花篮式悬挑架施工标准图集（大跨度挑檐扣件式钢管悬挑支撑架设计与施工）

转自施工技术《大跨度挑檐扣件式钢管悬挑支撑架设计与施工》作者：吴剑生

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[摘要] 以皖西学院图书馆工程为例,介绍了一种位置较高、跨度较大的现浇钢筋混凝土悬挑构件支撑系统的搭设技术,该技术采用普通的扣件与钢管搭设悬挑支撑架,解决了落地搭设脚手架费用较高的问题。

[关键词] 脚手架;大跨度挑檐;设计;施工

安徽省皖西学院图书馆工程为框架结构,建筑面积2 万m2 ,分为主楼和裙楼,裙楼3 层,主楼6 层,其中1～5 层层高均为3.9m,6 层层高为3.6m, 总高度为23.1m;主楼形状为矩形,南北方向宽2311m ,东西方向长99.2m, 在6 层顶的四周设计有较大跨度的挑檐,南北两面的悬挑净跨度为2.7m;东西两面的悬挑净跨度为3m,且为弧形板。其平面如图1 所示。

图1 图书馆平面示意

根据工程情况,挑檐距地面高度在24m以上,若搭设落地式脚手架,则需要300 多t 钢管,租赁费用较高,且工期较长;若采用型钢(工字钢或槽钢) 伸出楼面进行支撑,由于挑檐的线性长度较大(达260m 以上) ,则需要大量的型钢,费用会更高;经过反复论证、验算,我们采用普通的扣件和钢管搭设“下撑上拉”式悬挑脚手架支撑挑檐,取得了良好的经济效益和社会效益。

1 　悬挑架方案的确定

若从6 层楼面进行支撑,则斜撑钢管的倾斜角过大,受力效果较差,不能有效地承受上部荷载,支撑系统易发生倾覆,故从5 层楼面进行支撑。

若从5 层楼面直接支撑到6 层顶挑檐,则斜撑钢管的最小长度需要618m以上,而单根钢管的最大长度为6m,钢管需进行搭接,但搭接处钢管及扣件的受力情况复杂,若操作不当易出现失稳现象。

经过研究,我们采用了如下支撑方式:在6 层搭设垂直支撑系统(与满堂内脚手架搭设方式相同) ,从5层楼面搭设斜向支撑系统,支撑6 层的脚手架,同时在6 层设置斜拉杆,与内脚手架相连。如图2 所示。

2 　悬挑架搭设情况

南北两面的悬挑架立杆纵距按1m 搭设,横距按0.9m搭设;东西两面的悬挑架立杆纵距和横距均按1m搭设;斜撑杆及斜拉杆根据立杆的搭设情况对应设置。

搭设顺序为:首先搭设第6 层架体,再搭设第5 层的斜撑杆,最后搭设第6 层的斜拉杆。

整个架体为平面环状封闭搭设方式,且与满堂内脚手架及框架柱相连。

3 　技术要求

( 1) 内脚手架的纵横扫地杆及大横杆与悬挑架的

图2 悬挑架搭设示意

水平杆相连。所有水平杆均采用旋转扣件连接,不得采用对接扣件;所有扣件在使用前进行检查,不得采用有裂纹、滑扣等缺陷的扣件;扣件必须拧紧、不脱扣。

(2) 在第6 层设置1 排斜撑杆,可以起到卸载作用,即减轻传至5 层斜撑系统的荷载,以增大其稳定性。

(3) 浇筑第5 层及第6 层楼面的混凝土时,在框架边梁的中部预埋<25 钢筋,搭设悬挑架时,预埋钢筋与内脚手架的扫地杆相连,而斜撑杆的根部与扫地杆相连,以防止悬挑架的水平滑移。

(4) 第5 、6 层的框架边柱设置钢管柱箍,与悬挑架相连,起到拉接作用,其中第6 层梁底以下柱混凝土应提前浇筑。

(5) 在悬挑架外侧立面满挂密目安全网,水平面铺设跳板,第5 层楼面标高处设安全平网。

4 　悬挑架受力计算

经过分析验算,图2 中的A2B2 杆件所承受的荷载最大,相应地,斜撑杆OB2 杆在斜撑杆中所受的荷载也是最大的,故对上述2 根杆件所承受的内力进行计算,如果这2 根杆件能够满足要求,则其它杆件也能够满足要求。

取1 跨架体进行分析计算,计算简图如图3 所示。

验算时,按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001 进行取值,并按永久荷载和活荷载乘以相应的荷载分项系数。首先计算出各节点所承受的荷载,并以此检验节点处的扣件抗滑承载力,扣件满足要求后,再检验扣件间的钢管杆件,其承载力及稳定性满足要求后,该跨架体的承载力即满足要求。由于整个架体为平面环状封闭搭设,故整个架体也是稳定的。

4.1 　荷载计算

楼板及弧形板厚度均为100mm,框架悬挑梁截面尺寸为300mm×600mm,混凝土自重按25kNPm3取值,则各种荷载标准值计算如下:

永久荷载: ①模板及其支架自重0.75 kN/m2 ; ②平面部分楼板自重2.5 kN/m2 ; ③弧形板在水平面上的平均厚度为150mm,则其水平面上的自重为3.75 kN/m2 ; ④框架悬挑梁自重41.5kN/m。

活荷载: ①施工人员及设备荷载1.5kN/m2 ; ②振动荷载2 kNPm2 。

4.2 　架体受力计算

4.2.1 　立杆A2 B2

支撑钢管按集中荷载作用下的3 跨连续梁计算,取悬挑梁截面两侧立杆的纵距作为支撑钢管的计算跨度,每个扣件连接点作为支座。计算简图如图4 所示。计算所得A2 点的最大支座反力为P =11.16kN > [ F] = 8 kN(式中[ F]为扣件的抗滑承载力 ,说明单扣件抗滑承载力不能满足要求,故此处采用双扣件。再按照图3 计算斜拉杆和斜撑杆的内力。

4.2.2 　斜撑杆OB2

为压杆,经计算,其内力为S = 61587kN < [ F] = 8kN ,扣件满足要求。

杆件的计算长度: l0 = kμh = 3 088mm,其中: k 为受压杆件计算长度附加系数,取1.155 ;μ为考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,取1.5 ; h 为斜撑杆的步距, h = 1 500/cos32.7°= 1 .783mm。

则:λ= l0/i = 195.5 < [λ] = 250 ,满足要求。

其中, i 为直径48mm ×3.5mm 钢管的回转半径, 取15.8mm,[λ]为受压杆件的容许长细比,按规定取250 。

由λ= 195.5 ,查表得:φ= 0.189 。

则压杆OB2 的压应力为:

σ = S/(φA) = 71.27N/mm2 < f = 205N/mm2

其中, f 为钢管抗拉、抗压强度设计值。

由以上计算可知,斜撑杆的抗压强度满足要求。

4.2.3 　斜拉杆MB2

为拉杆,经计算,其内力S = 6.136 kN < [ F] = 8kN ,扣件满足要求;由于其内力小于压杆OB2 的内力,故其刚度及抗拉强度也能够满足要求。

4.2.4 　水平杆件PB2

内力较小,可以忽略不计。

5 　转角处搭设情况

挑檐转角处,在第5 层及第6 层的4 根角柱的根部分别预埋4 根直径25 的钢筋,用于支撑转角处受力最大根据长细比查表得, 轴心受压构件稳定系数φ =0.186 。

2.5 　斜撑、拉杆验算

脚手架荷载内立杆受力N1及外立杆受力N2 由底部架中的剪刀撑承担,为简化计算,按斜撑杆与斜拉杆所受到的竖向力分别为( N1 N2 )/2 进行计算。撑杆受力示意如图3 所示。

图3 撑杆受力示意

(3) 斜拉杆验算

斜拉杆受力如图4 所示。由水平方向合力为0 可

得:

Nt sin52°- ( N1 N2 )/2 = 0

解上述方程得到: Nt = 16126kN< φAf c = 18.64kN ,满足要求。搭设高度验算:

2.6 　连墙件计算

NH ≤ nRc

式中, Rc 为扣件的抗滑移设计值,取8.5kN; n 为连接扣件的数量。连墙件的水平荷载

NH = 1.4Wk Aw 5 =15.2kN ≤nRc = 17kN ,满足要求。

3 　应注意的事项

施工过程中应注意: ①要做好直螺纹套丝工作,直螺纹丝扣必须逐一检查是否符合要求; ②预埋的直径25 、直径28 钢筋头(锚固长35 d) ,丝扣加润滑油,出墙面50mm用套筒拧紧; ③软拉点靠近竖向立杆附近(200mm 范围之内) ,每个软拉点设1 个小横杆撑到墙上,形成既拉又撑受力体系; ④若操作人员搭设不当,个别水平杆有下弯现象要及时纠正,加设钢丝绳拉接。

参考文献:

[1 ] 　JGJ130-2001 ,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[ S] .

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