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1、扣件式外脚手架钢丝绳斜拉卸荷方式探讨 摘 要 本文主要针对扣件外脚手架在特殊情况下,如何保证其安全性方面进行了探讨,主要从工程概况、搭设方案、承载力计算等方面,对外脚手架在设计、施工、使用等方面的内容进行了探讨。 关键词 改造楼 外脚手架钢丝绳卸荷1 工程概况本工程为加层改造工程, 原营业大楼为九层框架剪力墙结构办公楼, 上部加盖一层, 局部二层( 其中一层为构造层) 。内部建筑物进行加固,外墙重新装修玻璃幕墙,加层改造面积约1200 平方米。本工程施工期间不停业,照常营业。2 外脚手架方案选择2.1 脚手架类型本工程脚手架搭设所采用类型为扣件式普通钢管脚手架,搭设高度为37.6 米。 由于南
2、立面落地式脚手架搭设在裙房屋顶,该裙房内依然在营业,因此脚手架对屋面结构是否影响是本方案的难点,考虑到主体结构外墙为承重墙,无法进行型钢悬挑,同时建设方未能提供该裙房屋顶的结构图,无法对屋顶进行验算,因此决定采用钢丝绳斜拉进行分段卸荷。2.2 脚手架搭设方法(1)落地式双排普通钢管(直径?48、3.5mm壁厚)、脚手架每步高1.8m, 架体宽度为1.05 m,架体总高为37.6米(搭设高度从裙房楼顶搭起,搭设 高度11.4m49m),采用钢丝绳卸荷(卸荷方式见设计计算)。( 2)架体离墙距离等于0.5m。 (距离太大影响安全,距离太小不方便外装修施工)(3)脚手架设有扶手0.9m高,剪刀撑每9
3、m设一道,与地面夹角为45度。( 4)脚手架外立面用竹笆和安全网进行安全防护。(5)每五步脚手架底部用0.9mx 1.4m竹笆满铺,( 6)脚手架搭设时做到五步一隔离,在脚手架第五步做好隔离防护,在防护下用1.8 x 6m的安全网绑扎牢固,脚手架的底排楼梯通道按防护要求进行安全封闭,以防物体坠落。( 7)在裙房屋顶处覆盖一层多层板(裙房仍然在营业,目的是分散荷载和保护防水层),在多层板上设置一块通长木方(与平行的梁距离在30CMW), 立杆设在木方上。( 8)在搭设脚手架时特别注意:立杆在对接时要上下错开搭接,严禁出现相邻立杆在对接时接头处于同一高度上。同时搭设时必须做到连墙杆为 “两步三跨”
4、梅花式错开,确保层层有拉结。( .3 脚手架搭设标准( 1)搭设安全和质量要求必须遵照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)中有关规定,并满足评选文明工地的标准及市建委有关规定。(2)本脚手架只允许承受两步,每步为 3000N/m的荷载。( 3)土建施工人员必须正确使用本脚手架,严禁超载,且不能随意拆除脚手架钢管及扣件,以免发生危险。( 4)施工过程中,如因结构要求发生变化,施工方案再作调整。( .4 安全要求( 1 )脚手架搭设人员必须持证上岗并由专人统一指挥。( 2)在搭设前必须做好安全技术交底。( 3)操作时必须正确使用好安全带、安全帽。( 4)操作人员必须严格遵
5、守施工中各项规章制度。( 5)高空搭设时严禁向下、向外抛物,脚手架清理时,不允许将建筑垃圾向下倾倒。3 设计计算步距 h=1.8m,横距=1.05m,总高=37.6m,纵距=1.5m按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)对下列内容进行验算:( 1 )纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算;( 2)立杆的稳定性计算;( 3)连墙杆的强度、稳定性计算;( 4)立杆地基承载力计算;( 5)卸荷部分计算。由于篇幅有限,本文不对所有内容进行验算演示,( 1) 、 ( 2) 、 ( 3)属于常规计算,( 4)不需计算,因此这四项不作验算演示,只进行(5)验算
6、演示,验算内容有(1)钢丝绳;( 2)压环强度计算;( 2)抗滑承载力计算。3.1 荷载参数(1)脚手架立杆承受自重:gk1=0.1248KN/m (查规范附录表A-1),搭设高 度 37.6 米(2)木脚手板自重:gk2=0.35KN/m2(查规范表4.2.1-1 ),二层同时施工m=2; 竹笆自重:gk4=0.011KN/ m2 (实际情况),每五步一层满铺,共铺5层,n 2=5 ( 3)栏杆及连接扣件自重:gk3=0.0384+0.0132/1.5=0.0472KN/m ( 0.0132为扣件重量),每步增加栏杆数 年=2;安全网自重:gk4=0.005KN/品(实际 情况),沿外立杆全
7、高封闭;竹笆自重:gk4=0.011KN/ m2 (实际情况),沿 外立杆全高封闭(4)施工荷载:qk=3 KN/m2 (查规范表4.2.2 )(5)风荷载:3k=0.7 wz. ws. 30;其:wz 取 1.25;。取 0.3, s=1.3 6 , An=1.8 x 1.5 x 0.089 (查规范附录表 A-3) =0.2403 m2, A=(1.8 X 1.5-0.2403) X 0.5+0.2403=1.4705 m2, 0=1.4705/(1.8 X 1.5)=0.545 ,则 w s=1.3 X 0.545=0.71 , k=0.7 z. s. w o=0.7 x 1.25 x
8、0.71 x 0.3=0.186 KN/m 23.2 验算钢丝绳节点处荷载传递途径:立杆荷载:(竖直方向)荷载一钢丝绳一吊环-混凝土结构;(水平方向)荷载一节点处小横杆-混凝土结构( 1 )立杆荷载计算:(假设内外立杆平均承受荷载)Nsk1 =HXgk1=(49-11.4) X0.1248=4.692KN(单立杆自重)Nsk2= ( 0.35 x 1.5 x 1.05 x 2+0.011 x 1.5 x 1.05x 5 )/2=1.189KN/2=0.595KN (脚手板)N3k3=0.0472 x 1.5x 2x 21+(0.005+0.011) x 1.5 x37.6/2=3.876KN/
9、2=1.938KN (安全防护)N=3X 1.5 X 1.05 X 2/2=9.45KN/2=4.725KN(施工均布活荷载)N =1.2X»NGk +1.4 X 2用户1.2 X(N Gki+N+NGks) +1.4 X N. = 1.2 X (4.692+0.595+1.938) + 1.4 X 4.725KN=15.29KN由于建设方未能提供该裙房屋顶的结构图,无法对屋顶结构中的梁板承载力进行验算,通过超声一回弹试验,得到屋面硅强度达到C2Q按照通常情况下立杆为C20硅地基时(此计算在假设硅屋面刚度为无限大的条件 下方成立),计算地基承载力远大于承受荷载,可满足要求。实际情况是
10、不 可能满足这一假设条件,故采用钢丝绳分段卸荷,全部荷载由钢丝绳承受。(2)钢丝绳分段卸荷方式沿架体全高分为三段,每段12m,即在架高12m 24m处分别设一个吊点, 每个吊点设有2根钢丝绳(内立杆、外立杆各1根),每个吊点处增加一根 小横杆,即钢丝绳绑在两个小横杆上;在水平方向吊点距为3根立杆纵距即 31a=3 X1.5=4.5m。(3)斜拉钢丝绳计算1)每一吊点钢丝绳承受的荷载设计值 P每一个吊点钢丝绳承受的荷载设计值P=3/2X N =3/2 X 15.29 X1.5=22.94KN(本公式中3指3个纵距,2指上下共两个吊点,K是考虑两根钢丝绳拉紧程 度不一致,造成受力不均匀而采用的“不
11、均匀系数”)。2)钢丝绳的拉力计算( =68.82 ° , 8=82.87° )外排吊点处钢丝绳的拉力 Pa: PA=P/sin % =22.94/ sin68.82=24.6KN内排吊点处钢丝绳的拉力 Pb: P=P/sin 8=22.94/ sin82.87=23.12KN3)吊点处小横杆水平分力Pab计算PAB=Pctg % + Pctg B =P(ctg % +ctg B )= 22.94 X (0.387+0.125)= 11.75KN 4) 钢丝绳的选择根据上述计算结果选用钢丝绳 6 X 19直径中20,在抗拉强度为1550 N/mrn时,其钢丝绳的破断拉力 P
12、g=234KN, Pg > KT/a=8 x 24.6/0.85=231.5KN(式中:安全系数K=8,不均匀系数a=0.85),本验算假 设钢丝绳承受脚手架上全部荷载。5)钢丝绳的吊环强度计算:我们取钢丝绳的最大值进行计算作为吊环的拉力N,为N=24.6KN钢丝绳的吊环强度计算公式为 b=N/AW 打,其中打为吊环受力的单肢抗 剪强度,取(r=125N/mm。D=24.6 X4/ (125xn) 1/2=15.8 mnf,选用中 18。6)抗滑承载力计算吊点处水平分力为11.75KNV4X 8=32KN式中4为两根小横杆与内外立杆 4 个直角扣件连接,8 为直角扣件抗滑承载力)吊点处垂
13、直分力为22.94KNV3X 8=24KN (式中3为两根小横杆、1根纵向水平杆分别与1 根立杆 3 个直角扣件连接,8 为直角扣件抗滑承载力)3.3 注意事项( 1) 斜拉钢丝绳必须在脚手架的主节点处( 即立杆、大横杆、小横杆交点处 ) ,钢丝绳要绕过纵向水平杆、小横杆底部兜紧。( 2)斜拉钢丝绳与水平线的夹角越大,则其拉力及水平分力越小。( 3)吊点处设的两根小横杆顶墙以承受水平分力。( 4)为使斜拉绳能充分受力,以及保证2 个吊点同步受力,避免脚手架受力变形不一,搭设时要用紧绳器拉紧。( 5)本段脚手架实际承载情况,为屋面承受一部分荷载,钢丝绳承受一部分荷载,因此本方案偏于保守。4 结语 :本工程采用上述外脚手架方案后,工程进度和质量得到了保证,没有发生一起因脚手架问题发生的安全事故,同时建设方营业没有受到影响。从本案例可看出,外脚手架实际承载情况与理论计算,还存在一定的区别,如何能保证实际承载情况与计算相一致,就必须从材料选择、搭设方法、使用要求等各方面严格按规范及本方案操作,才能达到编制方案的效果及作用。参考文献:1 “建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范”( JGJ130-2001)2 杨正军、黄绍新, “扣件式钢管脚手架分段卸载计算实例” “建筑安全”05 年第 7 期7
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