超高層建筑外腳手架方案設(shè)計及施工探討

1、超高層建筑外腳手架方案設(shè)計及施工探討1 工程概況 位于深圳市中心區(qū)某建造物,高度為40層、148m,總建造面積近11萬m2,從13層向上,結(jié)構(gòu)立面周圍各縮進14m始終到頂層。從13層20層范圍外挑鋼結(jié)構(gòu)10m,外裝所有采用玻璃幕墻。 2 搭設(shè)方案計劃 因為大廈周圍所有為交通干線,為確保平安,采用全封閉鋼管腳手架?？紤]整體施工安頓,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 ;1320層(高度28m)搭設(shè)相對自立的腳手架,便利以后鋼結(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)計以滿意主體及裝修工程施工且確保場地內(nèi)外

2、的平安為原則。 3 腳手架受力計算 3.1 腳手架傳力挨次 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 由于腳手架鋼管經(jīng)過多次周轉(zhuǎn),經(jīng)過隨機抽取100根實測,實際壁厚根據(jù)3.2mm計算,荷 重 按 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,483.2mm鋼管幾何特征:其中An=450.4mm2,I=11.34104mm4,W=4.73103mm3,i=15.88mm,48 3.5mm鋼管每米重3.84kg,抗拉、抗壓、抗彎的容許應(yīng)力=16.67N/mm2,扣件抗滑移能力p=6kN。 3.2.1

3、 荷載計算 查高層建造施工手冊(表135、表136、表137):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;腳手架圍護用密目塑料平安網(wǎng)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值:0.005kN/m21。 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:483.5鋼管分量38.4Nm,扣件重按10N/個。剪刀撐

4、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+41.67+21.75+22.42)38.4+1061.75=465.3N/m2(按最不利因素,鋼管荷載根據(jù)483.5,承載計算取483.2)。 計 算 48 3.2鋼 管 的 截 面 特 征 :An=4.504102mm2;i=15.88mm;L0=u;L=0.771.75=1.347;入 =L0/i=84.86。歐 拉 臨 應(yīng)力:=兀2E/入2=287.8N/mm

5、2;=0.31(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=Anfy+(+1)/2-(fy+(+1) )2-fy 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,圍護竹笆板隔一步圍護一次計算,每根立桿受荷面積: S=1.752=0.875m2則:S3w1+n(w2+1.671.755)+51.671.0100+n1201.67=31150故 :n=29步 。 計 算 安 裝 高 度 :H=1.7529=50.75m,平安系數(shù):K=1+50.75/200=1.25。實際允許安裝高度:H=50.75125=

6、40.5m. 3.2.4 立桿承載力驗算 由于最高搭設(shè)段為(148-50-28)=70m40.5m,超過最高安裝高度,所以考慮112層采用從35m高處斜拉腳手架;20層以上根據(jù)每35m高分為兩段相對自立搭設(shè);而1220層由于腳手架基礎(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 =4.73 103 166.7 10-3=788N?m。大橫桿按三跨繼續(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=1434.6Nm。Mmax=0.1ql2=0.114361.672=400N?mM=78

7、8N?m。 所以,滿意要求。 3.2.6 小橫桿驗算 按簡支梁驗算抗彎強度,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.mM=788N.m. 支座最大反力 P1=1.2 (0.67 4536 2/4 1.0+45361.0/4)=3184.32NP=6000N所于,滿意要求。 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:1.01.75(34 5 3 6 + 2 3 4 6 5 . 3 ) +

8、5 1 . 6 7 1 . 0 100+23/21201.67+ 231.671.755=46018N50kN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)初步計算決定懸挑人宇鋼架橫擔(dān)梁采用10,斜撐采用953.8焊接鋼管。10強度驗算:按照10截面特征,查表第一 組 3號 鋼 ;抗 拉 、抗 彎 、抗 壓 強 度 值 :f=215Nmm2,抗剪:fv=125Nmm2。挑架采 用 E43焊 條 焊 接,角 焊 縫 強 度 設(shè) 計 值:f=160N/mm2。懸挑鋼架計算模式為三點鉸接,按照計算得:10跨中最大彎矩Mmax=8.498kN?m。承 受 水 平 拉 力

9、 :F=22.08kN。槽鋼抗彎計算:=My/RyWy=8.498103/1.05 39.7 1 0 -3=203.9N/mm 2f=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 :2208 103/2 0.7 0.5 Lw160102。得Lw1.97cm,構(gòu)造要求最小角焊縫長40mm。 953.8f4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=,l=1.04.17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 : =0.442,則 :N/ A=

10、43.83 103/0.442 1088.7=91.9N/mm2215N 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+17465.3)+51.671.0100+17/21201.67+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:aPK P拉

11、,式 中 : a-考慮鋼絲受力不勻稱的鋼絲破斷拉力換算系數(shù),查表a=0.85。 K-鋼絲繩使用的平安系數(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 14(6 19,繩 芯 1)的P=101.0kN84.7kN,可滿意平安要求。 4 腳手架搭設(shè)方法 4.1 材料 采用483.5鋼管,銜接扣件使用鑄鐵扣件,走道板及操作層圍擋使用10001800竹笆板,腳手架圍護封閉用密目塑料平安網(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)有明確清楚的要求,不再贅述。特殊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1750mm1800mm(樓層高為3500mm時取1750mm,樓層高為3600mm 時取1800mm),沿全高全長設(shè)