扣件式鋼管腳手架的應(yīng)用與幾個(gè)關(guān)鍵問題

扣件式鋼管腳手架的應(yīng)用與幾個(gè)關(guān)鍵問題

非點(diǎn)源連接方案的應(yīng)用非常廣泛，但從現(xiàn)場實(shí)際情況來看，存在一些不符合安全要求的問題。例如，水平端桿的配置不靠近主節(jié)點(diǎn)，剪刀支撐的傾斜桿連接不靠近主節(jié)點(diǎn)，斜桿連接的距離過大等。現(xiàn)就幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行探討。1鋼管腳手架擋風(fēng)系數(shù)1)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011雖提供了腳手架上水平風(fēng)載荷的計(jì)算式(4.2.5),但因地區(qū)不同、搭設(shè)高度和形式不同,在具體應(yīng)用上,仍缺少腳手架風(fēng)荷載值的直觀概念。2)JGJ130-2011附錄A,表A.0.5敞開式單、雙排、滿堂腳手架的擋風(fēng)系數(shù)φ值為0.077~0.260,此值未計(jì)入張掛密目安全立網(wǎng)的擋風(fēng)影響,JGJ130-2011第4.2.7條規(guī)定,密目安全立網(wǎng)全封閉腳手架擋風(fēng)系數(shù)φ不宜小于0.8。3)張掛密目安全立網(wǎng)鋼管腳手架的擋風(fēng)系數(shù)φ,應(yīng)由敞開式腳手架的擋風(fēng)系數(shù)φj和密目安全立網(wǎng)的擋風(fēng)系數(shù)φw組成。若以步距h=1.2m,縱距La=1.5m,鋼管直徑d=48.3mm的腳手架計(jì)算,其擋風(fēng)系數(shù)φj=1.2(h+La+0.325h·La)d/h·La=1.2(1.2+1.5+0.325×1.2×1.5)0.0483/1.2×1.5=0.106。密目安全立網(wǎng)規(guī)格有多種,擋風(fēng)系數(shù)不同,現(xiàn)以規(guī)格2300目/100cm2網(wǎng)孔面積1.3mm2計(jì)算,其擋風(fēng)系數(shù)φw=1.2An/Aw=1.2[(10000mm2-2300×1.3mm2)/10000mm2]=0.841,其中An為擋風(fēng)面積,Aw為迎風(fēng)面積?，F(xiàn)以上述步距、縱距張掛密目安全立網(wǎng)的鋼管腳手架為例,背靠全封閉墻的綜合擋風(fēng)系數(shù)為φ=φj+φw-φj·φw/1.2=0.106+0.841-0.106×0.841/1.2=0.873;背靠敞開、框架和開洞墻的綜合擋風(fēng)系數(shù)為1.3φ=1.135。4)JGJ130-2011第4.2.5條規(guī)定鋼管腳手架上的水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Wk=μz·μs·Wo(4.2.5)式。式中μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù);μs——腳手架風(fēng)載荷體型系數(shù)(擋風(fēng)系數(shù));wo——重現(xiàn)期10年對應(yīng)的基本風(fēng)壓值,內(nèi)陸地區(qū),風(fēng)力等級一般為8~10級,8級風(fēng)速為17.2~20.7m/s,對應(yīng)的基本風(fēng)壓為0.18~0.27kN/m2;9級風(fēng)速為20.8~24.4m/s,對應(yīng)的基本風(fēng)壓為0.27~0.37kN/m2;10級風(fēng)速為24.5~28.4m/s,對應(yīng)的基本風(fēng)壓為0.37~0.50kN/m2。今取wo=0.30kN/m2地區(qū)鋼管腳手架(掛密目安全立網(wǎng))的水平風(fēng)載荷,計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值(kN/m2),如表1所示。2腳手架容細(xì)比的限值1)立桿、縱向水平桿、橫向水平桿三桿緊靠的扣接點(diǎn),稱為主節(jié)點(diǎn)。應(yīng)使腳手架形成通過主節(jié)點(diǎn)傳力的空間架構(gòu)體系(見圖1)。2)施工現(xiàn)場經(jīng)常看到腳手架橫向水平桿遠(yuǎn)離主節(jié)點(diǎn)、不規(guī)則放置或拆去現(xiàn)象。橫向水平桿是保證腳手架橫向穩(wěn)定的桿件,必不可缺。為保證腳手架穩(wěn)定,必須限值立桿的長細(xì)比(即立桿的計(jì)算長度與立桿回轉(zhuǎn)半徑之比)。因腳手架扣件連接是半剛性的,其計(jì)算長度為主節(jié)點(diǎn)間豎向間距乘以計(jì)算長度系數(shù)。JGJ130-2011規(guī)范規(guī)定單排、雙排腳手架的容細(xì)比分別為[λ]=230、[λ]=210。按此推算,單排架主節(jié)點(diǎn)豎向最大間距為1.82~2.02m,雙排架主節(jié)點(diǎn)豎向最大間距為1.84~2.20m。拆去一根橫向水平桿,則超過容細(xì)比限值,腳手架即處于失穩(wěn)狀態(tài)。為此JGJ130-2011第6.2.3條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定,主節(jié)點(diǎn)處必須設(shè)置一根橫向水平桿,用直角扣件扣接且嚴(yán)禁拆除。3)雙排腳手架的外排立桿和內(nèi)排立桿應(yīng)對正,使橫向水平桿都設(shè)置在立桿的同一側(cè),以便斜桿在主節(jié)點(diǎn)處扣接,若因腳手板支承等需要,可在縱距間另加橫向水平桿。3連墻件的覆蓋面積1)連墻件是鋼管腳手架在水平風(fēng)荷載和平面外變形軸向力作用下保證腳手架橫向穩(wěn)定的構(gòu)造措施。連墻件的設(shè)置應(yīng)與各地區(qū)風(fēng)載荷值和覆蓋面積相協(xié)調(diào),并靠近主節(jié)點(diǎn)設(shè)置。連墻件的設(shè)置,是以可能出現(xiàn)的最大風(fēng)壓為依據(jù)來保證腳手架安全的,但最大風(fēng)壓并不經(jīng)常出現(xiàn),一般情況下,風(fēng)壓僅為最大風(fēng)壓的1/3或1/2,所以連墻件覆蓋面積大、扣件的抗滑移能力不足,并未造成安全問題,易給人以腳手架安全的錯(cuò)覺,一旦遭遇最大風(fēng)壓,采取措施不及時(shí),必然造成重大損失。2)JGJ130-2011表6.4.2所列單、雙排落地鋼管腳手架連墻件的最大覆蓋面積為40m2,這仍是沿用JGJ130-2001中的表值,僅適用于未張掛密目安全立網(wǎng)的鋼管腳手架。張掛密目安全立網(wǎng)的腳手架,擋風(fēng)系數(shù)比不張掛密目安全立網(wǎng)腳手架的擋風(fēng)系數(shù)增大3~5倍,因而連墻件的設(shè)置應(yīng)調(diào)整其覆蓋面積并采用雙扣件以增加抗滑移能力。3)JGJ130-2011第6.4.4條(強(qiáng)制性條文)規(guī)定,開口型腳手架兩端必須設(shè)置連墻件,連墻件的垂直間距不應(yīng)大于建筑物的層高,并且不應(yīng)大于4m。從以下的探討可見,此值對非開口型腳手架也是適用的。連墻件的水平間距,不宜大于3個(gè)腳手架縱距。按此要求,若以建筑物層高4m,3個(gè)腳手架縱距長度為6m計(jì)算,則連墻件最大覆蓋面積4m×6m=24m2,若以居住建筑層高3m,3個(gè)腳手架縱距長度為6m計(jì)算,則連墻件最大覆蓋面積為3m×6m=18m2。4)連墻件用材料可有多種,通常以用腳手架短鋼管和扣件組合比較方便。使用鋼管與扣件組合時(shí),其軸向力設(shè)計(jì)值由扣件的抗滑移承載力決定,一個(gè)扣件的抗滑移承載力設(shè)計(jì)值為8kN,2個(gè)扣件的抗滑移承載力設(shè)計(jì)值為0.9×2×8kN=14.4kN。0.9為考慮雙扣件間隙影響的降低系數(shù)。5)在具體應(yīng)用時(shí),水平風(fēng)載荷如按重現(xiàn)期10年對應(yīng)的風(fēng)壓值Wo=0.30kN/m2計(jì)算:地面粗糙度為B類時(shí),當(dāng)腳手架總高≤24m(背靠敞開、框架和開洞墻)的水平風(fēng)壓設(shè)計(jì)值為0.62kN/m2,連墻件(采用雙扣件)的最大覆蓋面積,對于單排腳手架,其最大覆蓋面積應(yīng)不大于[14.4kN(雙扣件)-2kN(平面外變形力)]/0.62kN/m2=20.0m2;對于雙排腳手架,其最大覆蓋面積應(yīng)不大于[14.4kN-3kN(平面外變形力)]/0.62kN/m2=18.4m2。當(dāng)腳手架高度>37m而≤50m(背靠敞開、框架和開洞墻)時(shí),水平風(fēng)壓設(shè)計(jì)值為0.77kN/m2,對于雙排腳手架的最大覆蓋面積應(yīng)不大于(14.4kN-3kN)/0.77kN/m2=14.8m2。對于地面粗糙度為A類或風(fēng)壓大于0.30kN/m2地區(qū),連墻件的覆蓋面積還應(yīng)相對減小。當(dāng)然對于地面粗糙度為C類、D類時(shí)可相應(yīng)增大。6)據(jù)上分析,地面粗糙度為B類,裝飾用鋼管腳手架高度≤24m,張掛密目安全立網(wǎng)的連墻件設(shè)置,其覆蓋面積宜為2步3跨,即2步×2m×3跨×1.5m=18m2。結(jié)構(gòu)用鋼管腳手架,高度≤24m,張掛密目安全立網(wǎng)的連墻件設(shè)置,其覆蓋面積宜為2步3跨,即2步×(1.4~1.5m)×3跨×1.5m=(12.6~13.5m2)或3步3跨,即3步×1.2m×3跨×1.5m=16.2m2。7)連墻件的設(shè)置一般設(shè)在樓層混凝土結(jié)構(gòu)處,其軸向力設(shè)計(jì)值如表2、表3所示。4斜桿節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制1)保證鋼管腳手架施工安全,應(yīng)十分重視腳手架的整體穩(wěn)定,剪刀撐是保證鋼管腳手架縱向橫向穩(wěn)定,防止縱向位移扭轉(zhuǎn)變形的必要措施。從施工現(xiàn)場看,鋼管腳手架剪刀撐設(shè)置不規(guī)范的情況很多,如斜撐扣接不靠近主節(jié)點(diǎn),斜撐兩端扣接在立桿步距的中間,扣件間距過大,超過斜桿長細(xì)比限值等。2)JGJ130-2011第6.6.2條規(guī)定:剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在主節(jié)點(diǎn)處與之相交的橫向水平桿伸出端上,旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于150mm。為滿足這一要求,一般腳手架設(shè)置的立桿間距應(yīng)相等,縱向水平桿的間距也應(yīng)相等(特殊情況除外),形成從上到下尺寸相等的方形或矩型框格,剪刀撐的斜桿才能扣接在主節(jié)點(diǎn)處。3)剪刀撐為受壓、受拉桿件,按受壓桿件計(jì)算。架體與斜桿連接扣件的間距不得大于斜桿的容許長細(xì)比。斜桿受壓的容許長細(xì)比[λ]=250。因節(jié)點(diǎn)扣件的扭轉(zhuǎn)剛度和扣件的配合間隙影響,還應(yīng)引入計(jì)算長度系數(shù)1.27,則斜桿上扣件的最大間距應(yīng)不大于[λ]·i/1.27=250×1.58cm/1.27=311cm。式中:i為φ48×3.5鋼管的回轉(zhuǎn)半徑,1.27為計(jì)算長度系數(shù)。對于步距h=1.2m,縱距La=1.5m的腳手架,斜桿扣件可以隔步與主節(jié)點(diǎn)扣接,斜桿與水平桿的交角為58°,斜桿扣件的間距為283cm,步距大于1.4m的腳手架,斜桿隔步扣接的間距均超過容許長細(xì)比,因而斜桿應(yīng)步步扣接。5水平剪刀撐的設(shè)置1)滿堂腳手架,一般都不與建筑結(jié)構(gòu)連接,且風(fēng)荷載較大,必須具有可靠的穩(wěn)定性。設(shè)置豎向剪刀撐、水平向剪刀撐,是防止整體失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)變形的必要措施。但從施工現(xiàn)場看,豎向剪刀撐設(shè)置不規(guī)范較多,水平向剪刀撐設(shè)置多有缺失或設(shè)置位置不當(dāng)。2)滿堂腳手架應(yīng)在架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每隔6~8m由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐,當(dāng)架體搭設(shè)高度在8m及以下時(shí),應(yīng)在架體頂部設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐;當(dāng)架體搭設(shè)高度在8m及以上時(shí),應(yīng)在架體底部、頂部及豎向每隔不超過8m分別設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。水平剪刀撐宜在豎向剪刀撐斜桿相交平面處設(shè)置。剪刀撐寬度應(yīng)為6~8m。3)水平剪刀撐應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的立桿上,旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于150mm。水平剪刀撐可以有效防止架體的整體扭轉(zhuǎn)變形。4)滿堂腳手架的高寬比不宜大于3,當(dāng)高寬比大于2時(shí),應(yīng)在架體的外側(cè)四周和內(nèi)部水平間隔6~9m、豎向間隔4~6m設(shè)置連墻件與建筑結(jié)構(gòu)拉結(jié),當(dāng)無法設(shè)置連墻件時(shí),應(yīng)采取設(shè)置鋼絲繩、地錨張拉固定,保證整體穩(wěn)定。但應(yīng)在一條軸線上對稱張拉,注意立桿垂直。5)為使設(shè)置剪刀撐達(dá)到上述要求,滿堂腳手架立桿的縱距、橫距和水平桿的步距必須分別相等,縱、橫向水平桿均應(yīng)靠在立桿的同一側(cè),以便豎向、水平向剪刀撐的斜桿成同一角度靠近主節(jié)點(diǎn)。斜桿與水平桿的交角宜為45°~60°。等距立桿設(shè)置,局部不滿足承載力要求時(shí),可在等距立桿之間增加輔助立桿,與水平桿雙向拉結(jié),既不影響剪刀撐的設(shè)置,也不影響架體的整體穩(wěn)定。6)水平剪刀撐的扣件與架體連接的間距不得大于斜桿的容許長細(xì)比、水