型钢悬挑式脚手架在超高层建筑施工

1、型钢悬挑式脚手架在超高层建筑施工中的设计戴苏敏江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司1. 工程概况深圳国际商会中心工程位于深圳市福田中心区，总建筑面积134081.38m2，建筑高度为216m，是集办公与商业为一体的超高层民用建筑，地上55层，其中四层(24.00m)以下为裙楼,四层以上为标准层（H=3.6m）及避难层(H=4.8m),顶层(214.5m)设置直升机停机坪。外墙装饰主要采用玻璃幕墙。2. 脚手架材质要求钢管尺寸48×3.5，材质Q235-A级钢（Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f为205N/mm2），符合碳素结构钢（GB/T700）规定，扣件符合钢管脚手架扣件（GB

2、15831）规定，满足各种性能要求，安全网为密目式安全网。3. 型钢悬挑式脚手架方案3.1 根据工程要求悬挑式脚手架方案按七层划分为一段，共需设置八段，每段高度分别为： 25.2m、26.4 m、25.2 m、26.4m、25.2m、25.2m、26.4m、15.6m，每段底部设工字钢梁和双吊索为承载装置，搭设上段脚手架时，下段脚手架逐渐拆卸，最后拆除承载装置工字钢、钢丝绳等，拆下来的材料用为上段脚手架的搭设，主体结构施工完毕，将最后一段挑架由上而下逐渐拆除。3.2 选用型钢12.6工字钢作为悬挑梁，长1.5米，第一段悬挑架先在五层混凝土梁中预埋30的钢管作为型钢穿墙螺栓使用，每根型钢用两根2

3、0的螺栓与混凝土梁连接，型钢1500，立杆纵向间距1500mm，横向间距1050mm，内立杆与建筑物间距350 mm，步距1800mm，在建筑物外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。3.3 钢梁承载装置技术参数序号构配件名称尺寸、型号技术要求1工字钢钢梁I12.6长1.5mQ235A2钢梁连墙板250×160×10钢板Q235A3钢梁连墙杆20Q235A4吊 索6×1917光面钢丝绳破断拉力18400kg5花篮螺丝OO型3.0允许荷载30KN6吊 环16圆钢热弯直径120mm7吊环连墙螺拴22Q235A3.4 脚手架部件参数钢 管：38.4 N/m扣 件：15

4、N/只钢笆片：125 N/m2七夹板：120 N/m2安全网：5 N/m24. 设计计算4.1 脚手架静载：沿纵向截取1.5m长，竖向30m高的一段外脚手架为计算单元。4.2 脚手架自身荷载组合：承载体荷载分项内 立 杆 (N)外 立 杆 (N)立杆自重30×38.4=11521152大横杆1.5×(30÷1.8)×2×38.4=19201920小横杆1.5×(30÷1.8)×38.4 ÷2=480480扣 件(30÷1.8)×4×15=900900钢笆片1.5×1

5、.05×(30÷1.8)×125÷2=1640.61640.6连墙件0.8×9×38.4=276.5内挡板0.5×1.5×(30÷1.8)×120=1500剪刀撑×2×(1.5×30)÷(6×6)×38.4=814.6安全网1.5×30×5=225护栏杆1.5×(30÷1.8)×38.4=960踢脚板1.5×0.2×(30÷1.8)×120=600

6、合 计787086934.3 脚手架活载：脚手架计算施工活载取2000N/m2，按三步架同时装修施工时计算荷载：2000×1.5×3B D A 350 1100 q2 q1M(D)=0 1.1q1=2000×1.5×3×1.1×1.1/2-2000×1.5×3×0.35×0.35/2 得:q1=4449(N)Y=0 q2=2000×1.5×3×(1.1+0.35) -4449=8601(N)4.4 脚手架总荷载：外立杆：P1=1.2×8693+1.4

7、15;4449=16.66(KN)内立杆：P2=1.2×7870+1.4×8601=21.49(KN)4.5 悬挑钢梁内力分析： 为了简化计算,B点为完全铰接, 计算简图如下:S1、S2分别为斜拉钢丝绳内力；PB为工字钢的支座反力；h为一个楼层高度，本工程标准层为3.6m和4.8m，以下分别取h=3.6m和h=4.8m进行内力分析：4.5.1 h=3.6m时，=arctg()=68.10，= arctg()=84.50 M(D)=0S1×1.1×Sin-P1×1.1=0S1=17.91KNM(A)=0S2×1.1×Sin-P

8、2×1.1=0S2=21.59KNX=0 S1Cos+S2Cos-PB=0PB=17.91×Cos68.10+21.59×Cos84.50=8.75KN4.5.2 h=4.8m时，=arctg()=74.30，= arctg()=85.80M(D)=0 S1=17.31KNM(A)=0 S2=21.55KNX=0 PB=17.31×Cos74.30+21.55×Cos85.80=6.26KN因楼层高度的变化，在此选用最不利荷载进行各构件验算，即层高为3.6m时：S1=17.91KN，S2=21.59KN，PB=8.75KN。4.6 构件验算：4

9、.6.1 钢梁的验算： 钢梁型号拟选I12.6，各项技术参数分别为：h=126mm b=74mmt=5mm tw=8.4mm A=1810mm2Ix=488cm4 x=77.5cm3 ix=5.20cmIy=46.9cm4 y=12.68cm3 iy=1.61cm由计算简图可知：钢梁轴心力为PB4.6.1.1 钢梁截面强度验算：=4.83(N/mm2)<f=215N/mm2 满足要求4.6.1.2 钢梁整体稳定性验算： 钢梁的计算长度L0=1.5米x=28.85<=200 y=93.17<=200 y>x故只对Y-Y轴进行验算，查表得：=0.212=22.80(N/mm

10、2)<f=215 N/mm2 安全4.6.1.3 钢梁局部稳定性验算： 腹板：(25+0.5)式中以构件两方向长细比的较大者，即y=180，y>100，取=100代入上式得：=25.2<(25+0.5)=(25+0.5×100)×=78.4 安全 翼板：(10+0.1)代入数据得：=8.8<10+0.1×100)×=20.9 安全4.6.2 吊索验算4.6.2.1 钢丝绳强度验算拟选用6×1917光面钢丝绳，其破断拉力Pg=18400Kg钢丝绳允许拉力：S=0.85×18400×10=156.4KN安

11、全系数：K=7.24>6.0 安全4.6.2.2 花篮螺丝强度验算：花篮螺丝选用OO型3.0，螺旋扣号码为3.0，许用荷载：f=30KN>S2=21.59KN 安全4.6.3 节点验算：4.6.3.1 吊索连墙节点验算：吊环用16圆钢冷弯而成，焊接在10mm厚的钢板上，焊脚尺寸hf=6mm，焊缝长度Lw=100mm(双面焊)，螺栓直径22(如下图)： 吊环验算：吊环受剪力：Nv=S1+S2=17.91+21.59=39.5KN=98.26N/mm2<=125 N/mm2 安全 焊缝强度验算：焊缝受水平方向拉应力及竖向剪应力共同作用，应满足下式： 式中为强度增大系数，静载作用下

12、取1.22 为角焊缝强度设计值，取160 N/mm2Nt=S1Cos+S2Cos=17.91×Cos68.10+21.59×Cos84.50=8.75KNNv=S1Sin+S2Sin=17.91×Sin68.10+21.59×Sin84.50=38.12KN=5.79 N/mm2=25.12 N/mm2=25.65N/mm2<=160N/mm2 安全 钢板强度验算：钢板承受螺栓传来的竖向反力：N=Nv=38.12KN受力面积取与螺栓的有效接触面积：A=3.14×11×10=345.4mm2= =110.36N/mm2<f=215N/mm2 安全 连墙螺栓验算：螺栓直径为22、截面积A=380.1mm2，螺栓受水平拉力及竖向剪力共同作用，则要满足：1式中：Nt、Nv分别为螺栓所受拉力、剪力；、分别为螺栓受拉、受剪承载力设计值。Nt=Nc=8.75KN、Nv=QC=38.12KN 查表得：=51.6KN、=49.4KN则：=0.79<1 安全4.6.3.2 钢梁与混凝土结构连接节点验算：由于钢梁连墙螺栓只受压力P