組合懸挑架施工技術(shù)的應(yīng)用

王 昆

(合肥工大建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230009)

摘 要：高層建筑在進(jìn)行主體施工時(shí)，需搭設(shè)外腳手架用以安全防護(hù)和提供作業(yè)平臺(tái)。通過簡(jiǎn)述組合懸挑架的施工技術(shù)和相關(guān)計(jì)算等，展示此施工工藝安全、高效和節(jié)約的安全施工措施特點(diǎn)，為推廣使用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：挑拉式；組合；懸挑架；施工工藝；設(shè)計(jì)計(jì)算

0 引 言

高層建筑在進(jìn)行主體施工時(shí),需搭設(shè)外腳手架用以安全防護(hù)和提供作業(yè)平臺(tái)。外腳手架的搭設(shè)方式多種多樣,而組合懸挑腳手架采用的是懸挑鋼梁和拉桿依附在建筑主體四周結(jié)構(gòu)梁上的拉挑組合懸挑方式,該技術(shù)具有安裝相對(duì)簡(jiǎn)單、節(jié)約型鋼材料、對(duì)懸挑層后期外墻和樓面施工影響較小等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹該施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用上的可行性和控制要點(diǎn)。

1 組合懸挑腳手架工藝要求

(1) 組合懸挑外腳手架的懸挑梁主材采用16#工字鋼,拉桿采用Φ24 mm圓鋼。

(2) 懸挑梁按結(jié)構(gòu)施工平面布置圖,沿建筑物外墻四周每隔1.35～1.5 m架設(shè)1根標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為1.4 m標(biāo)準(zhǔn)成品懸挑工字鋼(局部長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整);根據(jù)工程結(jié)構(gòu)布局懸挑梁布置應(yīng)盡量避開受力較小結(jié)構(gòu)[1](如空調(diào)板)。立桿鋼管應(yīng)固定在懸挑梁上,若局部不能立在懸挑梁上,則應(yīng)在相鄰的2根懸挑梁上架設(shè)焊接1根10#工字鋼作為副梁,以供支撐立桿鋼管[2]。

(3) 成品懸挑梁和可調(diào)節(jié)拉桿均用Φ24 mm×300 mm穿墻螺栓與主體結(jié)構(gòu)連接,拉桿上部與上層結(jié)構(gòu)用連接,拉桿下部與成品懸挑梁型鋼端部采用Φ24 mm×120 mm螺栓連接,如圖1所示。

(4) 懸挑梁上部和底部可采用模板硬隔離做法,上部隔離措施是防止架體上物體墜入,底部隔離措施主要是美觀效果和二次隔離。

(5) 其他位置鋼管腳手架搭設(shè)按文獻(xiàn)[2]相關(guān)要求執(zhí)行;相關(guān)檢查按文獻(xiàn)[3]規(guī)范進(jìn)行。

圖1 組合懸挑架連接節(jié)點(diǎn)

2 組合懸挑腳手架搭設(shè)

2.1 搭設(shè)程序

安裝懸挑鋼梁→安裝最多三步鋼管外腳手架→安裝拉桿→完成剩余步數(shù)外腳手架→循環(huán)進(jìn)行第2、第3、第4道懸挑腳手架安裝(按照建筑總層數(shù)33層,標(biāo)準(zhǔn)層高度為2.9 m建筑物)。

2.2 操作要點(diǎn)

(1) 成品工字鋼懸挑梁按常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范制作,所有焊縫按II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)施焊,并按鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)收[4]。

(2) 用塔吊將成品懸挑梁吊至安裝部位上方,將懸挑梁徐徐放下,兩邊用麻繩拉緊調(diào)整,使懸挑梁處于垂直主體結(jié)構(gòu)安裝位置方向,一端擱置在下層架體大橫桿上,另一端對(duì)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)上的預(yù)留套管,并穿入穿墻螺桿,放入墊片,緊固螺帽;緊接著做好懸挑架上立桿及底部大橫桿安裝工作,待上層結(jié)構(gòu)完成即可安裝可調(diào)式拉桿固定,并用調(diào)節(jié)螺絲調(diào)緊?？烧{(diào)式拉桿安裝完成前,最多只可搭設(shè)三步腳手架;挑梁下面擱置在下層鋼管橫桿上時(shí),立桿與橫桿連接處應(yīng)設(shè)2個(gè)雙扣件,如圖2所示。

圖2 組合懸挑架安裝示意圖

(3) 對(duì)穿螺桿在結(jié)構(gòu)上預(yù)埋設(shè)孔位置為樓層結(jié)構(gòu)面以下200 mm,并做好穿墻螺栓防松措施。

(4) 避雷針按照相關(guān)規(guī)范要求設(shè)在房屋四角腳手架的立桿上,并形成避雷網(wǎng)絡(luò)。按腳手架長(zhǎng)度不超過50 m設(shè)置1個(gè)接地裝置,埋入地面下深度不淺于500 mm。接地連接須保證接觸可靠,防止松動(dòng)。接地裝置完成后,要用電阻表測(cè)定電阻是否符合要求,沖擊接電電阻值不得大于30 Ω[3]。

3 組合懸挑架腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

懸挑腳手架承載能力按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的要求,采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)[5],本文重點(diǎn)進(jìn)行組合懸挑梁設(shè)計(jì)計(jì)算。

3.1 腳手架參數(shù)計(jì)算

(1) 作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載[6],考慮第2道懸挑架時(shí)需搭設(shè)在下層架體上,且搭設(shè)高度增加三步架體,因此,需要考慮懸挑槽鋼自重和取值為22.8 m高度架體。經(jīng)計(jì)算,結(jié)構(gòu)自重、腳手板自重、欄桿與擋腳手板自重、吊掛自重、工字鋼自重分別為2.964 kN、1.97 kN、0.9 kN、0.171 kN、0.14 kN, 則靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值為以上自重總和,即6.68 kN。

(2) 活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和[7],內(nèi)、外立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值,則活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.85 kN。

(3) 考慮風(fēng)荷載時(shí),則底部立桿的最大軸向壓力N=1.2NG+0.85×1.3NQ=11.17 kN;不考慮風(fēng)荷載時(shí),則底部立桿的最大軸向壓力N=1.2NG+1.3NQ=12.11 kN。

3.2 組合懸挑梁計(jì)算

組合懸挑梁示意圖如圖3所示。

圖3 組合懸挑梁示意圖

(1) 受力分析計(jì)算。N=P1=P2=12.11 kN(不考慮風(fēng)荷載的最大取值), 1.15P3=0.3P1+1.25P2,P3=(0.3P1+1.25P2)/1.15=16.32 kN=RCY,RAY=7.90 kN, P=16.32/sin66.682=17.77 kN,RCX=16.32/tan66.682=7.03 kN。

按最不利情況計(jì)算彎距,即M1=0.95P2-0.85P3=-2.368 kN·m,M2=0.1P1=1.211 kN·m, 取最大值MAB=2.37 kN·m。

(2) 選用16#工字鋼計(jì)算AB桿強(qiáng)度,截面積A=26.13 cm2,抵抗距WX=141 cm2,則RAY/A+MAB/WX=171 N/mm2<205>2,滿足要求。

(3) 計(jì)算Φ24 mm拉桿強(qiáng)度,有效截面積A=353 mm2,P=18.04 kN,則P/A=50.3 N/mm2<205>2,滿足要求。Φ24 mm螺桿承受拉力=60.01 kN>20.22 kN,滿足要求。

(4) 穿墻螺栓驗(yàn)算。選用Φ24 mm螺栓1只,有效截面積A=352.5 mm2,螺栓拉力RCX=7.03 kN,剪力RCY=16.57 kN, NV=RCY=16.32 kN,NT=RCX=7.03 kN,則按下式驗(yàn)算,

(5) 懸挑梁與主體結(jié)構(gòu)連接穿墻螺桿計(jì)算。NV=RAY=7.9 kN,NT=RAX～RAY=7.9 kN,則

(6) 焊縫驗(yàn)算。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及使用材料性能要求(Q235A鋼)的抗拉、抗壓和抗彎角焊縫強(qiáng)度均為160 N/mm2;斜拉鋼筋與連接板焊縫高度為4 mm,共有4條有效焊縫,計(jì)算時(shí)取2條有效焊縫。則tf=N/helw=39.67 N/mm2<160>2,滿足要求。

由于托板與工字鋼連接焊縫長(zhǎng)度與受力方向垂直(正面角焊縫),lw=400 mm。

安裝拉桿后,tf=N/helw=7.05 N/mm2<160>2,滿足要求。未安裝拉桿按荷載50%計(jì)算,tf=N/helw=10.8 N/mm2<160>2,滿足要求。

(7) 轉(zhuǎn)角處副梁10#工字鋼受力分析如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)角處副梁受力分析

驗(yàn)算強(qiáng)度,截面積A=14.3 cm2,抵抗距WX=49 cm2,計(jì)算時(shí)選最大值,即RA=5.44 kN,RC=4.39 kN,MAC=5.712 kN·m,RAC/A+MAB/WX=185.31 N/mm2<205>2,滿足強(qiáng)度要求,故轉(zhuǎn)角處懸挑梁可不設(shè)支撐。

3.3 穿墻螺栓孔處混凝土受壓分析

穿墻螺栓孔處混凝土承載能力應(yīng)符合下式要求[8],即

Nv≤1.35βbβlfcbd

其中,Nv為1只螺栓所承受的剪力設(shè)計(jì)值,取拉桿處最大應(yīng)力計(jì)算為15.97 kN; βb為螺栓孔混凝土受荷計(jì)算系數(shù),取0.39;βl為混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù),取1.73;fc≥3.65 N/mm2。

根據(jù)規(guī)范要求,穿墻螺栓孔處混凝土強(qiáng)度不得小于C10[9]。以平均溫度15 ℃為例,4 d可達(dá)到40%強(qiáng)度,則按C25混凝土,4 d后強(qiáng)度可達(dá)到C10;若工期緊張,為了加速達(dá)到混凝土強(qiáng)度,可在混凝土中加早強(qiáng)劑。

4 結(jié)束語

對(duì)比普遍采用的傳統(tǒng)懸挑腳手架,挑拉式組合懸挑架有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著建筑外形和結(jié)構(gòu)形式的變化,組合懸挑架的支承工藝也需不斷調(diào)整和完善,以求達(dá)到安全、高效和節(jié)約的施工措施目標(biāo)。

陽臺(tái)、線條等位置懸挑梁或受力較小,應(yīng)考慮在預(yù)埋螺桿處采用增加通長(zhǎng)筋及箍筋加密等加強(qiáng)措施,此處結(jié)構(gòu)配筋變化需請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位核定確認(rèn)后,方可施工。

〔參考文獻(xiàn)〕

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[8] 建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[9] GB 50010-2012，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

收稿日期：2016-05-06；修改日期：2016-05-13

作者簡(jiǎn)介：王 昆(1981-)，男，安徽滁州人，合肥工大建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司工程師．

中圖分類號(hào)：TU745.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5781(2016)03-0409-03