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閱讀 9822 次 型鋼懸挑式腳手架在工程中的應用

摘要:在高層建筑施工外架中采用型鋼懸挑式腳手架,與落地式腳手架相比,增強了架體的安全系數,減少了鋼化設施料投入,降低了工程成本。現以紫薇田園都市E區22#、23#、25#樓為例,介紹型鋼懸挑式腳手架應用技術...
 
型鋼懸挑式腳手架在工程中的應用
 
1、工程概況:
    紫薇田園都市E區22#、23#、25#樓為三棟十八層高層住宅樓,剪力墻結構,建筑物總高54m,層高3m,三層以上外架圍護面積為5650m2。
 
2、外架設計方案:
    2.1、腳手架構造
    為確保施工安全,減少設施料投入,降低工程成本,本工程三層以上外架采用型鋼懸挑式雙排鋼管扣件腳手架,每四層懸挑一次,架高12m,圍護面積1412.76m2,每棟樓投入兩次懸挑架體材料,以便周轉使用。
懸挑腳手架主要由懸挑鋼梁和雙排鋼管架體、連墻桿、腳手板、踏腳板、防護網等組成。
 
    懸挑鋼梁采用[16a槽鋼制作,刷兩道防銹漆。鋼梁長4m,一端固定于預埋在結構板內的Φ14鋼筋環上,一端伸出外墻皮1.35m(陽臺處伸出梁邊1.2m),分別在距槽鋼端頭100、1000(850、960)mm處上表面各焊一根150mm長Φ25鋼筋,鋼梁構造和安裝位置詳見附圖。
 
    雙排鋼管架采用Φ48×3.5鋼管和扣件搭設,其內外排立桿分別承插在鋼梁上表面鋼筋上,縱向掃地桿距槽鋼上表面不大于200mm,立桿縱距不大于1500mm,橫距不大于900mm,內排立桿距墻不大于350mm,每步架高1500mm,總高12m,立桿與縱向水平桿之間連接采用十字扣件,立桿和縱向水平桿接長全部采用對接扣件連接,相鄰桿接頭不得在同一跨內且應錯開500mm,接頭位置應避開跨中1/3設置。橫向水平桿用十字扣件固定在縱向水平桿上,距主接點不大于150mm處必須設置一個橫向水平桿,其它小橫桿位置應根據鋪設架板需要設置;外架所有轉角處均設置剪刀撐,剪刀撐寬度為6m,轉角寬度不足6m處滿設,剪刀撐由底至頂連續設置,剪刀撐斜桿的接長采用搭接,搭接長度不小于1m,采用不少于2個旋轉扣件固定,端部扣件板的邊緣至桿端距離不小于100mm,剪刀撐斜桿用旋轉扣件固定在小橫桿或立桿上,固定點距主接點不大于150mm。外架陰角處第一跨第一步架均設縱橫向斜撐,以保證角部架體剛度,角部用Φ20鋼絲繩斜拉在結構上。位于陽臺部位的懸挑架,在建筑物每層用鋼管斜撐和拉桿進行卸載,以減輕底部鋼梁對陽臺的壓力。
 
    連墻桿采用Φ48×3.5鋼管,一端用扣件與架體縱向水平拉接(連接點距主接點不大于150mm),另一端與墻體連接牢固,連墻桿按二步三跨菱形設置,連墻桿安裝必須水平。
 
    腳手板采用竹串片,架子底層和作業層滿鋪,腳手板使用前先用鐵絲捆綁加固,鋪設時腳手板底不少于3道小橫桿,小橫桿位置和腳手板對接,搭接詳見附圖,腳手板用鐵絲綁在小橫桿上。
    踢腳板采用9mm厚竹膠板制作,踢腳板高度200mm,外立面用黃、黑油漆間隔刷成45º圖案,踢腳板用鐵絲固定在外排立桿上。
    外架外立面均滿掛密目網,密目擊者網用尼龍繩綁在縱向水平桿上,作業層密目網內加一層小孔(孔徑30mm)安全網,架體內非作業層每樓層平掛一道安全網,內排立桿與墻之間應平掛一道安全網進行防護。
    外架作業層均設置防護欄桿,防護欄桿用鋼管搭設,縱向固定在外排立桿上距踢腳板上口高度600mm處,頂層設兩道防護欄桿,分別距踢腳板上口600mm、1200mm。
    外架上的人行斜道坡度為1:1.60,踏步用鋼管做龍骨,上鋪50mm厚板,兩側設防護欄桿、扶手和踢腳板,搭設斜道處鋼梁用Φ20鋼絲繩斜拉在結構主體上卸載。
 
    2.2、腳手架構配件材料要求
    ①、腳手架鋼管采用φ48×3.5鋼管,必須符合國家標準《碳素結構鋼》GB/T700中Q235—A級鋼的規定,鋼管質量必須符合規范要求。
    ②、腳手架采用的扣件,其材料應符合現行國家標準《鋼管腳手架扣件》(GB15831)的規定。扣件螺栓擰緊扭力矩不小于65N·m。
    ③、竹腳手板每塊重量不宜大于30Kg,應采用毛竹或楠竹制作。
    ④、密目網和安全網應符合國家標準規定。
 
    2.3、腳手架設計計算
    雙排腳手架均按規范搭設,架子穩定性及桿件強度、剛度不需計算,僅對鋼梁和連墻桿進行驗算。
    2.3.1懸挑鋼梁驗算

    ①、恒荷載標準值
    GK=Hi(gk1+gk3)+n1la /2gk2
    gk1———以每米架高計的構件基本桿件自重計算基數;
    gk2——以每米立桿縱距(la)計的作業層材料的自重計算基數;
    gk3——以每米架高計的外立面整體拉接桿件和防護材料的自重計算基數;
    la——立桿縱距(取1.5m);
    n1——同時存在的作業層設置數(取n1=4)
查表得:
    gk1=0.1187KN/m
    gk2=0.3587 KN/m
    gk3=0.0753KN/m
    則外排立桿恒荷載標準值為:
    GK1=12×(0.1187×0.5+0.0753)+4×1.5×0.3587×0.5=2.692KN
    內排立桿恒荷載標準值為:
    GK2=12×0.5×0.1187+4×1.5×0.3587×0.5=1.788KN
    槽鋼自重產生的均布荷載標準值:
    q=17.24×9.8=169N/m
 
    ②施工荷載標準值計算
    Qk= n1la /2qk
    式中
    Qk——腳手架施工荷載標準值;
    qk——按每米立桿縱距la計的作業層施工荷載標準值的計算基數:
    n1——作業層數
    查表得:qk=1.35KN/m
    則外排立桿的施工荷載標準值為
    Qk1=2×1.5×1.35×0.5=2.025KN
    內排立桿的施工荷載標準值為
    Qk2= Qk1=2.025KN
    水平風荷載標準值為:ωK=0.7μzμsωO
    式中ωK——風荷載標準值
    μz——風壓高度變化系數,按高度50米取0.83
    μs——腳手架風荷載體型系數,Us=1.0φ=1.0×0.5=0.5
    ωO——基本風壓,取0.25
    則ωK=0.7×0.83×0.5×0.25=0.0726KN/m2
 
    ③、荷載設計值計算
    外排立桿荷載設計值計算
    N1=1.2GK1+1.4Qk1
        =1.2×2.692+1.4×2.025=6.065KN
    內排立桿荷載設計值
    N2=1.2GK 2+1.4Qk 2
        =1.2×1.788+1.4×2.025=4.981KN
    均布荷載設計值
    q1=1.2×q=1.2×169=203N/m
    水平風荷載設計值
    ωK1=0.85×1.4×ωK=1.4×0.0726=0.102KN/m2
 
    (2)、鋼梁驗算
    ①、鋼梁強度驗算
    支座彎矩MA=—N1m1—N2m2—0.5×q1l2
                    =—6.065×1.25-4.981×0.35-0.5×203×1.252
                    =—9.484KN·m
    [16a截面抵抗矩
    W=1/(6H)[BH3—(B—b)h3]
       =1/6×160×[63×1603—(63—6.5)×1473
       =81848mm3
    δ=M/W=9.484×106/81848=115.9N/mm2
   fm=215N/mm2
    安全系數K= fm/δ=215/115.9=1.86>1.5
    故強度滿足要求。
 
    ②、鋼梁剛度驗算
       ωc=N11m12l(1+λ1)/(3EI)+N21m22l(1+λ2)/(3EI)+q1l2m(—1+4λ1+3λ13)/(24EL)
 式中:I=1/12[BH3—(B—b)h3]
           =1/12[63×1603—(63—6.5)×1473]=6.548×106
     N11=GK1=2.692KN
     N21=GK2=1.788KN
       λ1=m1/l
       λ2=m2/l
       ωc=[2692×12502×2550×(1+1.25/2.55)+1788×3502×2550×(1+0.35/2.55)](3×206000×6.548×106)+203×25502×1250×(-1+4×1250/2550+3×12503/25503)/(24×206000×6.548×106)
=4.16mm
      [ω]=2m1/400=6.25mm
      ωc<[ω]
    施工荷載產生的撓度
    ωc1=QK1m12l(1+m1/l)+ QK2m22l(1+m1/l)/3EL
          =[2025×12502×2550×(1+1250/2550)+2025×3502×2550(1+350/2550)]/(3×206000×6.548×106) =3.1mm
     [ω]=2m1/300=8.3mm
    ωc1<[ω]
    鋼梁剛度滿足要求。
 
    (3)、吊環驗算
    支座反力RB=—(N1m1+N2m2)/1+0.5×q1l(1-λ1)
                    =—(6.065×1.25+4.981×0.35)/2.55+0.5×203×(1—1.25/2.55) =—3.46KN
    吊環承受拉力F=3.46KN
    Φ14鋼筋吊環拉應力
    δ=F/A=3657/154=22.5N/mm2
   [f]=210n/mm2
    安全系數k=[f]/δ=210/22.5=9.33>1.5
    故吊環強度滿足要求。
 
    (4)、連墻桿驗算
    連墻桿所用Φ48×3.5鋼管強度不需驗算,僅對扣件抗滑承載力進行驗算,連墻桿所受軸向力N=3×4.5×0.102+5=6.377KN
    扣件抗滑承載力設計值為[N]=8.00KN,
    N<[N]
    扣件抗滑承載力滿足要求。   
 
3、腳手架搭設
    工藝流程:
    預埋吊環   制作、安裝鋼梁   安裝架體桿件并加固   鋪底層腳手板   鋪設作業層腳手板、安踢腳板、搭設防護欄桿、掛安全網   檢查驗收。
    3.1、按設計要求,在澆筑現澆板砼時預埋Φ14吊環,安裝位置偏差不大于2cm。
    3.2、截4m長[16a槽鋼,按要求焊接Φ25鋼筋,四周圍焊,焊縫高度不小于10mm,加工完后刷防銹漆兩道,將加工好的鋼梁通過墻體預留洞穿進吊環內并固定牢靠,鋼梁懸挑端應高出固定端2—3cm。
    3.3、安裝架子立桿及掃地桿,并搭設第一步架縱、橫向水平桿,每層架子應邊搭設邊安裝連墻桿和剪刀撐,以防架體變形和傾覆,用于連接的扣件螺栓擰緊扭力矩不小于40N·m。
    3.4、底層腳手板應鋪設嚴密,并平鋪一層密目網,不得有任何孔洞,作業層腳手板應根據施工需要滿鋪,腳手板鋪設應符合設計和規范要求。
    3.5、安裝踢腳板,在作業層搭設防護欄桿,掛設密目網進行防護,作業層密目網內加掛一層小孔安全網。
    3.6、架子搭設完后,應組織人員進行檢查驗收,驗收合格后方可投入使用。
 
4、腳手架使用
    4.1、腳手架設計時按滿鋪四層竹架板考慮,使用時架板鋪設不得超過四層。
    4.2、施工活荷載按兩層同時作用考慮,且每層按3KN/m2計算,施工荷載不得超過設計值。
    4.3、不得在架子上堆放任何材料,模板支撐等嚴禁與外架連接。
    4.4、塔吊吊運模板、鋼筋等材料時,不得碰撞沖擊架體,以防損壞架體。
    4.5、未經允許任何人不得隨意拆除架體桿件、連墻桿及安全防護設施等。
    4.6、架子使用中應定期進行檢查,安排專人維修、保養。
 
5、腳手架的拆除
    腳手架拆除從上向下逐層拆除,拆除順序與安裝順序相反。拆除時應注意以下事項:
    (1)、腳手架拆除時設專人統一指揮,嚴格按順序拆除。
    (2)、連墻桿待其上部桿件拆除完后才能松開拆去。
    (3)、松開扣件的平桿件應隨即撤下,不得松落在架上。
    (4)、拆除長桿件時應兩人協同作業,以避免單人作業時的閃失事故。
    (5)、拆下的桿配件應吊運,不得向下拋擲。
 
6、技術經濟分析
    6.1、型鋼懸挑式腳手架搭拆方便,安全可靠,確保了施工進度和安全。
    6.2、經濟效益分析
    (1)型鋼懸挑式腳手架費用計算(1棟樓)
    鋼管租賃費:36t×3.2元/天·t×158天=18201.6元
    扣件租賃費:7316個×0.006/天·個×158天=6935.57元
    竹腳手板攤銷費:650塊×16元/塊×30%=3120元
    安全網攤銷費:2825m2×2元/m2×50%=2825元
    槽鋼攤銷費:9.5t×3500元/t×10%=3325元
    與落地腳手架相比增加搭拆人工費:2825m2×5元/m2=14125元
    合計費用:48532.17元
 
    (2)落地式腳手架費用計算
    鋼管租賃費:108t×3.2元/t·d×158d=54604.8元
    扣件租賃費:21948個×0.006元/d·個×158d=20806.7元
    竹腳手板攤銷費:1300塊×16元/塊×30%=6240元
    安全網攤銷費:5650m2×2元/m2×50%=5650元
    合計費用:87301.5元
 
    (3)型鋼懸挑式腳手架與落地式腳手架相比,可節省費用(87301.5元-48532.17元)×3=116308元
 
結束語:
型鋼懸挑式腳手架在本工程中應用后,確保了施工安全、降低了工程成本、取得了較好的經濟效益,建議在高層施工中推廣應用。
 
(本文來源:陜西省土木建筑學會  文徑網絡:文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)
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