普通悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系应用_图文

1、普通悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系应用汪少波苏州中正建设工程有限公司【摘 要】:本文简单叙述了目前悬挑脚手架悬挑型钢后端在楼面结构上的常规锚固体系做法,分析了其中的一些缺点和不足,通过对悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系的改进,在保证安全性和使用功能的前提下,节约了材料(无损耗,可反复周转应用,提高了预埋精度,施工更加方便快捷,是较为理想的悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系新型施工方法。【关键词】:悬挑脚手架悬挑型钢锚固体系1引言近年来民用建筑工程的业务出现了比较明显的转折,就是项目总体数量在逐渐减小,但项目规模却急剧扩大,建筑高度不断增高,几乎90%以上民用建筑都设计有地下室,由于地下室施工结

2、束后需要拆除外墙模板、施工防水并回填土,因此对主体结构的施工进度造成一定影响,另外地下室外侧新回填土沉降对落地脚手架的变形及安全影响非常大,为了减少或避免这种影响,很多项目从二层楼面甚至从一层楼面(室内外有一定高差时就开始搭设悬挑脚手架来保证正常的施工安全和操作面,小高层、高层建筑中悬挑脚手架更是普遍被采用,限于成本,整体提升脚手架应用比较有限,主要应用于超高层建筑。综上所述,悬挑脚手架是目前应用非常广泛的一种脚手架,虽然悬挑的型钢可以回收反复周转使用,但是需要预埋的锚固螺栓数量较大,其所发生的成本值得重视,也需要一种更好的施工方法来达到节材和降低成本的目的。2普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体

3、系的现状及缺点2.1普通悬挑脚手架悬挑型钢锚固体系的现状2.1.1 目前悬挑脚手架悬挑型钢锚固体系的设置是根据建设部2011年发布的JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架体系安全技术规范中第6章中的构造规定设置的。2.1.2 实际施工中除了特殊部位、使用需要,几乎所有项目在实施中都会将悬挑脚手架架体的高度限制在20m以内,其优点主要有以下几点:1. 不需要进行专家论证,经过专项设计计算并审核审批后即可实施。2. 悬挑工字钢的规格适中(一般采用16#20#工字钢,能够有效控制采购成本,废弃后容易处理。3. 脚手架搭设质量容易控制,其应用经过长期实践,安全性有充足保证。4. 利于周转和同一

4、项目翻用。2.1.3 超过20m的悬挑脚手架需要进行专项设计并组织专家论证,应用实践也比较少,型钢、螺栓等构配件采购成本较大,架体搭设质量控制难度增加,不利于安全,因此在实践中较少采用。2.1.4 根据规范悬挑脚手架悬挑型钢后端的锚固体系有2种方式,如图2.1.4-1悬挑钢梁穿墙构造、图2.1.4-2悬挑钢梁楼面构造。 图2.1.4-1 悬挑钢梁穿墙构造1木楔楔紧 图2.1.4-2 悬挑钢梁楼面构造2.1.5 根据新规范悬挑型钢在靠楼面后端的锚固体系采用2根“U”形锚固螺栓(直径不小于16mm的HPB235级钢筋与建筑结构梁板可靠固定,并在预埋螺栓弯折部位上部设置2根18加强筋,如图2.1.5

5、所示。 图2.1.5 悬挑钢梁U型螺栓固定构造1木楔侧向楔紧;22根1.5m长直径18mmHRB335钢筋2.1.6 本文所有论述均是针对数量最多的架体高度在20m以内的悬挑脚手架,简称普通悬挑脚手架,所有架体超过20m的悬挑脚手架均应另行设计,本文仅供参考,不能套用。2.2普通悬挑脚手架悬挑型钢锚固体系的缺点2.2.1 通过2.1节我们可以知道,普通悬挑脚手架最直接的缺点就是悬挑型钢的锚固体系是预埋的,使用后无法回收利用,预埋圆钢用量较大,使用完成只能用氧气乙炔割除,浪费严重,不利于节材和降低措施成本。2.2.2 预埋、固定工作量大,容易漏埋,检查时不易察觉,施工效率不高。2.2.3 U型螺

6、栓要在钢筋绑扎完成后安装,螺栓固定困难,费工费时,固定欠佳的螺栓在混凝土浇筑时容易走位或破坏。2.2.4 预埋位置不易控制,成品精度较差,安装完成后不美观、不整齐。3普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系改进应考虑的因素3.0.1 悬挑型钢后端锚固体系应考虑较好的通用性和安全储备,较好的通用性主要指对架体高度20m以下悬挑脚手架不同钢管壁厚、立杆纵距、立杆横距、荷载定义、防护设施等条件下,悬挑型钢后端锚固体系均能较好的适用。安全储备主要指在上述因素影响下荷载组合产生的最大值在悬挑型钢后端产生的上拉力不超过悬挑型钢锚固体系的容许荷载,有一定的安全余量。3.0.2 锚固体系应安装简便、规格统一,最重要

7、的是能够回收和反复周转使用,不产生废料。3.0.3 锚固体系的安装不应影响当层楼面模板安装及后期拆除,也不应影响钢筋的绑扎。3.0.4 悬挑钢梁的安装及锚固体系的装配紧固在当层楼面混凝土浇注完成,混凝土终凝后即能实施(悬挑脚手架的搭设仍必须考虑楼面混凝土强度的增长,对悬挑钢梁外端应予以适当支撑加固。3.0.5 锚固体系在使用完成后应拆除方便,锚固体系对楼面结构造成的影响应尽可能降低,并便于恢复。4悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系综合考虑脚手架施工规范、施工现场实际情况以及第3章中叙述的因素,设计一种方便拆卸的埋件是一种较为理想的选择,结合施工中的一些应用信息,可以考虑2种埋件方式的锚固体系

8、。4.1单件式悬挑型钢锚固体系4.1.1 将每套锚固体系设计成为统一规格配件的锚固件组合,方便加工、安装和周转使用,其形式如图4.1.1单件式型钢锚固体系构造示意图。 图4.1.1 单件式型钢锚固体系构造示意图4.1.2 该体系可通用于型钢在边梁内侧、型钢后端的固定,模板安装完成后即可进行埋件的安装,埋件用洋钉固定于模板面即可,安装十分方便。4.1.3 锚固体系预埋的钢板采用Q235钢,其质量应符合GB/T700碳素结构钢的规定。螺杆采用直径16mm的HPB235热轧光圆钢筋加工,其质量应符合GB1499.1-2008钢筋混凝土用热轧光圆钢筋的规定。4.1.4 紧固型钢采用的636热轧等边角钢

9、质量应符合GB/T9787-1988的规定。螺栓采用4.8级普通螺栓。由于脚手架荷载具有一定的动荷载特征,因此紧固角钢的螺帽应采用双螺帽进行加固。4.1.4 螺杆与钢板采用穿孔塞焊满焊,焊缝应饱满,并按三级焊缝验收标准进行检查验收。4.1.5 埋件安装完成后即可进行板筋的绑扎,板筋(上下层钢筋均位于预埋件钢板面上方。4.1.6 在混凝土浇筑前,用直径2025的PVC套管(长度大于板厚并低于螺杆丝牙位置套在埋件螺杆上,上口及丝牙用电工胶布或胶带纸封闭缠绕保护。4.1.7 楼面混凝土浇筑完成后并达到一定强度后,拆除保护胶带,即可安放型钢并进行固定。4.1.8 锚固体系安装完成后的效果如图4.1.6

10、单件式型钢锚固体系固定效果示意图。 图4.1.6 单件式型钢锚固体系固定效果示意图 4.2 组合式悬挑型钢锚固体系4.2.1 单件式悬挑型钢锚固体系配件统一,安装、预埋、加固方便,位置准确,精度高,但是对于高层建筑来说,从数量来讲,预埋量还是比较大,因此可以考虑将悬挑型钢后端的两道锚固体系整合为一套锚固体系,如图4.2.1组合式型钢锚固体系构造示意图。 图4.2.1 组合式型钢锚固体系构造示意图 4.2.2 采用组合式型钢锚固体系可以将预埋的数量减少一半,可以大大减轻预埋工作量,提高预埋件的预埋质量和精度。4.2.3 组合式型钢锚固体系从受力及安全角度讲,要优于单件式型钢锚固体系,但重量及尺寸

11、是单件式型钢锚固体系埋件的2倍。由于组合式型钢锚固体系埋件钢板面积较大,也有利于钢筋混凝土楼面结构冲切受力。4.2.4 组合式型钢锚固体系的预埋、安装加固方法同单件式型钢锚固体系完全相同。固定件安装完成后的纵横剖面效果如图4.2.4组合式型钢锚固体系固定效果示意图。 图4.2.4 组合式型钢锚固体系固定效果示意图4.3普通悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系整体安装效果图楼面混凝土浇筑完成,混凝土终凝并有一定强度后即可安装悬挑脚手架悬挑型钢及其加固件,并根据楼面混凝土强度增长情况控制脚手架搭设高度,普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系整体安装完成后的效果如图4.3普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体

12、系安装整体效果示意图。 图4.3 普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系安装整体效果示意图4.4普通悬挑脚手架悬挑型钢后端锚固体系施工要点4.4.4 悬挑型钢后端锚固体系在加工前应结合公司承接项目的情况以及悬挑脚手架应用的实际情况确定锚固体系各个组成件的具体规格和尺寸,使锚固体系配件具有较好的使用宽容性。4.4.2 普通悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系施工总体流程为:楼面排架搭设楼面模板安装楼面梁钢筋绑扎锚固体系埋件安装(PVC套管及胶带保护同时完成楼面板钢筋绑扎(水电预埋楼面混凝土浇筑悬挑型钢安装锚固体系紧固件安装悬挑脚手架搭设脚手架使用脚手架拆除悬挑型钢拆除紧固件及预埋件拆除楼面孔洞及板底

13、修复。4.4.3 如果预埋件下端板周边的倒角加工困难,可以加工成直边,并可以考虑在埋件固定后,用2mm的双面胶带贴在端板周边,双面胶外露面比较光滑,也较为容易拆除埋件。埋件在浇筑混凝土前宜涂刷脱模剂。4.4.4 在设计脚手架搭设方案时,应注意立杆的布置位置,适当调整立杆纵距,避免预埋件与梁发生冲突。4.4.5 要特别注意建筑物阴阳角、立面凹凸变化部位、有高差部位等这些特殊情况,根据工程实际情况进行布置,并进行适当的验算以保证安全。4.4.6 由于新浇筑的楼面混凝土强度增长需要一定时间,因此悬挑型钢安装加固完成后,应利用下层的脚手架对悬挑型钢外端进行临时支撑加固后方可开始搭设上层脚手架(可在脚手

14、架设计时考虑适当荷载,上层脚手架的搭设高度应根据楼面混凝土强度增长情况以及规范规定逐步增加,待楼面混凝土强度不低于C20后,拆除临时支撑。4.4.7 悬挑钢梁在边梁位置的加固主要是为了固定钢梁的位置,可以不采用前文的锚固体系,进行适当简化,比如预埋2根钢筋废料,进行适当固定。另外型钢在该处应按规范设置垫板以满足局部承压并进行验算。4.4.8 悬挑钢梁后端锚固体系拆除时,先松开螺帽(不要拿掉,移除型钢,用方木或橡皮榔头等软性工具垂直敲击螺杆顶部,使埋件下端板脱离楼面板底,在下层楼面搭设移动平台,上下层作业人员互相配合拆除埋件。不能直接拆除螺栓及加固件,敲击螺杆使埋件直接掉落到下层楼面。4.4.9

15、 埋件、紧固用的角钢及螺栓拆除后进行清理、上油,集中储放,以备下次使用。4.4.10 加固体系拆除干净后,凿除PVC套管,采用水泥砂浆将板底修补平整,然后用水泥浆将空洞灌平楼面。5普通悬挑脚手架悬挑型钢后端可拆卸锚固体系应用的条件本文中设计的悬挑型钢后端可拆卸锚固体系有一些限制条件,在施工应用中必须进行严格核对并计算脚手架荷载以及悬挑型钢后端反力,悬挑型钢后端反力不得超过抗拔容许荷载,以确保悬挑脚手架安全。5.1保证条件5.1.1 采用本文标准后端可拆卸锚固体系是,在脚手架立杆最大荷载作用下计算的悬挑型钢后端锚固点的上拔反力不得超过25kN(详见后文计算。5.1.2 锚固体系使用的材料必须符合

16、4.1.3条及4.1.4条的规定。5.1.3 脚手架架体小横杆、大横杆、立杆、悬挑型钢、楼面边局部承压经及楼板结构反弯承载力经过计算均满足规范要求。5.2一般条件5.2.1 脚手架为应用最广泛的装修脚手架。5.2.2 脚手架使用荷载考虑2层装修荷载,每层荷载为2.0kN/m2。5.2.3 悬挑型钢后端第一锚固点(靠脚手架侧距楼板边的距离至少为悬挑钢梁悬挑段长度的1.25倍。5.2.4 脚手架立杆横距为1m或1.2m。脚手架立杆纵向间距不得大于1.8m。5.2.5 脚手架立杆的横距及纵距应通过使用材料规格(如壁厚及荷载进行计算(要保证小横杆、大横杆的强度和挠度符合容许值,还要保证立杆的强度和稳定

17、性满足要求。,并结合柱网跨度、楼面梁分布等实际情况综合确定。5.2.6 对于一些特殊部位例如悬挑长度较大的部位、建筑物阴阳角还应该进行专门的细化设计,本文仅供参考。5.2.7 脚手架步距按照1.8m搭设。5.2.8 竹排片按照每层铺设考虑,外立面防护按照每步2道栏杆、安全网全封闭设置。5.2.9 脚手架内挡空隙按照200mm设计,内挡防护按照规范设置。5.2.10 楼板厚度120mm180mm,如果楼板厚度小于120mm应采取加固措施。5.2.11 钢管为直径48mm,壁厚2.753.5mm的普通碳素钢管。5.2.12 如有必要,楼面边梁及楼板应进行验算。5.3普通悬挑脚手架常规设计参考(参数

18、值5.3.1 普通悬挑脚手架断面简图悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算,悬出端C受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点,L为m的1.25倍。普通悬挑脚手架悬挑型钢计算简图如图5.3.1型钢悬臂单跨梁计算简图, 图5.3.1 型钢悬臂单跨梁计算简图5.3.2 装修脚手架,钢管采用482.75,脚手架横距1000mm,纵距1800mm,型钢采用18#工字钢,架体高度19.8m。脚手架立杆轴力取不组合风荷载的作用10.84kN(大于组合风载值,经计算,小横杆的强度=156.3N/mm2(满足要求,18#工字钢的强度=95.04N/mm2,整体稳定强度=108.73N/mm2,最大挠度

19、Vmax=9.93mmv= 11.2mm(满足要求,按照1.25倍悬挑长度,支座反力RA=32.28kN;RB=-9.84kN,其余均满足要求。5.3.3 装修脚手架,钢管采用483.5,脚手架横距1200mm,纵距1800mm,型钢采用20#工字钢,架体高度19.8m,脚手架立杆轴力取不组合风荷载的作用12.65kN,经计算,小横杆的强度=186.0N/mm2(满足要求,20#工字钢的强度=97.57N/mm2,整体稳定强度=111.617N/mm2,最大挠度Vmax=8.2886mmv= 12.8mm(满足要求,按照1.25倍悬挑长度,支座反力RA=37.58kN;RB=-11.28kN,

20、其余均满足要求。6悬挑型钢后端锚固体系验算以下验算均按照1套单件式悬挑型钢锚固体系,后端的第2套作为安全储备。6.1普通螺栓验算(单根16mm杆轴方向受拉承载力按下列公式计算N =d4f式中:d e螺栓在螺纹处的有效直径,可近似取14mm;f 普通螺栓抗拉强度实际值,取170N/mm2。经计算N =26169.5N=26.2kN2根M16螺栓可共同承受约52.4kN6.2M16螺栓与钢板穿孔塞焊焊缝强度验算(单根按照正面角焊缝(作用力垂直于焊缝长度方向进行计算 =Nh l f则N f h l式中h 角焊缝计算厚度,可取0.7h ,h 为焊脚尺寸,取8mm; 根据规范,按直接承受动力荷载的结构,

21、 =1.0;f 角焊缝的强度设计值,取160 N/mm2;l 角焊缝计算长度,取34.3mm(实际焊缝长度减去2h 。N通过焊缝形心的拉力经计算N30732.8N=30.7kN2根M16螺栓的焊缝可共同承受约61.4kN。6.3螺杆强度(单根剔除螺纹加工影响,螺杆净截面积按照直径14考虑,则:N153.9210=3231.9N=32.3kN2根螺杆可共同承受64.6kN。6.4636角钢承载力验算6.4.1 636角钢受力简图如图6.4.1紧固角钢受力简图。 图6.4.1 紧固角钢受力简图6.4.2 角钢弯曲拉应力验算角钢中点弯矩M=角钢中点横截面最大拉应力 =f则 f 因此N 式中 fQ23

22、5 钢抗拉强度设计值，取 215 N/mm2； W 636 角钢抗弯截面模量，取 6.0cm3； l角钢跨度，为 160mm。 经计算 N32250N32.25kN 6.4.3 角钢挠度计算 荷载取 Nmax32.25kN，挠度按下式计算。 f = N l 48EI 式中 E钢材的弹性模量，E206000 N/mm2； I截面惯性矩，取 27.12 cm4； 经计算f =0.04926mm，可见角钢挠度是很小的，由于是临时加固构件，可不考虑挠度的 影响。 6.4.4 角钢弯曲压应力验算 查表Z 1.78cm 则y W 6.31.784.52cm = 15.24 cm3； = 84.65 N/m

23、m2f 角钢中点横截面最大压应力 6.4.5 抗剪验算 由于角钢截面不是对称截面，其横截面的剪应力分布比较复杂，从安全角度近似考虑横截 面的平均剪应力是最大剪应力的 0.5 倍，即0.5 则N f A 式中f Q235 钢材抗剪强度设计值，取 125 N/mm2； A636 热轧等边角钢横截面积，为 728.8 mm2 。按螺栓孔内侧横截面面积约为 620.8mm2； 经计算 N77600N77.6kN 螺杆孔螺帽位置剪切横截面积约为 339.3mm2（取安全值孔内表面积） 经计算单根螺杆处可承受剪切拉力 N59375.8N59.38kN 可见角钢抗剪完全能满足要求。 6.5 楼板抗冲切验算

24、= = N f A ，则抗剪验算按下式计算。 11 6.5.1 楼板受冲切承载力的计算简图如图 6.5.1 板受冲切承载力计算示意图。 图 6.5.1 板受冲切承载力计算示意图 6.5.2 楼板受冲切承载力按照下式计算（按不配置箍筋或弯起钢筋板计算） F (0.7 f + 0.15 , u h 公式中的系数 ，按照下列两个公式计算，取其中较小值。 = 0.4 + = 0.5 + 1.2 h 4u 式中F 局部荷载设计值（埋件钢板反力设计值） ； 截面高度影响系数，h800mm，取 1.0； f 混凝土轴心抗拉强度设计值，按照 C30，取 1.43 N/mm2； , 临界截面周长上两个方向混凝土

25、有效预压应力按长度的加权平均值， 其值宜控制 在 1.03.5 N/mm2 范围内，可计算或按照较小值取值； u 临界截面周长； h 截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值； 局部荷载作用面积形状的影响系数； 临界截面周长与板截面有效高度之比的影响； 局部荷载作用面长边与短边尺寸的比值；不宜大于 4，比值小于 2 时取 2； 板柱结构中柱类型的影响系数，按照中柱取值， = 40； 当楼面板厚为 100 时（混凝土标号按 C30） ，经计算F 不宜大于 49333.92N，即 49.33kN。 在计算中所有参数均按照保守取值。 随着楼板厚度增加，可有效增加抗冲切容许荷载。 6.5.3 楼板的反弯验算要根据锚固体系的布置并结合结构设计进行综合考虑计算， 本文不再 论述。 6.6 验算结论 经过 6.1 节6.5 节的各项验算可以看出，由角钢抗弯承载力控制的上拉荷载是该锚固体系 的控制因素，即要控制脚手架荷载在型钢后端锚固体系所产生的上拉反力不得超过 32.25kN， 后端的 2 套锚固体系中的 1 套作为安全储备，另外根据脚手架安全技术规范，考虑多个钢筋拉 12