型鋼腳手架在電梯井道施工中的應用

吳躍斌

（重慶一建建設集團有限公司,重慶400051）

型鋼腳手架在電梯井道施工中的應用

吳躍斌

（重慶一建建設集團有限公司,重慶400051）

引言

隨著城市建設的高速發(fā)展，高層建筑層出不窮，電梯的出現(xiàn)拉近了樓層的距離，解決了人們上下樓層的垂直運輸問題。由于電梯井道內(nèi)壁均為臨空面，在進行電梯井道施工時，采用傳統(tǒng)的扣件腳手架進行搭設，剛度較差，扣件受力較大，移動不方便，極易因架體垮塌而造成高空墜落等嚴重安全事故。本文以重慶某高層建筑電梯井道腳手架施工采用的新技術為例，對整體型鋼腳手架進行了詳細的設計與計算，解決了安全、高效使用腳手架這一問題。

1 工程概況

重慶某工程結構形式為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，包括3個單位工程總建筑面積71390m2，地下1層，地上33層，建筑總高99.9m。電梯井筒體為鋼筋混凝土剪力墻結構，井道內(nèi)空尺寸（單位：mm)為2100x2100，井道總高度109.500m。標準層層高為3m，墻厚200mm，電梯井門洞尺寸（單位：mm)為1100x2200，各單位工程均設置兩個電梯井道。

2 腳手架的設計與計算

2.1 腳手架的搭設構造

根據(jù)電梯井道內(nèi)空尺寸及建筑物標準層高，結合電梯井道施工特點，確定采用型鋼配合鋼管制作成整體腳手架，將鋼絲繩系在吊環(huán)上，采用塔吊整體吊裝，隨主體結構施工進度逐層向上移動。架體的水平外包尺寸為1.1m x1.1m，型鋼上端距下層樓面垂直高度2.85m。主型鋼梁間距為1.0m，架體底座型鋼間距為1.1m，在底座型鋼上安放鋼管立柱，搭設井道腳手架。腳手架采用扣件式腳手架，立桿縱橫向間距均為1.1m，距井道壁0.5mm，步距1.5m。在平樓層的水平橫桿上鋪設竹跳板和竹膠板做水平防護，確保施工安全。立柱底部和型鋼焊接牢固,型鋼兩側焊接吊環(huán)。在靠近門洞處采用型鋼做橫檔，阻止型鋼腳手架向下滑動。在井字形型鋼之間用50x6等邊角鋼型焊接斜向支撐，增加型鋼底座的穩(wěn)定性。鋼腳手架構造如圖1、圖2所示。

圖3 腳手架計算單元圖

圖2 型鋼腳手架立面圖

2.2 型鋼腳手架的計算

2.2.1 鋼管腳手架的計算

鋼管采用Φ48.3x3.6，查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2011附錄B，得鋼管截面幾何特性如下：截面積A=5.06cm2，慣性矩I=12.71cm4，截面模量W=5.26cm3，回轉半徑i=1.59cm，每米長質量3.97kg/m。腳手架立桿計算單元如圖3所示。

（1）荷載計算

①腳手板自重標準值：0.35x1.05x1.2=0.44kN/m

②腳手架作業(yè)層施工均布活荷載值：

3kN x1.05x1.4=4.41kN/m

③每米立桿承受的結構自重標準值：0.1336 kN/m

（2）立桿的穩(wěn)定性計算

井道腳手架按雙排設計，立桿長度附加系數(shù)k取1.155，立桿的計算長度系數(shù)μ取1.500。

①立桿的有效長度：L0=kμh=1.155x1.5x1.5=3.12m

②立桿的長細比：λ=L0/i=3.12x1000/(1.59x10)=196，查表得ψ=0.188

③立桿段的軸向力設計值：NG1k=6.0x0.1336=0.8kN；NG2k=0.35x2.1x2.1/4=0.39kN；NQk=3x2.1x2.1/4=3.31kN

N=1.2（NGik+NGzk）+1.4∑NQk

=1.2 x(0.8+0.39)+1.4×3.31=6.06kN

④立桿穩(wěn)定性計算：σ=N/（φA）

=6.06x103/（0.188x5.06x100）

=63.7N/mm2＜[f]

=205N/mm2,滿足要求。

2.2.2 型鋼主梁的計算

主型鋼梁的上、下端分別擱置在井道壁及樓板上，按照簡支梁進行計算。型鋼主梁采用兩根10號槽鋼，間距1.10m。槽鋼截面特性為：面積A=12.74cm2,慣性距Ix=198cm4,轉動慣量Wx=39.70cm3,回轉半徑ix=3.94cm，截面尺寸b=48.0mm,

h=100.0mm,t=8.5mm。

(1)荷載計算

型鋼主梁承受的荷載主要有型鋼自重和腳手架立桿傳來的荷載：

①上立桿傳來的荷載：NG1k=3.0x0.1336=0.4kN，N1=1.2（NGik+NGzk）+1.4∑NQk=1.2x(0.4+0.39)+1.4x3.31=5.58kN

②下立桿傳來的荷載：N2=6.06kN

③底座、橫檔荷載：q1=0.1x(1.3x2+1.5)/(2x2.1) x1.2=0.12kN/m

④鋼梁自重:q2=0.10x(2.852+2.12)1/2/2.1x1.2=0.2kN/m

(2)鋼梁受彎承載力計算

①鋼梁所受荷載主要是立桿傳來的集中荷載和自重產(chǎn)生的均布荷載，受力計算簡圖如圖4。

線荷載

q=q1+q2=0.12+0.2=0.32kN/m

②支撐橫桿所受的最大彎矩：經(jīng)計算，Mmax=2.65kN·m

③強度計算：σ=M/γW=2.65x106/(1.05x39.7x103)

=63.6N/mm2＜[f]=205 N/mm2，滿足要求。

④撓度計算：ω=Mkl/（10EIx）

=2.65x106x2100/（10x2.06x105x198x104）

=0.001mm＜L/400=2100/400

=5.3mm＜[10mm]，滿足要求。

（3）鋼梁整體穩(wěn)定性計算

梁的整體穩(wěn)定系數(shù)

φb=570bt/l1h x235/fy

=570x8.5x48.0x235/(2100.0x100x235)=1.11

由于φb大于0.6，按照《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003),

采用φ'b代替φb。

φ'b=1.07-0.282/φb=1.07-0.282/1.11=0.816

σ=Mx/φbWx=2.65x106/(0.816x39.7x103)

=81.8N/mm2<[f]=205N/mm2,滿足要求!

2.2.3 吊環(huán)的強度計算

型鋼梁兩側各設置一道吊環(huán)，為了確保安全，按單吊環(huán)承受整個型鋼腳手架的最不利受力情況進行設計計算。吊環(huán)采用HPB235級Φ16鋼筋，截面積A=201.1mm2,與型鋼梁雙面焊接。根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010）的規(guī)定，吊環(huán)的抗拉強度設計值取[f]=50N/mm2。

吊環(huán)承受的拉力：N=(ql+N 1+N2)x2

=(0.32+5.58+6.06)x2=23.92kN

吊環(huán)的強度：σ=N/A=23.92x103/(201.1x2)

=59.5N/mm2<[f]=205 N/mm2,滿足要求。

圖4 受力計算簡圖

3 施工中的優(yōu)點

與傳統(tǒng)腳手架施工技術相比，型鋼腳手架施工技術的最大區(qū)別與優(yōu)勢是：

（1）加快施工進度:電梯井道腳手架完成速度明顯加快，此種腳手架是整體吊裝，不像傳統(tǒng)腳手架那樣逐層向上進行搭設，可以大大節(jié)省腳手架施工時間，加快施工進度。

（2）節(jié)省勞動成本：型鋼腳手架在地面上一次制作搭設成型，且在地面上搭設也比較容易，不需要工人在樓層井道內(nèi)逐層搭設腳手架，大大降低了施工成本。

（3）節(jié)省租金：型鋼腳手架僅需兩層鋼管腳手架料，不像傳統(tǒng)方法沿電梯井道整個高度搭設腳手架，可以大大節(jié)省鋼管扣件周轉材料，從而節(jié)省了租金。

（4）比較安全：型鋼腳手架搭設是在地面上一次制作搭設完成，不需要像傳統(tǒng)腳手架那樣在井道內(nèi)搭設和拆除，降低了高空作業(yè)的不安全因素，井道施工變得更安全可靠。

4 小結

型鋼腳手架施工新技術克服了傳統(tǒng)腳手架施工技術的施工周期長、施工成本高、架料租金費用支出較大、搭設拆除較易發(fā)生安全事故、搭設高度受樓層限制等諸多不利因素。該新技術的核心工藝是使用型鋼作為腳手架的架體，型鋼和架體之間采用焊接，腳手架整體剛度較好，重量較輕，安全度高，不占用主體結構施工時間，且可多次循環(huán)使用，節(jié)省工期和成本。經(jīng)本項目初步估算對比，本工程共節(jié)省井道腳手架施工及租金費用約20萬元，同時縮短施工工期1個月，取得了較大的社會效益和經(jīng)濟效益。在當今倡導創(chuàng)新、高效、節(jié)約、安全的環(huán)境下，該項新技術在施工領域具有非常廣闊的應用前景。

責任編輯：李紅

Application of Steel shape Scaffold in Elevator ShaftConstruction

電梯井道多采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆剪力墻結構，電梯井道內(nèi)架體具有模板支撐和操作工人在架體上進行操作的雙重作用。若井道內(nèi)架體搭設不穩(wěn)固，極易造成高空墜落等嚴重安全事故。本文針對高層建筑電梯井道施工的特點，以重慶市某高層建筑施工中電梯井道的施工為例，采用型鋼焊接制作了移動式腳手架，較好地避免了電梯井道腳手架搭設周期較長、使用材料較多、且搭設成本較高的問題，有效地預防了井道施工安全事故的發(fā)生。

型鋼；腳手架；應用

Elevator shaft is usually of reinforced concrete cast-in-place shear wall structure and its inner structure has the dual role of supporting the formwork and helpingworkerswork on the frame body.If the the inner structure isnot firmly established,serious security accidents like air drop can easily occur.Theauthor takes the elevator shaftconstruction ofsomehigh-risebuilding construction asan example to present the characteristicsof elevator shaft construction of high-rise buildings.Itmakesmobile scaffoldsoutof article steelso that problems like long-term establishmentof elevator shaftscaffold,overuseofmaterialsand high costofestablishmentare resolved and security accidents are effectively avoided.

shapesteel;scaffold;application

TU731.2

A

1671-9107（2012）06-0037-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.06.037

2012-03-12

吳躍斌（1972-）,男,重慶長壽人,大學本科學歷,工程師,全面主持該工程的技術質量管理工作,主持項目的質量體系的建立和運行管理工作。