1 工程概況

位于深圳市中心區(qū)某建筑物,高度為40層、148m,總建筑面積近11萬m2,從13層向上,結(jié)構(gòu)立面四周各縮進(jìn)14m一直到頂層。從13層～20層范圍外挑鋼結(jié)構(gòu)10m,外裝全部采用玻璃幕墻。

2 搭設(shè)方案規(guī)劃

由于大廈四周全部為交通干線,為確保安全,采用全封閉鋼管腳手架?？紤]整體施工安排,因地下室回填、防水等不能在短時 間 完 成 ,確 定 1～ 12層 (高 度 50m)懸 挑 ;13～20層(高度28m)搭設(shè)相對獨立的腳手架,方便以后鋼結(jié)構(gòu)的施工,腳手架基礎(chǔ)落于12層頂板上;20層以上采用分段懸挑腳手架。腳手架設(shè)計以滿足主體及裝修工程施工且確保場地內(nèi)外的安全為原則。

3 腳手架受力計算

3.1 腳手架傳力順序

施工荷載一竹笆板一大橫桿一小橫桿一立桿一懸挑鋼架一結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)。

3.2 腳手架計算項目

因為腳手架鋼管經(jīng)過多次周轉(zhuǎn),經(jīng)過隨機(jī)抽取100根實測,實際壁厚按照3.2mm計算,荷 重 按 Φ 4.8× 3.5計取。

計算參數(shù):立桿橫距a=1.0m,縱距b=1.67m,水平桿步距L=1.75m,Φ48×3.2mm鋼管幾何特征:其中An=450.4mm2,I=11.34×104mm4,W=4.73×103mm3,i=15.88mm,Φ48× 3.5mm鋼管每米重3.84kg,抗拉、抗壓、抗彎的容許應(yīng)力[σ]=16.67N/mm2,扣件抗滑移能力[p]=6kN。

3.2.1 荷載計算

查高層建筑施工手冊(表13～5、表13～6、表13～7):施工均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值:裝修腳手架2kN/m2;竹笆腳手板均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 :0.10kN/m2;欄 桿 、竹 笆 (1.00× 2.00m)擋腳板均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.12kN/m2;腳手架圍護(hù)用密目塑料安全網(wǎng)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.005kN/m2[1]。

3.2.2 立桿設(shè)計荷載計算[2]

操作層附加荷載計算:考慮動力系數(shù)1.2,超載系數(shù)2,臨設(shè)折減系數(shù)0.9,則操作層 附 加 荷 載 為 :W 1= 1 . 2× 2 × 0 . 9 ×(2000+100)=4536N/m2.

非操作層荷載計算:Φ48×3.5鋼管重量38.4N/m,扣件重按10N/個。剪刀撐長度近似按對角支撐長度計算:L=(1.672+1.752)0.5=2.42m;每 跨 腳 手 架 面 積 :S=1.75× 1.0=1.75m2。非操作層每層荷載考慮鋼管實際 長 度 系 數(shù) 1.2,則 :

W2=[1.2×(1.35+4×1.67+2×1.75+2×2.42)×38.4+10×6]÷1.75=465.3N/m2(按最不利因素,鋼管荷載按照Φ48×3.5,承載計算取Φ48×3.2)。

計 算 Φ 48× 3.2鋼 管 的 截 面 特 征 :An=4.504×102mm2;i=15.88mm;L0=u;L=0.77×1.75=1.347;入 =L0/i=84.86。歐 拉 臨 應(yīng)力:σ=兀2E/入2=287.8N/mm2;η=0.3×1/(100i)2=0.119.

考慮鋼管平直度及銹蝕等因素,取附加 系 數(shù) k=2,則 :

KN=An{fy+(η+1)σ/2-[(fy+(η+1)σ )2-fyσ ]0.5}=31.15kN.

3.2.3 安裝高度計算

考慮3層同時操作,竹笆走道板搭設(shè)5步,圍護(hù)竹笆板隔一步圍護(hù)一次計算,每根立桿受荷面積: S=1.75/2=0.875m2則:S×[3w1+n(w2+1.67×1.75×5)]+5×1.67×1.0×100+n×120×1.67=31150故 :n=29步 。

計 算 安 裝 高 度 :H=1.75×29=50.75m,安全系數(shù):K=1+50.75/200=1.25。實際允許安裝高度:H=50.75/1.25=40.5m.

3.2.4 立桿承載力驗算

因為最高搭設(shè)段為(148-50-28)=70m>40.5m,超過最高安裝高度,所以考慮1～12層采用從35m高處斜拉腳手架;20層以上按照每35m高分為兩段相對獨立搭設(shè);而12～20層因為腳手架基礎(chǔ)可以直接落于結(jié)構(gòu)板面采用正常搭設(shè)。

3.2.5 大橫桿驗算

[M]=W[σ ]=4.73× 103× 166.7× 10-3=788N?m。大橫桿按三跨連續(xù)梁驗算,四根大橫桿承受施工荷載,則單元段內(nèi)每根大橫桿承受均布荷載為:

P=[(4536+1000)× 1.0× 1.2+1.4×(120+5)]/4=1434.6N/m。Mmax=0.1ql2=0.1×1436×1.672=400N/m<[M]=788N/m。

所以,滿足要求。

3.2.6 小橫桿驗算

按簡支梁驗算抗彎強(qiáng)度,將作用在小橫桿上的荷載轉(zhuǎn)化為作用在2/3跨上的集中荷載力。則跨間最大彎矩:

Mmax=0.222× 4536× 1.2/2× 1.0=604N.m<[M]=788N.m.

支座最大反力

P1=1.2× (0.67× 4536× 2/4× 1.0+4536×1.0/4)=3184.32N<[P]=6000N所于,滿足要求。

3.2.7 懸挑基礎(chǔ)人字鋼架驗算

懸挑人字鋼架承載力按最不利懸挑4O.5m高 ,步 數(shù) 40.5/ 1.75=23.1,取 23步計算。

腳手架每跨荷載為:1.0×1.75×(3×4 5 3 6 + 2 3 × 4 6 5 . 3 ) + 5 × 1 . 6 7 × 1 . 0 ×100+23/2×120×1.67+ 23×1.67×1.75×5=46018N≈50kN按內(nèi)外桿分配系數(shù)0.64及0.36計算得:P內(nèi)=32kN，P外=18kN.

經(jīng)初步計算確定懸挑人宇鋼架橫擔(dān)梁采用[10,斜撐采用Φ95×3.8焊接鋼管。[10強(qiáng)度驗算:根據(jù)[10截面特征,查表第一 組 3號 鋼 ;抗 拉 、抗 彎 、抗 壓 強(qiáng) 度 值 :f=215N/mm2,抗剪:fv=125N/mm2。挑架采 用 E43焊 條 焊 接,角 焊 縫 強(qiáng) 度 設(shè) 計 值:f=160N/mm2。懸挑鋼架計算模式為三點鉸接,根據(jù)計算得:[10跨中最大彎矩Mmax=8.498kN?m。承 受 水 平 拉 力 :F=22.08kN。槽鋼抗彎計算:σ=My/RyWy=8.498×103/1.05 × 39.7 × 1 0 -3=203.9N/mm 2<[f]=215N/mm2.

槽 鋼 與 預(yù) 埋 鐵 件 M2焊 接 ,焊 縫 高h(yuǎn)f=5mm,求 所 需 焊 縫 長 Lw,N/heLw≥ fw即 :22.08× 103/2× 0.7× 0.5× Lw≤160×102。得Lw≥1.97cm,構(gòu)造要求最小角焊縫長40mm。

Φ95×3.8f4撐的穩(wěn)定驗算:其截面特征 :A=1088.7mm2,i=34.96mm按兩端鉸接計算:l0=μ,l=1.0×4.17查表《3號鋼b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn) 定 系 數(shù) 表 》[3]得 :ψ =0.442,則 :N/ψ A=43.83× 103/0.442× 1088.7=91.9N/mm2<215N N/mm2。

3.2.8 斜拉卸荷計算

采用鋼絲繩在內(nèi)、外立桿與小橫桿交接處同時吊掛,卸荷高度按30m計算,每根鋼絲繩承受垂直荷載為P垂,腳手架步數(shù)為 :n=30/1.75=17步.2Pm=1.0× 1.75× (3× 453.6+17×465.3)+5×1.67×1.0×100+17/2×120×1.67+17× 1.67× 1.75× 5=40443N,取 每根吊索承受垂直荷載P垂=20kN。根 據(jù) 計 算 簡 圖 鋼 絲 繩 承 受 荷 載 P拉=24kN,產(chǎn) 生 水 平 推 力 P平=13.7kN計算選用鋼絲繩規(guī)格:由公式:aP/K≥ P拉,式 中 :

a-考慮鋼絲受力不均勻的鋼絲破斷拉力換算系數(shù),查表a=0.85。

K-鋼絲繩使用的安全系數(shù),查表K=3。P拉-鋼絲繩的計算拉力.

P-鋼絲繩的破斷拉力總和(kN).

P≥ KP拉/a=3× 24/0.85=84.7kN.

選 用 鋼 絲 繩 Φ 14(6× 19,繩 芯 1)的P=101.0kN>84.7kN,可滿足安全要求。

4 腳手架搭設(shè)方法

4.1 材料

采用Φ48×3.5鋼管,連接扣件使用鑄鐵扣件,走道板及操作層圍擋使用1000×1800竹笆板,腳手架圍護(hù)封閉用密目塑料安全網(wǎng)。

4.2 施工方法

關(guān)于腳手架的搭設(shè),施工規(guī)范等已經(jīng)有明確清晰的要求,不再贅述。特別對本方案中人字鋼架懸挑腳手架基礎(chǔ)及斜拉卸荷做法說明一下。

人字鋼架懸挑腳手架采用雙排鋼管腳手架,內(nèi)排立桿距結(jié)構(gòu)外沿400mm。雙排立桿 橫 1000mm,縱 距 1670mm,水 平 桿 步1750mm/1800mm(樓層高為3500mm時取1750mm,樓層高為3600mm 時取1800mm),沿全高全長設(shè)置連續(xù)剪刀撐,每個樓層設(shè)置水平拉結(jié)點,間距5010mm。

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