淺談斜拉式懸挑外腳手架設(shè)計(jì).doc

淺談斜拉式懸挑外腳手架設(shè)計(jì) 沈 偉 （浙江省嘉興市建筑業(yè)管理處） 李錦燕 （浙江省嘉興市巨匠建設(shè)有限公司）引言高層建筑施工，外腳手架為施工中的一大難點(diǎn)，一般都需采用懸挑外腳手架。懸挑外腳手架施工難度較大，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算要求較高，按其受力型式分為斜撐式、懸臂式、斜拉式、及以上幾種的復(fù)合式等。其中斜拉式懸挑外腳手架能發(fā)揮材料的力學(xué)性能，較為經(jīng)濟(jì)合理，但施工難度較大。我們施工的某綜合樓工程采用斜拉式懸挑外腳手架，現(xiàn)已竣工，下面簡(jiǎn)單介紹一下，供大家互相交流。關(guān)鍵詞懸挑，斜拉式，外腳手架，設(shè)計(jì)，搭設(shè)一、工程概況某綜合樓工程總建筑面積69300 M2，分ABCDEF六個(gè)區(qū)，C區(qū)主樓地下二層，地面二十八層，總高近百米；AB區(qū)裙房地下一層，地面四層；DEF區(qū)無(wú)地下室，地面四層；是一座集商貿(mào)、娛樂(lè)、服務(wù)為一體的大型綜合廣場(chǎng)。二、腳手架方案選型因工程有地下室，其外腳手架很難等回填土完成后再施工；如果直接由基底向上搭設(shè)腳手架則后道工序土方回填時(shí)無(wú)法拆除腳手架,造成施工困難。經(jīng)反復(fù)研究及討論，決定：、ABC區(qū)采用懸挑腳手架，自二層樓面開(kāi)始懸挑向上搭設(shè)，立桿橫距1.0 m縱距1.5 m以?xún)?nèi)，步距1.8 m。裙房?jī)H一段懸挑，主樓分五段懸挑，用12槽鋼及12.5鋼絲繩（619）和M20花籃螺栓組成的拉索懸挑。、DEF采用雙排鋼管扣件落地式腳手架，立桿橫距1.0 m，縱距1.8 m以?xún)?nèi)，步距1.8 m,搭設(shè)按常規(guī)要求。采用此方案，一方面解決了地下室深基坑回填與腳手架搭設(shè)之間的矛盾；另一方面，也提供了較多的施工場(chǎng)地，解決了施工場(chǎng)地狹窄這一難題。三、主樓C區(qū)懸挑外腳手架計(jì)算書(shū)（節(jié)選）1、腳手架基本參數(shù)：腳手架總高約98 m，底層架子待裝修時(shí)由地面搭設(shè)，以上全部采用懸挑，共分五層，分別為二層樓面（5.900 m）、六層樓面（22.950 m）、十二層樓面（42.450 m）、十八層樓面（61.950 m）、二十四層樓面（81.450 m）。腳手架步距1.8 m，縱距1.5 m，橫距1.0 m。2、荷載計(jì)算： 按照J(rèn)GJ 130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范）要求，按最不利情況計(jì)算。內(nèi)側(cè)隔步加設(shè)防護(hù)欄桿及內(nèi)封閉，最大搭設(shè)高度11步（19.8 m），腳片層層滿(mǎn)鋪，外掛密目式安全網(wǎng)，荷載計(jì)算如下：、外立桿恒載標(biāo)準(zhǔn)值：立桿鋼管 1.838.469.12 N大橫桿 1.5238.4115.2 N小橫桿 0.6538.424.96 N欄桿及踢腳桿 1.5238.4115.2 N剪刀撐 1.51.414238.4/5 32.58 N（折算至每步每跨）直角扣件 513.266 N對(duì)接扣件 （41.51.8）/518.428.70 N（鋼管統(tǒng)一按5 m長(zhǎng)折算）回轉(zhuǎn)扣件 2/514.65.84 N（剪刀撐用，折算至每步每跨）竹笆腳片 1.50.54533.75 N（自重參考建筑安全2002年第5期）安全網(wǎng) 1.51.825.4 N（自重參考建筑安全2002年第5期） 外立桿每步恒載合計(jì)： 496.75 N 外立桿恒載合計(jì)： NGK外496.75 N115464 N5.464 KN、內(nèi)立桿恒載標(biāo)準(zhǔn)值：（內(nèi)欄桿、踢腳桿及內(nèi)封閉按隔步設(shè)置計(jì)）立桿鋼管 1.838.469.12 N大橫桿 1.5238.4115.2 N小橫桿 0.8538.432.64 N欄桿及踢腳桿 1.5238.4/257.6 N（按隔步設(shè)置計(jì)）內(nèi)封閉大橫桿 1.538.4/228.8 N（按隔步設(shè)置計(jì)）直角扣件 （32/2+1/2）13.259.4 N對(duì)接扣件 （3.51.51.8）/518.425.94 N（鋼管統(tǒng)一按5 m長(zhǎng)折算）竹笆腳片 （0.50.35/2）4530.38 N（內(nèi)封閉按隔步設(shè)置計(jì)） 內(nèi)立桿每步恒載合計(jì)： 419.08 N內(nèi)立桿恒載合計(jì)： NGK內(nèi)419.08 N114610 N4.610 KN、內(nèi)、外立桿活載標(biāo)準(zhǔn)值（按粉飾施工荷載2.0 KN/，同時(shí)施工兩層計(jì)）: NQK0.51.5223.0 KN、荷載設(shè)計(jì)值： 外立桿：N外1.25.4641.43.010.76 KN 內(nèi)立桿：N內(nèi)1.24.6101.43.09.73 KN3、挑腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算: 、大橫桿抗彎計(jì)算及小橫桿抗彎計(jì)算略。、立桿穩(wěn)定性計(jì)算，取底步外立桿（因外立桿受力較大，且需考慮風(fēng)荷載）,連墻件按二步二跨設(shè)置：An59802（取值參考建筑安全2002年第4期） Aw100002（取值參考建筑安全2002年第4期） 1.2 An /Aw0.72（規(guī)范表4.2.4注2） s1.30.936 （規(guī)范表4.2.4）z2.02（GBJ 9建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范B類(lèi)地區(qū)，90 m高度）o0.45 KN/（GBJ 9建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范嘉興地區(qū)）k0.7szo0.70.9362.020.450.60 KN/Mw0.851.4 Mwk0.851.4kLAh2/100.851.40.601.51.82/100.35 KNmMW/W0.35106/(5.08103)68.90 MPa連墻件按二步二跨設(shè)置，查規(guī)范表5.3.3得1.5 k1.155 h1.8mLokh1.1551.51.83.12m工程采用48腳手鋼管，查規(guī)范附錄表B得i1.58 A4.892 L0/i3.12102/1.58197.47查規(guī)范附錄表C得:0.185N外/(A) 10.76103/(0.1854.89102)118.94 MPaN外/(A)MW/W 118.9468.90187.84 MpAf205 MPa立桿穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。、按穩(wěn)定性計(jì)算腳手架最大搭設(shè)高度（考慮風(fēng)荷載,取外立桿）：因地區(qū)規(guī)定，標(biāo)化工地每步均須鋪設(shè)腳手片，故與規(guī)范中的受力情況有所不同，NG2K每步均有，可并入gk考慮，其中g(shù)k NGK外/（111.8）5.464/（111.8）0.276 KN/m故公式（5.3.6-2）：1.2HsgkAf1.2NG2K0.851.4(NQKAMWk/W)可改為：1.2HsgkAf0.851.4(NQKAMWk/W)HsAf（0.851.4NQK0.851.4AMWk/W）/1.2gk0.851.4 MWk/WMW/W68.90 MPaHs0.185489205(0.851.43.010000.18548968.90)/(1.20.2761000) 26.40 mHHs/（10.001Hs）26.40/（10.00126.40）25.72 m即腳手架最大搭設(shè)高度為25.72 m，本工程搭設(shè)高度為19.8 m，滿(mǎn)足要求。、連墻件計(jì)算（每二步二跨設(shè)一連墻件，以100m高度處進(jìn)行計(jì)算），采用20鋼筋埋入混凝土內(nèi)，鋼管上鉆22孔銷(xiāo)接，鋼管與兩根立桿用扣件連接： A、受力情況計(jì)算： An5980 2 Aw10000 2 1.2 An /Aw0.72s1.30.936 z2.09(B類(lèi)地區(qū)，100 m高度)o0.45 KN/K0.7szo0.616 KN/Nlw1.4K Aw1.40.6163.63.09.31 KNNo5 KNNl NlwNo9.31514.31 KN B、扣件抗滑移驗(yàn)算：采用兩個(gè)扣件與立桿相連，Rc8216 KN14.31 KN,滿(mǎn)足要求。C、連接鋼筋抗剪驗(yàn)算：Nl/A14.31103/(3.14202/4)45.57 MPafv120 MPa連接鋼筋滿(mǎn)足要求。D、鋼管凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算：Nl/（A-2dt）14.31103/(4892223.5)42.72 MPaf205 MPa鋼管強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。、外挑結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：受力簡(jiǎn)圖如圖，采用12槽鋼作鋼梁，12.5鋼絲繩（619）作吊桿，樓層層高3.25m，吊桿與鋼梁夾角為23.305。A、 槽鋼抗彎驗(yàn)算(按簡(jiǎn)支梁計(jì)算)：N外10.76 KN N內(nèi)9.73 KNMmAx(9.730.4/1.4)1.02.78 KNm選用12槽鋼，Wx61.73MmAx/Wx2.78106/(61.7103)45.06 MPaf205 MPa滿(mǎn)足要求。B、吊桿計(jì)算：FN/Cos23.3050 (N外N內(nèi)0.4/1.4)/Cos23.3050(10.769.730.4/1.4)/0.91814.75 KN選用12.5鋼絲繩（619），參照建筑施工手冊(cè)第三版，查表21-2得Fg=114.5 KN，查表21-5得 a=0.85，查表21-6得 K=6FgaFg/K0.85114.5/616.22 KNF14.75 KN,滿(mǎn)足要求。四、腳手架設(shè)計(jì)及構(gòu)造要點(diǎn)1、懸挑架結(jié)構(gòu)型式為槽鋼梁加斜拉索組成的外挑結(jié)構(gòu)。槽鋼采用12，安全系數(shù)4以上；斜拉索為12.5鋼絲繩（619），安全系數(shù)6.5以上（鋼絲繩安全系數(shù)6）。即中間如有一根吊索因意外原因斷開(kāi)仍能保證安全要求。槽鋼及吊索于低應(yīng)力狀態(tài)下工作，其應(yīng)變較小，能滿(mǎn)足腳手架剛度要求。懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施如圖。2、連墻件為保證腳手架可靠受力的關(guān)鍵因素，因按計(jì)算要求，單個(gè)扣件抗滑移不夠，故采用連墻鋼管與腳手架內(nèi)外兩根立桿扣件連接，鋼管與建筑物采用鋼管上鉆洞與預(yù)埋鋼筋銷(xiāo)接，以提高連接強(qiáng)度（構(gòu)造如圖）。在常規(guī)做法中，采用短鋼管與內(nèi)立桿扣件連接，因單個(gè)扣件抗滑移僅為8KN，而連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力按規(guī)范要求為5KN，即僅有3KN可用于抵抗風(fēng)荷載引起的軸向力，一般情況下是難以實(shí)現(xiàn)的，特別是對(duì)于高層建筑，此種構(gòu)造無(wú)法滿(mǎn)足計(jì)算要求。3、因高層腳手架承受風(fēng)荷載較大，腳手架的平面外剛度對(duì)保證其可靠受力相當(dāng)重要，故自十八層樓面開(kāi)始，每一懸挑段第九步上加設(shè)連續(xù)的水平斜撐，以增加架體整體剛度。（如圖）五、使用效果評(píng)價(jià)本工程現(xiàn)已竣工，腳手架使用過(guò)程中，經(jīng)歷了夏季暴風(fēng)雨的洗禮，未出現(xiàn)不安全狀況，實(shí)踐證明此種形式的腳手架是安全可靠的。斜拉式懸挑腳手架較其它斜撐式、懸臂式等懸挑腳手架大大節(jié)約了一次性投入成本，并且懸挑用具回收及重復(fù)利用率較高。下面是一個(gè)立桿間距的懸挑用具費(fèi)用情況對(duì)比：項(xiàng) 目純懸挑斜撐式斜拉式水平梁16，17.23/m3.5m3.8元/229.16元12，12.31/m2m3.8元/116.95元12，12.31/m2m3.8元/116.95元斜撐無(wú)12，12.31/m3.5m3.8元/163.72元無(wú)拉索無(wú)無(wú)鋼絲繩13.2元，繩卡10.8元，花籃螺栓15.3元，計(jì)39.3元其它材料固定鋼梁鋼筋約計(jì)17.8元固定鋼梁鋼筋及預(yù)埋件約計(jì)19.5元固定鋼梁鋼筋及吊鉤約計(jì)18.5元人工5元15元12元小計(jì)251.96元315.17元186.75元本工程共計(jì)懸挑5層，每層立桿124檔，采用斜拉式懸挑腳手架較純懸挑式節(jié)約投資約40430元，較斜撐式節(jié)約投資約79620元，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀(guān)。純懸挑式腳手架受力狀況較為不合理，每層荷載由一層樓面承擔(dān)，對(duì)樓面結(jié)構(gòu)要求較高；斜撐式腳手架現(xiàn)場(chǎng)電焊工作量較大，施工較為不方便。斜拉式腳手架技術(shù)要求較高，須保證節(jié)點(diǎn)按方案要求連接可靠；拉桿需避開(kāi)腳手架桿件并拉緊，以免影響受力性能；對(duì)管理要求較高，須定期重點(diǎn)檢查拉桿張緊程度。通過(guò)嚴(yán)密的設(shè)計(jì)、精心的施工、有效的管理，斜拉式腳手架施工中需注