁按常规钢结构施工规范制作,所有焊缝按II级标准施焊,并按钢结构施工规范要求进行验收[4]。

(2) 用塔吊将成品悬挑梁吊至安装部位上方,将悬挑梁徐徐放下,两边用麻绳拉紧调整,使悬挑梁处于垂直主体结构安装位置方向,一端搁置在下层架体大横杆上,另一端对准主体结构上的预留套管,并穿入穿墙螺杆,放入垫片,紧固螺帽;紧接着做好悬挑架上立杆及底部大横杆安装工作,待上层结构完成即可安装可调式拉杆固定,并用调节螺丝调紧。可调式拉杆安装完成前,最多只可搭设三步脚手架;挑梁下面搁置在下层钢管横杆上时,立杆与横杆连接处应设2个双扣件,如图2所示。

图2 组合悬挑架安装示意图

(3) 对穿螺杆在结构上预埋设孔位置为楼层结构面以下200 mm,并做好穿墙螺栓防松措施。

(4) 避雷针按照相关规范要求设在房屋四角脚手架的立杆上,并形成避雷网络。按脚手架长度不超过50 m设置1个接地装置,埋入地面下深度不浅于500 mm。接地连接须保证接触可靠,防止松动。接地装置完成后,要用电阻表测定电阻是否符合要求,冲击接电电阻值不得大于30 Ω[3]。

3 组合悬挑架脚手架结构设计计算

悬挑脚手架承载能力按概率极限状态设计法的要求,采用分项系数设计表达式进行设计[5],本文重点进行组合悬挑梁设计计算。

3.1 脚手架参数计算

(1) 作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载[6],考虑第2道悬挑架时需搭设在下层架体上,且搭设高度增加三步架体,因此,需要考虑悬挑槽钢自重和取值为22.8 m高度架体。经计算,结构自重、脚手板自重、栏杆与挡脚手板自重、吊挂自重、工字钢自重分别为2.964 kN、1.97 kN、0.9 kN、0.171 kN、0.14 kN, 则静荷载标准值为以上自重总和,即6.68 kN。

(2) 活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和[7],内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值,则活荷载标准值为2.85 kN。

(3) 考虑风荷载时,则底部立杆的最大轴向压力N=1.2NG+0.85×1.3NQ=11.17 kN;不考虑风荷载时,则底部立杆的最大轴向压力N=1.2NG+1.3NQ=12.11 kN。

3.2 组合悬挑梁计算

组合悬挑梁示意图如图3所示。

图3 组合悬挑梁示意图

(1) 受力分析计算。N=P1=P2=12.11 kN(不考虑风荷载的最大取值), 1.15P3=0.3P1+1.25P2,P3=(0.3P1+1.25P2)/1.15=16.32 kN=RCY,RAY=7.90 kN, P=16.32/sin66.682=17.77 kN,RCX=16.32/tan66.682=7.03 kN。

按最不利情况计算弯距,即M1=0.95P2-0.85P3=-2.368 kN·m,M2=0.1P1=1.211 kN·m, 取最大值MAB=2.37 kN·m。

(2) 选用16#工字钢计算AB杆强度,截面积A=26.13 cm2,抵抗距WX=141 cm2,则RAY/A+MAB/WX=171 N/mm2<205>2,满足要求。

(3) 计算Φ24 mm拉杆强度,有效截面积A=353 mm2,P=18.04 kN,则P/A=50.3 N/mm2<205>2,满足要求。Φ24 mm螺杆承受拉力=60.01 kN>20.22 kN,满足要求。

(4) 穿墙螺栓验算。选用Φ24 mm螺栓1只,有效截面积A=352.5 mm2,螺栓拉力RCX=7.03 kN,剪力RCY=16.57 kN, NV=RCY=16.32 kN,NT=RCX=7.03 kN,则按下式验算,,满足要求。

(5) 悬挑梁与主体结构连接穿墙螺杆计算。NV=RAY=7.9 kN,NT=RAX～RAY=7.9 kN,则,满足要求。

(6) 焊缝验算。根据钢结构设计规范及使用材料性能要求(Q235A钢)的抗拉、抗压和抗弯角焊缝强度均为160 N/mm2;斜拉钢筋与连接板焊缝高度为4 mm,共有4条有效焊缝,计算时取2条有效焊缝。则tf=N/helw=39.67 N/mm2<160>2,满足要求。

由于托板与工字钢连接焊缝长度与受力方向垂直(正面角焊缝),lw=400 mm。

安装拉杆后,tf=N/helw=7.05 N/mm2<160>2,满足要求。未安装拉杆按荷载50%计算,tf=N/helw=10.8 N/mm2<160>2,满足要求。

(7) 转角处副梁10#工字钢受力分析如图4所示。

图4 转角处副梁受力分析

验算强度,截面积A=14.3 cm2,抵抗距WX=49 cm2,计算时选最大值,即RA=5.44 kN,RC=4.39 kN,MAC=5.712 kN·m,RAC/A+MAB/WX=185.31 N/mm2<205>2,满足强度要求,故转角处悬挑梁可不设支撑。

3.3 穿墙螺栓孔处混凝土受压分析

穿墙螺栓孔处混凝土承载能力应符合下式要求[8],即

Nv≤1.35βbβlfcbd

其中,Nv为1只螺栓所承受的剪力设计值,取拉杆处最大应力计算为15.97 kN; βb为螺栓孔混凝土受荷计算系数,取0.39;βl为混凝土局部承压强度提高系数,取1.73;fc≥3.65 N/mm2。

根据规范要求,穿墙螺栓孔处混凝土强度不得小于C10[9]。以平均温度15 ℃为例,4 d可达到40%强度,则按C25混凝土,4 d后强度可达到C10;若工期紧张,为了加速达到混凝土强度,可在混凝土中加早强剂。

4 结束语

对比普遍采用的传统悬挑脚手架,挑拉式组合悬挑架有着较为明显的优势。随着建筑外形和结构形式的变化,组合悬挑架的支承工艺也需不断调整和完善,以求达到安全、高效和节约的施工措施目标。

阳台、线条等位置悬挑梁或受力较小,应考虑在预埋螺杆处采用增加通长筋及箍筋加密等加强措施,此处结构配筋变化需请设计单位核定确认后,方可施工。

〔参考文献〕

[1] GB 50009-2012，建筑结构荷载规范[S].

[2] JGJ 130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3] JGJ 59-2011，建筑施工安全检查标准[S].

[4] GB 50017-2012，钢结构设计规范[S].

[5] 王 文,宋贞网.悬挑脚手架的设计与施工[J].江苏建筑,2003(4):25～27.

[6] JGJ 202-2010，建筑施工工具式脚手架安全技术规范[S].

[7] 江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[8] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[9] GB 50010-2012，混凝土结构设计规范[S].

收稿日期：2016-05-06；修改日期：2016-05-13

作者简介：王 昆(1981-)，男，安徽滁州人，合肥工大建设监理有限责任公司工程师．

中图分类号：TU745.2

文献标识码：A

文章编号：1673-5781(2016)03-0409-03