大型廠房鋼管腳手架搭設(shè)工藝研究及受力分析

白艷平 BAI Yan-ping

（中鐵二十五局集團第五工程有限公司，青島 266109）

0 引言

在房建項目施工中，外墻腳手架是極為重要的臨時結(jié)構(gòu)。外墻腳手架不但為施工作業(yè)人員提供了必備的施工平臺，防止施工中的零散部件掉落至施工區(qū)域外，保護施工人員及周邊人員的人身安全，而且腳手架也對在建項目起到遮護的作用，維護城市的市容市貌。外墻腳手架一般分為兩種，一種是附著式腳手架，該腳手架適用于高度超過50m建筑物，如寫字樓或高層住宅樓等，該腳手架優(yōu)點是安全性高，機械化程度更高，使得腳手架的升降簡便且安全，建筑物越高其優(yōu)點越明顯，缺點是成本較高，腳手架安拆較為復(fù)雜。另一種是落地式鋼管腳手架，該類型腳手架適用于高度在50m以下的建筑物施工，優(yōu)點是腳手架搭設(shè)安拆靈活簡便，成本較低，當(dāng)建筑物面積較大時其優(yōu)點較為明顯，缺點是腳手架搭設(shè)要求較為嚴(yán)格，腳手架與連墻件有時會影響主體結(jié)構(gòu)施工。項目部通過鋼管腳手架結(jié)構(gòu)布置形式進行認(rèn)真分析和計算，使得鋼管腳手架不但滿足了現(xiàn)場施工要求，而且腳手架在受到施工荷載和外界環(huán)境影響時依然具有足夠的安全性和穩(wěn)定性，保證了施工人員的安全。同時由于架體連墻件位置布置合理，使得腳手架拆除也避免了對主體結(jié)構(gòu)的影響。該鋼管腳手架在大型廠房主體結(jié)構(gòu)施工中取得很好的效果。

1 工程概況

淮安德科半導(dǎo)體碼項目生產(chǎn)車間位于淮安市淮陰區(qū)長江路北側(cè)、S237省道西側(cè)，車間占地面積63631.8m2，建筑高度29.3m，車站基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。本工程為4層框架結(jié)構(gòu)，1~2層為混凝土框架，3~4層為鋼管混凝土柱——鋼梁框架，局部出屋面兩層。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計為一級安全等級，設(shè)計為50年使用年限，設(shè)計抗震等級為7級。

2 鋼管腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計

腳手架搭設(shè)方式為雙排腳手架，架體鋼管采用Ф48mm、壁厚3.5mm的熱扎鋼管，腳手架總體高度為31.36m。立桿縱向行距為1.5m，橫向行距為0.8m，水平桿步距為1.8m。腳手板每隔兩步設(shè)置一層，橫向斜撐每隔五跨設(shè)置一處，連墻件布置間隔為兩步兩跨，架體與連墻件之間采用扣件連接。

腳手架外立桿外側(cè)50cm處設(shè)置截面不小于深20cm，寬40cm的排水溝，落地立桿垂直穩(wěn)放在20cm×20cm厚5cm的木枋或砼預(yù)制塊上，設(shè)縱橫相連的掃地桿。外立桿內(nèi)側(cè)腳手板上30cm設(shè)踢腳桿，踢腳桿下部采用黃黑相間的踢腳板。1.2m高處設(shè)防護欄桿，防護欄桿內(nèi)側(cè)采用密目式安全網(wǎng)封閉。剪刀撐從轉(zhuǎn)角處開始由下而上水平6m以內(nèi)設(shè)一組，左右連續(xù)設(shè)置，桿件設(shè)在外立桿與小橫桿交叉點上，與地面成45°～60°角，剪刀撐從第一組開始，每組左側(cè)第一根落地桿件用6m長鋼管，右側(cè)第一根落地桿用4m長鋼管，每組相同設(shè)置，搭接點用回轉(zhuǎn)扣，搭接長度不少于1m。裝飾分隔線用厚10mm～15mm、寬200mm的竹或木膠合板，刷黃黑油漆，相間150mm，斜45。腳手架欄桿刷紅白油漆，相間300mm，其余所有桿件刷黃色油漆。詳見圖1。

圖1 鋼管腳手架結(jié)構(gòu)示意圖

3 腳手架及模板受力計算

3.1 荷載取值（表1）

表1 腳手架荷載取值表

3.2 立桿穩(wěn)定性驗算

3.2.1 立桿長細(xì)比驗算

立桿計算長度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m

長細(xì)比λ=l0/i=2.7×103/16=168.75≤210

滿足要求！

軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)計算：

立桿計算長度l0=Kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m

長細(xì)比λ=l0/i=3.119×103/16=194.906

查《規(guī)范》表A得，φ=0.191

3.2.2 考慮到風(fēng)荷載時單根立桿軸向應(yīng)力

單外立桿：N=1.2×（NG1k+NG2k）+0.9×1.4×NQ1k=1.2×（2.928+2.712）+0.9×1.4×3=10.547kN

內(nèi)立桿：N=1.2×（NG1k+NG2k）+0.9×1.4×NQ1k=1.2×（2.928+1.213）+0.9×1.4×3=8.749kN

雙外立桿：Ns=1.2×（NGS1k+NGS2k）+0.9×1.4×NQ1k=1.2×（2.21+1.58）+0.9×1.4×3=8.328kN

雙內(nèi)立桿：Ns=1.2×（NGS1k+NGS2k）+0.9×1.4×NQ1k=1.2×（2.21+0.7）+0.9×1.4×3=7.272kN

3.2.3 立桿穩(wěn)定性驗算

組合風(fēng)荷載作用[3]

單立桿的軸心壓力設(shè)計值N=（1.2×（NG1k+NG2k）+0.9×1.4×NQ1k）=（1.2×（2.928+2.712）+0.9×1.4×3）=10.547kN

雙立桿的軸心壓力設(shè)計值NS=1.2×（NGS1k+NGS2k）+N=1.2×（2.21+1.58）+10.547=15.095kN

Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.25×1.5×1.82/10=0.153kN·m

σ=N/（φA）+Mw/W=10547.1/（0.191×384）+153090/4120=180.961N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

Mws=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.204×1.5×1.82/10=0.125kN·m

σ=KS（NS/（φA）+Mw/W）=0.6×（15095.34/（0.191×384）+124921.44/4120）=141.682N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

3.3 橫向水平桿驗算

承載能力極限狀態(tài)

由上節(jié)可知F1=Rmax=2.092kN

q=1.2×0.03=0.036kN/m

正常使用極限狀態(tài)

由上節(jié)可知F1'=Rmax'=1.524kN

q'=0.03kN/m

3.3.1 抗彎驗算

計算簡圖如圖2。

圖2 橫桿彎矩圖（kN·m）

σ=Mmax/W=0.56×106/4120=135.968N/mm2≤[f]=205N/mm2

滿足要求！

3.3.2 撓度驗算

計算簡圖如圖3。

圖3 橫桿變形圖（mm）

νmax=1.366mm≤[ν]=min[lb/150，10]=min[800/150，10]=5.333mm

滿足要求！

3.3.3 支座反力計算

承載能力極限狀態(tài)Rmax=2.106kN

3.4 扣件抗滑承載力驗算

扣件抗滑移折減系數(shù)取0.85，扣件抗滑承載力驗算：

縱向水平桿：Rmax=2.092/2=1.046kN≤Rc=0.85×8=6.8kN

橫向水平桿：Rmax=2.106kN≤Rc=0.85×8=6.8kN

滿足要求！

4 腳手架搭設(shè)作業(yè)主要工序及注意事項

4.1 腳手架搭設(shè)流程

場地平整、夯實→混凝土墊層→施工材料進場→腳手架位置放樣→首層立桿安裝→掃地桿安裝→首層水平桿安裝→設(shè)置卸荷鋼絲繩→接長立桿安裝→后續(xù)水平桿安裝→縱橫向剪刀撐安裝→架體連墻件安裝→作業(yè)平臺腳手板鋪設(shè)→平臺外側(cè)防護欄桿安裝→放墜網(wǎng)安裝。

4.2 腳手架基礎(chǔ)處理

腳手架基礎(chǔ)必須采用集配碎石土進行回填壓實，然后采用C15混凝土進行硬化從而形成搭設(shè)平臺，混凝土厚度為100mm。應(yīng)具備排水措施，見圖4。腳手架基礎(chǔ)如需進行其他管槽開挖時，需對腳手架進行加強處理，且必須待腳手架使用后方可進行[4]。

4.3 立桿安裝

緊鄰立桿接頭不得在同一水平面上需錯開布置，錯開長度不得小于2倍管徑。同一水平面上立桿接頭數(shù)量不得超過總立桿數(shù)量的25%。由于腳手架為鋼管扣件式，因此立桿之間扣件螺栓必須擰緊，不得有彎折或扣件變形等問題。立桿安裝時必須實時測量其垂直度，不得出現(xiàn)傾斜或者彎曲等現(xiàn)象。

4.4 水平桿安裝

每層立桿安裝后需及時安裝水平桿，水平桿對接扣件應(yīng)該交錯布置，當(dāng)架體間距調(diào)整復(fù)核確認(rèn)無誤后用將扣件螺栓擰緊。水平桿上下間距需按圖紙所示進行安裝，不得超過要求步距。當(dāng)水平桿搭設(shè)接長時，其接長范圍內(nèi)最少安裝3個扣件，且搭接范圍長度≥1.0m。

4.5 剪刀撐安裝

架體外側(cè)均需設(shè)置縱向和橫向連續(xù)剪刀撐，單組剪刀撐至少連接4個步距且≥6m，斜向支撐鋼管與地面水平夾角位于45°~60°之間。斜向支撐鋼管接長需采用搭接形式，搭接長度≥1m，應(yīng)采用不少于2個扣件連接固定，桿端距連接扣件的距離≥10cm。

4.6 腳手板安裝

腳手板底部橫桿至少有3根對其進行支撐，但當(dāng)腳手板較短無法達(dá)到2個行距時，可將腳手板設(shè)置在2根水平桿上，但必須將腳手板兩端固定在橫桿上。若采用竹笆腳手板，則腳手板必須縱向鋪設(shè)與縱向水平桿平行。其搭接方式采用對接時需設(shè)置兩根橫向水平桿壓住接頭位置，腳手板單端懸臂長度＜15cm。若腳手板采用搭接時，接頭下方必須設(shè)置橫向水平桿，且腳手板單端懸臂長度＜10cm，腳手板搭接范圍＞20cm。

4.7 連墻件設(shè)置

連墻件需與架體十字節(jié)點處連接，當(dāng)連墻件位置與主體結(jié)構(gòu)由沖突時可適當(dāng)調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)距離小于30cm。連墻件的安裝需在支架開始搭設(shè)時同步進行，腳手架兩端位置必須設(shè)置連墻件，相鄰兩組連墻件上下間距需小于建筑物單層高度且不得超過腳手架2個步距。

5 結(jié)束語

通過對鋼管腳手架結(jié)構(gòu)布置形式進行認(rèn)真分析和計算，使得搭設(shè)成型后的鋼管腳手架不但滿足了現(xiàn)場施工要求，而且腳手架在受到施工荷載和外界環(huán)境影響時依然具有足夠的安全性和穩(wěn)定性，保證了施工人員的安全。同時由于架體連墻件位置布置合理，使得腳手架拆除也避免了對主體結(jié)構(gòu)的影響。該鋼管腳手架在大型廠房主體結(jié)構(gòu)施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。