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文档简介

双管立杆双排钢管脚手架在工程中的应用随着建筑业的迅速发展和城镇化进程的加快,全国各大、中、小城城市兴建了越来越多的高层建筑,高层建筑成为城市建设的主流。在工程施工中,单管落地式双排钢管脚手架因容许搭设高度的限制,不能满足施工的要求。例如,浙江台州地区,基本风压500N/m2,当施工场地为地城市郊区,地面粗糙度为B类,立杆纵距1.5m,立杆横距1.05m,步距1.8m,连墙件竖向间距×水平间距=层高×4.5m,竹笆板脚手板层层铺设,踢脚杆、栏杆层层设置,外侧用密目式安全立网全封闭的外脚手架(作为在结构主体施工阶段作临边防护用、在外墙装饰装修施工阶段作操作平台用,每层装修荷载2KN/m2,同时作业层数2层),脚手架架体搭设高度大约在28m至29m之间,不超过30m。这时,除可采取分段悬挑或卸载措施外,还有一种有效的方法,就是采用双管立杆,工程实践证明,架体高度在一定范围内(50m以内)时是安全的,满足工程施工要求。当脚手板采用竹笆板时,双管立杆脚手架构造作法如下。一、双管立杆体系采用横杆混合承重方式,内部大横杆与小横杆用直角扣件(或旋转扣件)连接,小横杆用直角扣件与与双管立杆中的一根立杆(被连接的立杆称为主立杆,另一根称为副立杆),两侧大横杆都用直角扣件与双管立杆的两根立杆连接。横杆混合承重方式受力分析:脚手板和施工荷载大部分由小横杆承担,小横杆把荷载传给立杆,传力直接,但小横杆只与其中一根立杆(主立杆)连接,所以本步架内的荷载绝大部分由主立杆承受,副立杆受力很小,传力不均衡,对此作如下改进:相邻步架的小横杆分别与双管立杆中的为主、副立杆用直角扣件连接,这样,两根立杆在总体上受荷均衡。二、上部单立杆与双管立杆的连接有两种方式:对接式和搭接式。对接式:单立杆与双管立杆中的主立杆用直角扣件连接(也就是双管立杆中的主立杆沿竖轴线搭设到顶)。搭接式:上部单立杆与下部双管立杆的两根立杆用不少于3只旋转扣件搭接。对接式受力分析:对接式上部单立杆把荷载先传给双管立杆中的主立杆。传力不均衡,为使传力均衡合理,改进如下:每步架内双管立杆的两根立杆用不少于2只旋转扣件连接(这样两根立杆便可以共同工作)。由于旋转扣件长度的限制,双管立杆中的为主、副立杆只能有一根与大横杆(纵向水平杆)用直角扣件连接。搭接式受力分析:上部单立杆传来的荷载由下部双管立杆中的主、副立杆平均分担。受力均衡,但上下立杆采用旋转扣件搭接,旋转扣件抗滑承载力小(旋转扣件抗滑承载力极限值10KN,设计值8KN),可靠性和安全性差。实际施工中,最常用的是横杆混合承重方式和对接式的双管立杆构造。以下是一个双管立杆脚手架设计的实例。双管立杆脚手架设计实例一工程采用双管立杆双排钢管脚手架,搭设高度46.95M,具体搭设如下:架体下部36m(标高-0.300至+35.700)为双管立杆,上部10.95m为单管立杆,立杆纵距la=1.2m,立杆横距1.05m,步距1.8m,连墙件竖向间距×水平间距=层高×3.6m,钢管外径与壁厚φ48×3.5,该架体在结构主体施工阶段作临边防护用,在外墙装饰装修施工阶段作操作平台用,每层装修荷载2KN/m2,同时作业层数2层,施工总荷载4KN/m2,脚手架采用竹笆板,踢脚杆、栏杆和脚手片层层设置,纵向水平杆置于小横杆(横向水平杆)之上,建筑物结构型式为框架,用密目式安全立网全封闭脚手架。主立杆沿竖轴线搭设到顶,辅立杆与主立杆之间的中心距不大于200mm,主、辅立杆中的一根用直角扣件与纵向水平杆连接,每步架内双管立杆的两根立杆用不少于2只旋转扣件连接;小横杆(横向水平杆)设于双立杆之间,相邻步架的小横杆分别与双管立杆中的主、副立杆用直角扣件连接。构造图如下:施工地区基本风压500N/m2,城市郊区,地面粗糙度为B类。φ48×3.5钢管特性:截面积A=489mm2,截面模量W=5080mm3,回转半径i=15.8mm,每米重标准值38.4N/m,抗弯强度设计值f=205N/mm2。各种构配件自重标准值:竹笆板84N/m2,对接扣件18.4N/个,直角扣件13.2N/个,密目式安全立网5N/m2(密目式安全立网按1.8×6m网重30N计算,即30/(1.8×6)=2.78N/m2,考虑到安全网上可能存留一些建筑杂物,取5N/m2计算)。施工荷载2KN/m2×2=4000N/m2,基本风压Wo=500N/m2(1)主立杆稳定性①双管立杆脚手架每米立杆结构自重标准值gk'计算单管立杆双排钢管脚手架每米立杆结构自重标准值0.1161KN/m(查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001附录A表-1)。副立杆每步与纵向水平杆相交处用直角扣件扣牢,每6m用对接扣件扣牢,增加的副立杆每米自重为(13.2+38.4×1.8+1.8/6×18.4)/1.8=48.8N/m=0.0488KN/m。gk'=0.1161+0.0488=0.1649KN/m②主立杆结构自重标准值NG1K主、副立杆荷载分配:主、副立杆分别承担脚手架结构自重的65%、35%,活荷载均由主立杆承受。NG1K=【(46.95-24)×0.1161+0.1649×24】×65%=4.30KN③主立杆构配件自重标准值NG2K双管立杆24m和单管立杆22.95m分别折合成层数24/1.8=13层,22.95/1.8=13层NG2K=【(0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×24×0.005)+(0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×22.95×0.005)】×65%=4.19KN,式中4为外立杆两道栏杆、一道踢脚杆和一道竹笆板支承杆的钢管根数和。④密目式安全立网双管立杆双排钢管脚手架挡风系数φ36m以下敞开式双管立杆脚手架挡风系数φ2=1.2An2/(la·h)=1.2(la+2h+0.325la·h)·d/(la·h)=1.2(1.2+2×1.8+0.325×1.2×1.8)×0.048/(1.2×1.8)=0.1467密目式安全立网网目密度2300目/100cm2,每目孔隙面积约为Ao=1.3mm2,安全立网挡风系数φ1=1.2(10000-2300×1.3)/10000=0.841φ=φ1+φ2-φ1·φ2×0.1467/1.2=0.8849⑤验算长细比k=1,μ=1.5,λ=lo/i=kμh/i=1×1.5×1800/15.8=171<[λ]=210,可k=1.55,μ=1.5,λ=lo/i=kμh/i=1.55×1.5×1800/15.8=197.4,φ=0.185⑥风荷载设计值产生的弯距Mw场区粗糙度B类,场面处风压高度变化系数μz=1,风荷载体型系数μs=1.3φ=1.3×0.8849=1.15Mw=0.85×1.4×(0.7×1×1.15×0.5)×1.2×1.82×0.1=0.186KN·m⑦主立杆稳定性组合风荷载时:立杆段轴向力设计值N=[1.2×(4.30+4.19)+0.85×1.4×0.5×1.05×1.2×4]×1000=13187NN/(φA)+Mw/W=13187/(0.185×489)+0.186×1000000/5080=182N/mm2<205N/mm2,满足要求不组合风荷载时:立杆段轴向力设计值N=[1.2×(4.30+4.19)+1.4×0.5×1.05×1.2×4]×1000=13716NN/(φA)=13716/(0.185×489)=152N/mm2<205N/mm2,满足要求(2)单管立杆(上部22.9595m高部分)稳定性①风荷载设计值产生的弯距Mw敞开式钢管脚手架挡风系数φ2=0.099(查JGJ130-2001附录A表A-3),密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数φ=φ1+φ2-φ1·φ2/1.2=0.841+0.099-0.841×0.099/1.2=0.871,脚手架风荷载体型系数μs=1.3φ=1.3×0.871=1.132离地24m高处风压高度变化系数μz=1.3风荷载标准值Wk=0.7×1.3×1.132×500=515N/m2Mw=0.85×1.4Wk·la·h2/10=0.85×1.4×515×1.2×1.82/10=238N·m②脚手架结构自重标准值NG1KNG1K=0.1161×22.95=2.66KN③构配件自重标准值NG2KNG2K=0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×22.95×0.005=3.22KN④立杆稳定性组合风荷载时:立杆段轴向力设计值N=1.2×(2.66+3.22)+0.85×1.4×0.5×1.05×1.2×4=10KNN/(φA)+Mw/W=10×1000/(0.185×489)+238×1000/5080=157.4N/mm2<205N/mm2,满足要求不组合风荷载时:立杆段轴向力设计值N=1.2×(2.66+3.22)+1.4×0.5×1.05×1.2×4=10.58KNN/(φA)=10.58×1000/(0.185×489)=117N/mm2<205N/mm2,满足要求(3)连墙件离46.95m高处风压高度变化系数μz=1.64,风荷载产生的轴向力设计值Nw=1.4×0.7×1.64×1.132×500×2.9×3.6=9497N,连墙件轴向力设计值N=Nw+No=9497+5000=14497N连墙件φ48×3.5钢管计算长度取1000+200+120=1320,λ=1320/15.8=84,查JGJ130-2001附录C,得稳定系数φ=0.698N/(φA)=14497/(0.698×489)=42.5N/mm2<205N/mm2,连墙件稳定性满足要求连墙件采用一根φ48×3.5钢管与预埋在砼梁板结构中的短钢管用直角扣件连接外,两边各加一只直角扣件于连墙件钢管上与之顶紧,提高扣件的抗滑承载力,扣件抗滑承载力按2只计算,N=14.497KN<8×2=16KN,扣件抗滑承载力满足要求。(4)地基承载力基坑四周分层回填夯实后浇筑150mmC15砼,作为架体立杆基础,杆底垫宽200mm,厚50mm木板,可满足施工要求,计算过程略。上述计算中,取主立杆承受荷载的65%时安全的,理由见下。双立杆脚手架试验结果表明:1.用这种方式搭设高脚手架在一定范围内是可行的,它在构造上比悬挑脚手架简单;2.双管立杆脚手架的破坏特征(试验),均是上部单立杆失稳

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