轉自施工技術《大跨度挑檐扣件式鋼管懸挑支撐架設計與施工》作者：吳劍生

[摘要] 以皖西學院圖書館工程為例,介紹了一種位置較高、跨度較大的現澆鋼筋混凝土懸挑構件支撐系統的搭設技術,該技術采用普通的扣件與鋼管搭設懸挑支撐架,解決了落地搭設腳手架費用較高的問題。

[關鍵詞] 腳手架;大跨度挑檐;設計;施工

安徽省皖西學院圖書館工程為框架結構,建築面積2 萬m2 ,分為主樓和裙樓,裙樓3 層,主樓6 層,其中1～5 層層高均為3.9m,6 層層高為3.6m, 總高度為23.1m;主樓形狀為矩形,南北方向寬2311m ,東西方向長99.2m, 在6 層頂的四周設計有較大跨度的挑檐,南北兩面的懸挑淨跨度為2.7m;東西兩面的懸挑淨跨度為3m,且為弧形闆。其平面如圖1 所示。

圖1 圖書館平面示意

根據工程情況,挑檐距地面高度在24m以上,若搭設落地式腳手架,則需要300 多t 鋼管,租賃費用較高,且工期較長;若采用型鋼(工字鋼或槽鋼) 伸出樓面進行支撐,由于挑檐的線性長度較大(達260m 以上) ,則需要大量的型鋼,費用會更高;經過反複論證、驗算,我們采用普通的扣件和鋼管搭設“下撐上拉”式懸挑腳手架支撐挑檐,取得了良好的經濟效益和社會效益。

若從6 層樓面進行支撐,則斜撐鋼管的傾斜角過大,受力效果較差,不能有效地承受上部荷載,支撐系統易發生傾覆,故從5 層樓面進行支撐。

若從5 層樓面直接支撐到6 層頂挑檐,則斜撐鋼管的最小長度需要618m以上,而單根鋼管的最大長度為6m,鋼管需進行搭接,但搭接處鋼管及扣件的受力情況複雜,若操作不當易出現失穩現象。

經過研究,我們采用了如下支撐方式:在6 層搭設垂直支撐系統(與滿堂内腳手架搭設方式相同) ,從5層樓面搭設斜向支撐系統,支撐6 層的腳手架,同時在6 層設置斜拉杆,與内腳手架相連。如圖2 所示。

南北兩面的懸挑架立杆縱距按1m 搭設,橫距按0.9m搭設;東西兩面的懸挑架立杆縱距和橫距均按1m搭設;斜撐杆及斜拉杆根據立杆的搭設情況對應設置。

搭設順序為:首先搭設第6 層架體,再搭設第5 層的斜撐杆,最後搭設第6 層的斜拉杆。

整個架體為平面環狀封閉搭設方式,且與滿堂内腳手架及框架柱相連。

( 1) 内腳手架的縱橫掃地杆及大橫杆與懸挑架的

圖2 懸挑架搭設示意

水平杆相連。所有水平杆均采用旋轉扣件連接,不得采用對接扣件;所有扣件在使用前進行檢查,不得采用有裂紋、滑扣等缺陷的扣件;扣件必須擰緊、不脫扣。

(2) 在第6 層設置1 排斜撐杆,可以起到卸載作用,即減輕傳至5 層斜撐系統的荷載,以增大其穩定性。

(3) 澆築第5 層及第6 層樓面的混凝土時,在框架邊梁的中部預埋<25 鋼筋,搭設懸挑架時,預埋鋼筋與内腳手架的掃地杆相連,而斜撐杆的根部與掃地杆相連,以防止懸挑架的水平滑移。

(4) 第5 、6 層的框架邊柱設置鋼管柱箍,與懸挑架相連,起到拉接作用,其中第6 層梁底以下柱混凝土應提前澆築。

(5) 在懸挑架外側立面滿挂密目安全網,水平面鋪設跳闆,第5 層樓面标高處設安全平網。

經過分析驗算,圖2 中的A2B2 杆件所承受的荷載最大,相應地,斜撐杆OB2 杆在斜撐杆中所受的荷載也是最大的,故對上述2 根杆件所承受的内力進行計算,如果這2 根杆件能夠滿足要求,則其它杆件也能夠滿足要求。

取1 跨架體進行分析計算,計算簡圖如圖3 所示。

驗算時,按照《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ130-2001 進行取值,并按永久荷載和活荷載乘以相應的荷載分項系數。首先計算出各節點所承受的荷載,并以此檢驗節點處的扣件抗滑承載力,扣件滿足要求後,再檢驗扣件間的鋼管杆件,其承載力及穩定性滿足要求後,該跨架體的承載力即滿足要求。由于整個架體為平面環狀封閉搭設,故整個架體也是穩定的。

4.1 　荷載計算

樓闆及弧形闆厚度均為100mm,框架懸挑梁截面尺寸為300mm×600mm,混凝土自重按25kNPm3取值,則各種荷載标準值計算如下:

永久荷載: ①模闆及其支架自重0.75 kN/m2 ; ②平面部分樓闆自重2.5 kN/m2 ; ③弧形闆在水平面上的平均厚度為150mm,則其水平面上的自重為3.75 kN/m2 ; ④框架懸挑梁自重41.5kN/m。

活荷載: ①施工人員及設備荷載1.5kN/m2 ; ②振動荷載2 kNPm2 。

4.2 　架體受力計算

4.2.1 　立杆A2 B2

支撐鋼管按集中荷載作用下的3 跨連續梁計算,取懸挑梁截面兩側立杆的縱距作為支撐鋼管的計算跨度,每個扣件連接點作為支座。計算簡圖如圖4 所示。計算所得A2 點的最大支座反力為P =11.16kN > [ F] = 8 kN(式中[ F]為扣件的抗滑承載力 ,說明單扣件抗滑承載力不能滿足要求,故此處采用雙扣件。再按照圖3 計算斜拉杆和斜撐杆的内力。

4.2.2 　斜撐杆OB2

為壓杆,經計算,其内力為S = 61587kN < [ F] = 8kN ,扣件滿足要求。

杆件的計算長度: l0 = kμh = 3 088mm,其中: k 為受壓杆件計算長度附加系數,取1.155 ;μ為考慮腳手架整體穩定因素的單杆計算長度系數,取1.5 ; h 為斜撐杆的步距, h = 1 500/cos32.7°= 1 .783mm。

則:λ= l0/i = 195.5 < [λ] = 250 ,滿足要求。

其中, i 為直徑48mm ×3.5mm 鋼管的回轉半徑, 取15.8mm,[λ]為受壓杆件的容許長細比,按規定取250 。

由λ= 195.5 ,查表得:φ= 0.189 。

則壓杆OB2 的壓應力為:

σ = S/(φA) = 71.27N/mm2 < f = 205N/mm2

其中, f 為鋼管抗拉、抗壓強度設計值。

由以上計算可知,斜撐杆的抗壓強度滿足要求。

4.2.3 　斜拉杆MB2

為拉杆,經計算,其内力S = 6.136 kN < [ F] = 8kN ,扣件滿足要求;由于其内力小于壓杆OB2 的内力,故其剛度及抗拉強度也能夠滿足要求。

4.2.4 　水平杆件PB2

内力較小,可以忽略不計。

5 　轉角處搭設情況

挑檐轉角處,在第5 層及第6 層的4 根角柱的根部分别預埋4 根直徑25 的鋼筋,用于支撐轉角處受力最大根據長細比查表得, 軸心受壓構件穩定系數φ =0.186 。

2.5 　斜撐、拉杆驗算

腳手架荷載内立杆受力N1及外立杆受力N2 由底部架中的剪刀撐承擔,為簡化計算,按斜撐杆與斜拉杆所受到的豎向力分别為( N1 N2 )/2 進行計算。撐杆受力示意如圖3 所示。

圖3 撐杆受力示意

(3) 斜拉杆驗算

斜拉杆受力如圖4 所示。由水平方向合力為0 可

得:

Nt sin52°- ( N1 N2 )/2 = 0

解上述方程得到: Nt = 16126kN< φAf c = 18.64kN ,滿足要求。搭設高度驗算:

2.6 　連牆件計算

NH ≤ nRc

式中, Rc 為扣件的抗滑移設計值,取8.5kN; n 為連接扣件的數量。連牆件的水平荷載

NH = 1.4Wk Aw 5 =15.2kN ≤nRc = 17kN ,滿足要求。

3 　應注意的事項

施工過程中應注意: ①要做好直螺紋套絲工作,直螺紋絲扣必須逐一檢查是否符合要求; ②預埋的直徑25 、直徑28 鋼筋頭(錨固長35 d) ,絲扣加潤滑油,出牆面50mm用套筒擰緊; ③軟拉點靠近豎向立杆附近(200mm 範圍之内) ,每個軟拉點設1 個小橫杆撐到牆上,形成既拉又撐受力體系; ④若操作人員搭設不當,個别水平杆有下彎現象要及時糾正,加設鋼絲繩拉接。

參考文獻:

[1 ] 　JGJ130-2001 ,建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範[ S] .

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