高空大跨度懸挑腳手架在某高層住宅施工中的應(yīng)用

駱駿，余政兵

（1重慶建工集團第十一建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶 400050 2重慶建工集團第四建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶 400020）

高空大跨度懸挑腳手架在某高層住宅施工中的應(yīng)用

駱駿1，余政兵2

（1重慶建工集團第十一建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶 400050 2重慶建工集團第四建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶 400020）

本文以某高層住宅項目為例，重點對高空大跨度懸挑腳手架的設(shè)計與施工進行介紹。本項目采用吊拉式懸挑型鋼承力架作為懸挑腳手架的支承架，通過計算分析，并考慮各節(jié)點的構(gòu)造措施，設(shè)計出完整的懸挑腳手架方案，在工程中得到良好的應(yīng)用。本文還對比兩種計算模型的內(nèi)力與撓度計算結(jié)果，說明對鋼絲繩采取的不恰當(dāng)收緊措施會導(dǎo)致懸挑承力架的內(nèi)力和撓度發(fā)生顯著的變化，實際工程中應(yīng)予避免。

懸挑腳手架；大跨度；吊拉式

1 工程概況

某高層住宅位于重慶市江北區(qū)北濱路，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，共33層，結(jié)構(gòu)高度為99.6m?？拐鹪O(shè)防烈度為6度，基本風(fēng)壓為0.4，地面粗糙度為C類。因建筑造型的需要，在33層上設(shè)置懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面，其外懸挑長度較大，距建筑邊緣最大距離為3.6m。根據(jù)施工需要，需搭設(shè)跨度為4.6m～5.0m的懸挑施工外架。該懸挑結(jié)構(gòu)施工荷載大，懸挑支承結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2 腳手架施工方案的選擇

在懸挑結(jié)構(gòu)腳手架體系中，常用于支承上部腳手架的懸挑型鋼支承架有4種[1][2]：一是懸臂梁式懸挑型鋼承力架，二是吊拉式懸挑型鋼承力架，三是下?lián)问綉姨粜弯摮辛埽氖菗卫Y(jié)合式懸挑型鋼承力架。懸臂梁式型鋼懸挑承力架，構(gòu)造簡單、搭設(shè)方便、不需要考慮水平方向的約束、安全性高，但承載力較低；吊拉式懸挑型鋼承力架具有較高的承載力，但采用鋼絲繩作拉桿時承力架變形較大；下?lián)问綉姨粜弯摮辛苷w性好，承載力較高，但受壓桿穩(wěn)定的影響，承載力通常較吊拉式的小，用鋼量較大，豎向荷載經(jīng)承力架傳遞，在支座位置產(chǎn)生水平作用力，需要額外施加水平約束；撐拉結(jié)合式懸挑承力架具有較高的承載力，承力架的超靜定次數(shù)的增加，提高了腳手架體系的的安全性，但難以控制斜拉桿與斜壓桿間的協(xié)同工作程度。

本工程最大懸挑長度為4.6m～5.0m，懸挑跨度較大，施工荷載較大。對比幾種懸挑型鋼承力架方案后，決定采吊拉式懸挑型鋼承力架作為腳手架的支承架，支承架下部架設(shè)鋼管支架作為安全儲備。

3 腳手架施工方案

采用[16槽鋼作為懸挑橫梁，懸挑槽鋼間距1000mm，懸挑支架下部的鋼管支架斜撐采用Φ48X3.5雙排鋼管，水平桿與斜撐連接采用雙扣件連接或三扣件連接。采用Φ21.5的鋼絲繩將懸挑橫梁拉結(jié)于上層邊梁上。為保證鋼結(jié)構(gòu)施工人員和鋼結(jié)構(gòu)下方行人的安全，懸挑承力架從30層開始搭設(shè)。型鋼支承架上搭設(shè)扣件式腳手架，架管采用Φ48X3.5鋼管，立桿縱距1000mm，立桿橫距1000mm，步距1500mm。腳手架的搭設(shè)高度為10m。懸挑型鋼腳手架體系見圖1。

圖1 懸挑結(jié)構(gòu)腳手架體系

4 懸挑結(jié)構(gòu)腳手架體系計算

4.1 荷載計算[3]

作用在腳手架上的荷載分為永久荷載與可變荷載。腳手架承受的荷載計算如下：

4.1.1 單根立桿承受的永久荷載計算

（1）立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值NG1k，每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.1291kN/m。

（2）立桿承受的腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值NG2k，竹串片腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.35kN/m2（腳手板鋪3層）。

（3）立桿承受的欄桿與擋腳手板擋板自重標(biāo)準(zhǔn)值NG3k，欄桿、竹串片腳手板擋板自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.14kN/m2（欄桿、腳手板擋板鋪3層）。

（4）立桿承受的安全設(shè)施荷載自重標(biāo)準(zhǔn)值NG4k，安全網(wǎng)自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.005kN/m2。

（5）立桿承受的由鋼結(jié)構(gòu)屋面的自重標(biāo)準(zhǔn)值NG5k。

4.1.2 單根立桿承受的活荷載計算

活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和 （兩個施工層）。

4.1.3 風(fēng)荷載計算

作用于腳手架上的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照以下公式計算：

4.2 立桿穩(wěn)定性計算[3]

4.2.1 不考慮風(fēng)荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算

考慮風(fēng)荷載作用時，立桿穩(wěn)定性也滿足要求。

4.3 懸挑型鋼承力架驗算

4.3.1 懸挑橫梁內(nèi)力計算

吊拉式懸挑型鋼承力架中懸挑橫梁按照帶懸臂端的連續(xù)梁計算。由于鋼絲繩彈性模量較小，荷載作用下變形較大[2][5]，將其視為彈性支座k=5624.7kN/m，計算簡圖如圖2所示。橫梁采用[16槽鋼，其截面慣性矩I=866cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面積A=21.95cm2，自重標(biāo)準(zhǔn)值為qk=0.172kN/m，設(shè)計值為q=0.206kN/m。

圖2 吊拉式懸挑型鋼承力架計算模型圖（單位：力kN、線荷載kN/m、長度m）

圖3 內(nèi)力圖

不考慮風(fēng)荷載作用時，型鋼梁內(nèi)力如圖3所示。

4.3.2 懸挑橫梁驗算[4]

（1）懸挑型鋼梁抗彎強度驗算(壓彎構(gòu)件)：

式中，N為型鋼梁中軸力設(shè)計值；Mx取型鋼梁截面的最大彎矩。

懸挑型鋼梁抗彎強度滿足要求。

（2）懸挑型鋼梁抗剪強度驗算

式中，V為型鋼梁中最大剪力值，V=16.11kN；

S為計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩；tw為型鋼腹板厚度；

懸挑型鋼梁抗剪強度滿足要求。

（3）懸挑型鋼梁整體穩(wěn)定性驗算（平面內(nèi)、平面外）平面內(nèi)：

（4）懸挑橫梁梁撓度驗算：

懸挑橫梁在荷載作用下?lián)隙热鐖D4所示。

型鋼梁撓度滿足要求。

4.3.3 鋼絲繩驗算

采用準(zhǔn)21.5-6X37的鋼絲繩，鋼絲繩之間的荷載不均勻系數(shù)a=0.82，鋼絲繩的鋼絲破壞拉力總和Fg=243.5kN，鋼絲繩使用安全系數(shù)K=5。

鋼絲繩強度滿足要求。

4.3.4 錨環(huán)驗算

錨環(huán)強度滿足要求。

4.4 搭設(shè)注意事項

采用吊拉式懸挑型鋼承力架，當(dāng)承力架撓度太大時，常通過預(yù)先收緊鋼絲繩來減小承力架的撓度[3]，但鋼絲繩收得過緊時，會導(dǎo)致懸挑橫梁的計算模型發(fā)生變化。以本工程為例，若收緊鋼絲繩后，懸挑橫梁靠近結(jié)構(gòu)梁邊緣處不與結(jié)構(gòu)梁接觸，這時結(jié)構(gòu)梁就不能給型鋼梁提供支反力作用了，計算模型如圖5所示，內(nèi)力計算結(jié)果見圖6。

圖5 鋼絲繩收得過緊時吊拉式型鋼承力架計算模型圖（單位：力kN、線荷載kN/m、長度m）

圖6 計算結(jié)果

由圖6可知，橫梁內(nèi)力和變形明顯變大。因此在收緊鋼絲繩時，應(yīng)注意該措施是否會造成計算模型的變化，鋼絲繩預(yù)先收緊應(yīng)適度，否則應(yīng)考慮其他減小撓度的措施。

5 搭設(shè)程序

外架搭設(shè)施工前，先選材，對嚴(yán)重銹蝕、彎曲變形、截面損傷的鋼管等不得用于外架施工。外架搭設(shè)前，架子工專人用油漆將外架鋼管刷成紅白相間狀的標(biāo)識。

施工準(zhǔn)備→預(yù)埋錨環(huán)及錨孔→安放槽鋼懸挑裝置→設(shè)置鋼絲繩→設(shè)置縱向掃地桿→搭設(shè)→搭設(shè)橫向掃地桿→搭設(shè)第一步縱向水平桿→搭設(shè)第一步橫向水平桿→搭設(shè)連墻件 （或加拋撐）→搭設(shè)第二步縱向水平桿→搭設(shè)第二步橫向水平桿→循環(huán)搭設(shè)立桿、縱橫水平桿至設(shè)計標(biāo)高→加設(shè)剪刀撐、橫向支撐→鋪腳手板→綁護身欄桿和擋腳板→掛安全立網(wǎng)。

6 結(jié)語

本工程懸挑部分雖然處于高空環(huán)境且懸挑跨度大，但本工程根據(jù)工程具體特點和條件，采用合理的懸挑腳手架方案和合理的力學(xué)模型，內(nèi)力計算準(zhǔn)確；采取了適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施保證腳手架各部分之間以及腳手架與主體結(jié)構(gòu)間的連接可靠，使得施工質(zhì)量和施工安全得到了保證，縮短了工期，同時節(jié)省了大量的人力和物力。

[1]武雷.觀光水塔高空懸挑結(jié)構(gòu)模板支架施工[J].施工技術(shù),2005,(03).

[2]張建,忠徐義軍.建筑施工懸挑式腳手架有關(guān)問題探討[J].建筑安全,2010,（02）.

[3]JGJ130—2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB 50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]張根鳳.高層建筑懸挑式外腳手架搭設(shè)技術(shù)[J].工程質(zhì)量,2008,(15).

Application of Cantilevered Span HeightScaffold in Construction ofOne High-Rise Residential

Taking the program of one high-rise residential as an example,the author of the thesis focuseson introducing the design and construction of cantilevered span height scaffold.In this program,the hanging cantilevered steel bearing pull stand is chosen to be the bearing bracket of suspended scaffold.Based on the calculation,analysis,and the consideration of the shape andmeasures of each joint,a carefully thought-out plan regarding suspended scaffold isworked outwhich is applied in the engineering w ith perfect results.The author of the thesisalso compares the calculative resultsof internal forceand deflection com ing from two differentcalculativemodes in order to prove that improper tightening ofwire rope can lead to significant internal forceand deflection changes.Hence,they should be prevented in thepracticalengineering.

Suspended scaffold;greatspan;hanging pull

TU974

A

1671-9107（2011）05-0039-04

10.3969/j.issn.1671-9107.2011.05.039

2011-03-28

駱駿（1965-），四川人，高級工程師，重慶建工集團第十一建設(shè)有限責(zé)任公司總經(jīng)理。

余政兵，（1971-）重慶人，高級工程師，重慶建工集團第四建設(shè)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理兼總工。

余詠梅