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(江蘇鴻成工程項(xiàng)目管理有限公司，江蘇 宜興 214200)

引言

隨著高層、小高層建筑的日益增多，懸挑腳手架的應(yīng)用十分普遍。懸挑腳手架作為建設(shè)部推廣的十大施工新技術(shù)之一，它是利用主體結(jié)構(gòu)作為受力部位、預(yù)埋錨環(huán)作為固定端，將型鋼梁一端固定于預(yù)埋環(huán)內(nèi)，另一端向結(jié)構(gòu)外懸挑以支承荷載的一種腳手架形式。懸挑腳手架的關(guān)鍵是懸挑支承結(jié)構(gòu)，懸挑支座必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。本文結(jié)合實(shí)際工程，探討了懸挑腳手架的設(shè)計(jì)和施工方案。

1 工程概況

南京某小高層建筑由A塔、C塔和裙房組成，其中A塔為高16層的酒店、C塔為高13層的挑高公寓樓，兩幢建筑周?chē)鸀?層商用裙房，地上部分總建筑面積為40 270 m2，地下部分建筑面積為23 540 m2。工程設(shè)計(jì)了3層連體式地下室，由于地下結(jié)構(gòu)工程量巨大，為加快施工進(jìn)度，上部建筑采用了工字型鋼懸挑腳手架，一次性懸挑高度為20 m，腳手架的立桿縱距l(xiāng)a=1.5 m，立桿橫距l(xiāng)b=0.9 m，立桿步距h=1.8 m，內(nèi)立桿離墻間距為0.3 m。

該懸挑腳手架采用I18工字鋼懸挑梁，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造如圖1所示。圖中壓環(huán)和吊環(huán)均為Φ18 mm圓鋼，連墻件是兩步兩跨的雙扣件。

2 型鋼懸挑梁的設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 懸挑梁的荷載計(jì)算

根據(jù)江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DGJ 32/J121—2011《建筑施工懸挑式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)程》，進(jìn)行懸挑腳手架的荷載計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下：

圖1 懸挑腳手架構(gòu)造示意圖

(1)腳手架立桿自重標(biāo)準(zhǔn)值：

內(nèi)立桿自重：gk內(nèi)=0.131 9×20=2.64(kN)

外立桿自重：gk外=0.155 1×20=3.10(kN)

(2)腳手板自重：

該工程從上至下滿鋪4層腳手板，每層腳手板重約0.35 kN/m2，因此，腳手板自重為：

gk2=0.35×1.5×(0.9+0.1)×4/2=1.05(kN)

(3)活荷載：

活荷載按照施工荷載取值，施工荷載按每層3 kN/m2考慮，則：

NQk=2×3.0×1.5×0.9/2=4.05(kN)

(4)欄桿、竹片腳手架擋板：

gk3=0.2×1.5×4/2=0.60(kN)

(5)密目網(wǎng)自重：

2 000 目/100 cm2密目網(wǎng)自重約0.005 kN/m2，則：

gk4=0.005×1.5×20=0.15(kN)

(6)型鋼自重：

q=1.2×25.796×0.000 1×78.5=0.243(kN/m)

(7)工字鋼懸挑梁受力：

內(nèi)排架：

N內(nèi)=1.2×(gk內(nèi)+gk2)+1.4NQk=1.2×(2.64+1.05)+1.4×4.05=10.1(kN)

外排架：

N外=1.2×(gk外+gk2+gk3+gk4)+1.4NQk=1.2×(3.10+1.05+0.60+0.15)+1.4×4.05=11.55(kN)

2.2 懸挑梁的內(nèi)力計(jì)算

JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》取消了鋼絲繩對(duì)型鋼梁的吊拉作用，規(guī)定鋼絲繩只作為型鋼梁的輔助吊拉裝置，在計(jì)算過(guò)程中不參與受力計(jì)算。因此，該工程腳手架型鋼懸挑梁的計(jì)算模型如圖2所示。

圖2 懸挑腳手架的計(jì)算模型

圖中，N1=10.1 kN，N2=11.55 kN，a=2.5 m，b=0.3 m，c=1.2 m。

基于圖2的計(jì)算模型，經(jīng)計(jì)算，得到該懸挑工字梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值為17.08 kN·m，最大剪力設(shè)計(jì)值為21.95 kN。

2.3 懸挑梁的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性驗(yàn)算

2.3.1 抗彎強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，型鋼懸挑梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式為：

σ=MmaxWn

(1)

式中：Mmax——懸挑梁的最大彎矩設(shè)計(jì)值；Wn——懸挑梁的抗彎截面模量，I18工字鋼的Wn=185 cm3。

經(jīng)計(jì)算，得：σ=92.32 N·mm2。

因σ

2.3.2 撓度驗(yàn)算

鋼結(jié)構(gòu)的變形比較大，若工字型鋼梁的梁端撓度過(guò)大，會(huì)直接導(dǎo)致腳手架失穩(wěn)破環(huán)，因此，驗(yàn)算懸挑梁的端部撓度十分必要。

根據(jù)JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，將N1=10.1 kN，N2=11.55 kN，a=2.5 m，b=0.3 m，c=1.2 m，q=0.243 kN/m代入公式，經(jīng)計(jì)算，得到懸挑梁的撓度：V=7.33 mm。

因V<2L/250(2L/250=10 mm)，所以，型鋼懸挑梁的撓度滿足要求。

2.3.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

型鋼懸挑梁的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算是防止懸挑梁失穩(wěn)的必要條件。根據(jù)JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，懸挑梁的整體穩(wěn)定性計(jì)算公式為：

σ=MmaxφbW

(2)

式中：φb——均勻彎曲受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性系數(shù)。

按照GB 50017—2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算得：φb=3.5，因φb>0.6，修正后得到：φb'=0.99(φb'<1.0)，取φb'=0.99，則：σ=93.25 N·mm2。

因σ

3 懸挑工字型鋼腳手架的施工工藝

3.1 施工流程

該工程懸挑腳手架的施工流程為：搭設(shè)準(zhǔn)備→壓環(huán)鋼筋預(yù)埋→混凝土澆筑→懸挑工字鋼安裝→腳手架隨樓層搭設(shè)→吊環(huán)鋼筋預(yù)埋→混凝土澆筑→斜拉鋼絲繩安裝→繼續(xù)搭設(shè)上層腳手架。

3.2 預(yù)埋壓環(huán)鋼筋

必須按照懸挑工字鋼平面布置圖預(yù)埋壓環(huán)鋼筋，如圖3所示。將Φ18 mm鋼筋固定在混凝土板的底筋上，在混凝土澆筑前做好隱蔽工程驗(yàn)收記錄。

圖3 壓環(huán)鋼筋布置圖

3.3 安裝懸挑工字型鋼

混凝土澆筑完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行懸挑工字鋼的安裝，工字鋼間距須≯1.5 m。安裝時(shí)要保證位置準(zhǔn)確，懸挑的長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，并用木楔將懸挑工字鋼的尾部與預(yù)埋壓環(huán)楔緊固定。

3.4 搭設(shè)要求

懸挑腳手架的搭設(shè)順序?yàn)椋毫U→縱向水平桿→橫向水平桿。搭設(shè)的具體要求為：

(1)相鄰立桿的對(duì)接扣件不能設(shè)置在同一高度，相鄰立桿接頭在高度方向要錯(cuò)開(kāi)500 mm以上，且各接頭至主節(jié)點(diǎn)的距離不得大于步距的1/3，立桿頂端宜高出女兒墻上皮1 m或高出屋面檐口上皮1.5 m。

(2)縱向水平桿設(shè)置在立桿內(nèi)側(cè)，其長(zhǎng)度不小于3跨，縱向水平桿的搭接長(zhǎng)度≮1 m，采用等間距設(shè)置的3個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件進(jìn)行固定，兩根相鄰的縱向水平桿的接頭不宜設(shè)置在同一跨內(nèi)，不同跨的接頭在水平方向要錯(cuò)開(kāi)500 mm以上，且各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不大于縱距的1/3。

(3)主節(jié)點(diǎn)處用直角扣件連接1根橫向水平桿，非主節(jié)點(diǎn)處根據(jù)支承腳手板的需要等間距設(shè)置橫向水平桿，其最大間距不大于縱距的1/2。

(4)作業(yè)層上的腳手板要離開(kāi)墻面120～150 mm滿鋪，竹片腳手板的主竹筋垂直于縱向水平桿，四角Φ1.2 mm鍍鋅鐵絲進(jìn)行固定，轉(zhuǎn)角、斜道平臺(tái)處的腳手板要與橫向水平桿有可靠連接，以防滑動(dòng)。

(5)連墻件從懸挑底層第一步縱向水平桿處開(kāi)始設(shè)置，偏離主節(jié)點(diǎn)的距離≯300 mm，采用矩形布置，連墻件一般呈水平設(shè)置，當(dāng)不能水平設(shè)置時(shí)，與腳手架連接的一端應(yīng)采用下斜連接。

(6)剪刀撐必須跨越5根以上的立桿，每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且≮6 m，斜桿與地面的傾角在45°～60°之間，剪刀撐的搭接長(zhǎng)度須>1 m，用3個(gè)以上旋轉(zhuǎn)扣件進(jìn)行固定，端部扣件蓋板邊緣至桿端的距離須>100 mm。

(7)橫向斜撐設(shè)置在同一節(jié)間內(nèi)，由底至頂層呈之字型連續(xù)布置，斜撐固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端上，旋轉(zhuǎn)扣件中心至主節(jié)點(diǎn)的距離≯150 mm。

(8)欄桿和擋腳板均設(shè)在外立桿內(nèi)側(cè)，擋腳板高度≮180 mm，上欄桿上皮高度為1.2 m左右。

3.5 轉(zhuǎn)角處的加固措施

該工程轉(zhuǎn)角處的懸挑外腳手架采用斜拉鋼絲繩進(jìn)行卸載，如圖4所示。在腳手架外側(cè)主結(jié)點(diǎn)處用鋼絲繩拉至上層拉結(jié)點(diǎn)，拉結(jié)點(diǎn)為梁或剪力墻內(nèi)預(yù)埋的Φ18 mm圓鋼吊環(huán)，單根鋼絲繩直徑Φ17 mm，繩頭設(shè)3個(gè)以上繩夾，以確保所有鋼絲繩受力均勻。

圖4 懸挑腳手架轉(zhuǎn)角加固措施

4 懸挑腳手架的防雷措施

懸挑型鋼腳手架若在相鄰建筑物的防雷保護(hù)范圍之外，應(yīng)安裝防雷裝置。避雷針選用Φ25 mm～Φ32 mm、壁厚>3 mm的鍍鋅鋼管或Φ≮12 mm的鍍鋅鋼筋制作。避雷針設(shè)置在房屋四角腳手架的立桿上，高度≮1 m，并將所有的最上層大橫桿全部接通，形成避雷網(wǎng)絡(luò)。水平接地板選用寬25～40 mm、厚度≮4 mm的角鋼制作，按腳手架的長(zhǎng)度每隔50 m設(shè)置1個(gè)，接地板埋入地下須>500 mm，埋設(shè)后用填土夯實(shí)，所有接地裝置完成后測(cè)定電阻，防雷裝置的沖擊接地電阻值須≯30 Ω。

5 結(jié)語(yǔ)

該工程采用懸挑型鋼腳手架，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和制定專(zhuān)項(xiàng)施工方案，該腳手架在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中達(dá)到了系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性優(yōu)良的預(yù)期效果。本文從工程實(shí)際出發(fā)，結(jié)合懸挑腳手架安全技術(shù)規(guī)范計(jì)算了該工程懸挑型鋼梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，探討了腳手架的施工技術(shù)及防雷設(shè)施。懸挑腳手架作為建設(shè)部推廣使用的一項(xiàng)新技術(shù)，將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，各施工單位應(yīng)根據(jù)工程的具體情況做好方案設(shè)計(jì)和技術(shù)交底工作，確保懸挑腳手架安全有效地投入使用。