分段式型鋼懸挑式支承體系鋼管腳手架的設計及施工應用

柯麟質 鄧宏

摘要：分段式型鋼懸挑鋼管腳手架其構造簡單、施工便捷、經濟安全，在本文中設計了型鋼懸挑式外挑架標準結構單元，并成功在超高層建筑工程實踐中得到應用，取得較好的效果。

關鍵詞：外架；分段式；工字鋼；懸挑

Abstract: the sectional steel cantilever steel pipe scaffold its simple structure, construction is convenient, economic security, in this paper design a steel cantilever type outside carry frame standard structure unit, and successfully in tall building engineering practice in the application, and the good result is achieved.

Keywords: WaiJia; Sectional; I iron; cantilever

中圖分類號：TU731.2文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

一、引言

隨著我國國民經濟的快速發(fā)展, 高層建筑大量增加，建設規(guī)模的不斷擴大,建筑形式也日新月異和豐富多采,致使一大批新、奇、特的大型建筑在我國拔地而起,因此各種形式的懸挑腳手架被越來越多地應用到工程建設中。

目前國內對懸挑外腳手架支承體系結構的研究和應用越來越多，每個項目都自行設計、自行管理，勢必有良莠不齊、高低不一的情況，對于長時間操作于建筑物外立面、安全系數要求相對較高的懸挑外架來說，是一件相當危險的事情。如果架體出現問題，輕者影響施工企業(yè)在業(yè)主、社會的聲譽，重者危及到人民群眾的生命安全，將給施工企業(yè)造成巨大的經濟損失和惡劣的社會影響。

因此，為尋求一種構造簡單、經濟實用又操作方便的懸挑外腳手架支承體系結構成為迫在眉睫的問題。本文著重對型鋼懸挑式外腳手架的設計與施工進行研究和應用,該腳手架采用型鋼懸挑外伸作腳手架基礎, 多層懸挑，分段搭設的腳手架結構形式，將全高的腳手架分成若干段，通過分析計算,同時考慮各節(jié)點的構造設置,設計出型鋼懸挑式外腳手架,并在工程中成功試用。

二、工程概況

重慶江北嘴金融城2號工程位于重慶黃花園北橋頭江北嘴，包含4棟一類建筑，其中3棟為超過100米的超高層建筑，是一座國際甲級寫字樓，智能化樓宇。總建筑面積約260000.0m2，建筑總高度181.25m，地下4層，地上37層，外墻為單元體玻璃幕墻。

三、外架方案的分析和選擇

根據本工程具體情況，塔樓高度較高，1、2、3號樓均超過100m，經項目部對腳手架搭設方案的技術比較和分析，綜合考慮各方案的可行性、安全性、經濟性等因素，最后決定塔樓主體施工外防護架采用分段式工字鋼懸挑式雙排鋼管腳手架。由于腳手架分段懸挑分段搭設，可以分段卸載，提高了腳手架的安全系數；同時有效封蔽樓層，避免發(fā)生高層建筑施工中常見的高空墜落傷人、損物事故，滿足結構施工操作、安全防護要求，保障建筑施工安全；另外不必等地下室工程回填完畢即可施工，最大限度滿足環(huán)境、道路穿插的要求，縮短工期，節(jié)約了時間成本。

四、外架設計

分段式工字鋼懸挑式支承體系雙排鋼管腳手架，用于主體結構上升階段的安全防護（架體隨主體結構上升而上升），搭設高度為25m，每25m輪換，分段搭設。具體搭設如下圖：

1.參數信息:

1.1腳手架參數

搭設尺寸為：立桿的縱距為 1.20米，立桿的橫距為0.70米，立桿的步距為1.80 米；

計算的腳手架為雙排腳手架搭設高度為 25.0 米，立桿采用單立桿；

內排架距離墻長度為0.30米；

大橫桿在上，搭接在小橫桿上的大橫桿根數為 2；

采用的鋼管類型為 Φ48×3.5mm（按壁厚3.0mm考慮）；

橫桿與立桿連接方式為單扣件；扣件抗滑承載力系數為 0.80；

連墻件采用兩步三跨，豎向間距 3.60 米，水平間距3.60 米，采用扣件連接；連墻件連接方式為雙扣件。

1.2活荷載參數

施工荷載均布參數(kN/m2):3.000；腳手架用途:結構防護腳手架；同時施工層數:2；

1.3風荷載參數

重慶地區(qū)，基本風壓為0.450，風荷載高度變化系數μz為0.920，風荷載體型系數μs為0.871；考慮風荷載；

1.4靜荷載參數

每米立桿數承受的結構自重標準(kN/m2):0.1161；

腳手板自重標準值(kN/m2):0.300；

欄桿擋腳板自重標準值(kN/m2):0.140；

安全設施與安全網(kN/m2):0.005；腳手板鋪設層數:4；

腳手板類別:竹笆片腳手板；欄桿擋板類別:欄桿竹串片；

1.5水平懸挑支撐梁

懸挑水平鋼梁采用[14號工字鋼] ，其中建筑物外懸挑段長度1.20米，建筑物內錨固段長度 1.80 米。（特殊部位懸挑長度可能會增加，需單獨設計驗算）

與樓板連接的錨環(huán)直徑(mm):18.00；

樓板混凝土標號:C30；

懸挑水平鋼梁采用懸臂式結構，沒有鋼絲繩或支桿與建筑物拉結。

2.大橫桿的計算:

大橫桿按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。按照大橫桿上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算大橫桿的最大彎矩和變形。

選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進行強度驗算：

大橫桿的抗彎強度:σ= 40.757 N/mm2 小于 [f]=205.0 N/mm2。滿足要求！

撓度計算:最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度Vmax=0.712 mm；

縱向、受彎構件的容許撓度為 l/150與10 mm，大橫桿的最大撓度小于 1200.0/150 mm 或者 10 mm,滿足要求!

3.小橫桿的計算:（小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面）

用大橫桿支座的最大反力計算值，在最不利荷載布置下計算小橫桿的最大彎矩和變形。

最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩：σ = M / W = 0.312×106/4490.000=69.389 N/mm2小于205.000 N/mm2,滿足要求??；

最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的撓度和小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度小于(700.000/150)=4.667與10mm,滿足要求!；

4.扣件抗滑力的計算:

按規(guī)范要求直角、旋轉單扣件承載力取值為8.00kN，按照扣件抗滑承載力系數0.80，該工程實際的直角、旋轉單扣件承載力取值為6.40kN。

縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算:R ≤ Rc

荷載的計算值: R=1.2×(0.023+0.126)+1.4×1.260=1.943 kN< 6.40 kN,滿足要求!