[QC成果]悬挑结构上搭设悬挑脚手架施工技术.ppt

1,山东XXXX集团有限公司 沂南县XXXX中心楼项目部QC小组 二O一O年三月,研究采用在悬挑结构上搭设 悬挑脚手架的技术,2,目 录,一、简介 二、选择课题 三、设定目标 四、提出各种方案并确定最佳方案 五、制定对策 六、按对策实施 七、确认效果 八、标准化 九、总结与今后打算,3,一、简 介,（一）QC小组概况表,制表：XXX 日期：2009年9月1日,表1,4,（二）工程简介,沂南县XXXX中心楼工程，位于临沂市沂南县XX路XX号。总建筑面积7033平方米，框架结构，总高度32.8米，层高：一层5.5米，二层4.4米，三至七层为3.8米，机房2.7米。楼东西两侧外悬挑3.1米，最大柱距9米。 质量目标：创“沂蒙杯”奖工程； 安全文明施工目标：创“市级安全文明优良工地”。,5,二、选择课题,（一）问题的提出 本工程建在原有的东西两侧办公楼之间，并与之相连接。形成一座中间高，两边低的XXXX中心楼。由于基础设计和建筑设计的要求，新建楼的东西两侧均悬挑出3.1 m（图2-1）。以满足基础结构设计和建筑设计的要求。 施工时，需要在楼的东西两侧搭设悬挑脚手架。在这样的大悬挑结构上搭设悬挑脚手架,建筑结构能安全吗？怎样搭设才能保证建筑结构安全，满足施工需要？,6,新建楼与原建楼连接（效果图）,新建楼,原建楼,原建楼,侧面建筑结构悬挑,侧面建筑结构悬挑,7,新建楼与原建楼连接示意图（剖面图）,8,（二）确定课题,为此，2009年3月7日我们QC小组召开会议进行了讨论。为能在大悬挑结构上搭设悬挑式脚手架，满足施工要求，符合安全标准、规范的要求。保证施工、建筑结构的安全，为创“市级安全文明工地”和创“沂蒙杯”奖工程打好基础。我们决定对此开展QC小组活动。 我们查阅了有关悬挑脚手架的设计资料，未见有在大悬挑结构上搭设悬挑脚手架的设计资料。我们决定依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）、钢结构设计规范（GB50017-2003）、混凝土结构设计规范（GB5001-2002）等对悬挑式脚手架的悬挑承力架进行设计，对建筑结构能否承载悬挑式脚手架进行复核。,9,悬挑式脚手架承力架的设计,计算：XXX 审核：XXX 制表：XXX 日期：2009年3月8日,表2,10,建筑悬挑式结构承载力复核（计算简图）,11,建筑悬挑结构承载力复核（计算结果）,钢梁作用在建筑结构上的力： RB=43.86KN RC=18.54KN（图2.4） 1、对7502008100边梁各项计算、验算、复核结果：（图2.5、图2.6、图2.7） （1）局部受承载力：43.86KNFL= 112.5KN （满足）； （2）抗弯承载力： MU=351.75KNmM=278.995KNm （不满足）； （3）抗剪承载力： V=173.7KN V=236KN （满足）； 2、对7504002750挑梁各项计算、验算、复核结果：（图2.8、图2.9） （1）抗弯承载力： MU= 522.28KNm M=1301KNm （满足）； （2）抗剪承载力： V= 198.45KN V= 668 KN （满足）； 3、RC对板的作用力，经验算板的承载力不满足要求。,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,12,结 论,经过设计、验算、复核：不能用挑梁式的方法在建筑结构上搭设悬挑式脚手架（图2.2）。 我们决定开展以研究采用在悬挑结构上搭设悬挑式脚手架的技术为课题的QC小组活动。用QC方法解决搭设悬挑脚手架的问题。,13,三、设定目标,（一）在悬挑建筑结构上搭设悬挑式脚手架，建筑悬挑 结构安全，满足标准、规范要求，满足施工要求。 （二）创“临沂市安全文明优良工地”； （三）创“沂蒙杯”奖工程。,14,四、提出各种方案，并确定最佳方案,（一）提出各种方案 围绕课题，用头脑风暴法，突破思维定势，进行创造性思维，以达到目标为目的，以改变常规的悬挑脚手架的设计和搭设方法入手，提出了各种方案： 方案1：设拉杆、撑杆，分散悬挑式脚手架对建筑结 构的作用力； 方案2：变更结构设计，提高建筑悬挑结构的承载 力； 方案3：支撑悬挑钢梁的建筑结构边梁下的支撑和模 板不拆除，或拆除后再进行顶撑。,15,（二）对各种方案进行分析、比较、选择,1、方案1： 设拉杆、撑杆分散悬挑式脚手架对建筑结构的作用力。 设拉杆、撑杆分散悬挑式脚手架对建筑结构的作用力，支承在建筑结构上的钢梁两处铰接，和一处拉、撑形成超静定结构，能使钢梁受力均匀，充分利用钢梁的承载力，且抵抗破坏能力强，安全性好。因此不考虑简支的情况。,16,悬挑形式和主要特点（A、挑拉式）,承力架采用挑梁与挑梁前端 的斜拉杆构成正三角形结构；挑 梁在支座内为两个铰链连接。 挑梁结构为一次超静定结构； 挑梁与斜拉杆的受力，通过A点 的变形相容等条件求得。,挑拉式,主要特点,17,悬挑形式和主要特点（B、挑撑式）,挑撑式,主要特点,承力架采用挑梁与挑 梁前端的斜撑杆构成正三 角形结构；挑梁在支座内 为两个铰链连接，承力架 结构为一次超静定结构； 挑梁与斜撑杆的受力， 通过A点的变形相容条件求 得。,18,悬挑形式和主要特点（C、撑拉式）,撑拉式,主要特点,承力架采用挑梁与挑梁 前端的斜拉杆和斜撑杆构 成两个正三角形结构； 挑梁在支座内为两个铰 链连接，承力架结构为二 次超静定结构； 挑梁与斜撑杆的受力， 通过A点的变形相容等条件 求得。,19,设计计算依据,用梁的变形几何方程、物理关系和静力学推导出拉、撑杆受力NX 的公式。用以计算建筑结构、悬挑承力架的受力。 NX=,0.125qa(4a2b-b3+3a)+N1a2b+N2abc+a3+0.5c2(3a-c),a2(b+a)+3EIL/EXAsina,a、挑拉式 选用18a槽钢、15.5钢丝绳 NX=10.58KN RB=23.27KN RC=7.27KN HC=4.08KN b、挑撑式 选用 16a槽钢、2483.5钢管 NX=16.6KN RB=11.47KN RC=1.52KN HC=6.27KN,依据标准、规范对悬挑承力架设计计算，对建筑悬挑结构的承载力验算、复核。建筑结构承 受荷载扣除边梁与挑梁上的的加气砼砌块墙及墙面与地面的装饰装修荷载。,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月8日,20,方案1：A、用挑拉式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析、判断。,a、悬挑承力架结构设计计算,计算简图,计算结果,18a槽钢挑梁、螺栓固定支座，15.5钢丝绳拉结，各项 计算、验算结果（图4.5）： 1、经计算20m高脚手架立杆作用在钢梁上的设计荷载及支座 反力（图4.6）：N1=N2=12.66KN；RB=23.27KM RC=7.27KN HC=4.08KN 2、钢梁的内力：M=10.8KNm； 3、钢梁抗弯承载力：=72.74N/mm2f=205N/mm2 （满足） 4、钢梁抗剪承载力：=14.54N/mm2fV=125N/mm2 满足） 5、钢梁整体稳定：M=135.4N/mm2205N/mm2 （满足） 6、钢梁挠度：max=0.68mm=3.88mm （满足） 7、支座螺栓拉结：取169.1 （满足）,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,结论：以上设计的挑拉式悬挑承力架满足承载力的要求。,21,方案1：A、用挑拉式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析、判断。,b、悬挑结构对挑拉式悬挑脚手架的承载力复核（边梁）,计算简图,计算结果,钢梁作用在本层建筑结构上的力： RB=23.27KN RC=7.72KN HC=4.08KN （图4.7） 1、对7502008100边梁各项计算、验算、复核结 果：(图4.8、图4.9、图4.10) （1）局部受压承载力：23.27KNF=102KN （满足） （2）抗弯承载力：Mu=239KNmM=278.99KNm（满足） （3）抗剪承载力：V=118.06KNV=236KN （满足） 2、RC对板的作用力，经验算承载力满足要求。钢丝绳 作用在上层建筑结构上的力： 垂直分力RA=9.77KN 水平分力HA=4.08KN 均小于及等于对本层建筑结构所作用的力，本层结构 承载力满足，所以上层结构承载力也满足。,结论：经验算并复核，建筑悬挑结构边梁满足对挑拉式悬挑脚手架的承载力。,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,22,方案1：A、用挑拉式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析、判断。,b、悬挑结构对挑拉式悬挑脚手架的承载力复核（挑梁）,计算简图,计算结果,3、对7504002750挑梁各项计算、验 算、复核结果 (图4.11、图4.12) ： （1）抗弯承载力： Mu=343.17KNm1310KNm （满足） （2）抗剪承载力： V=134.26KNV=668KN （满足）,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,结论：经验算并复核，建筑悬挑结构挑梁满足对挑拉式悬挑脚手架的承载力,23,方案1：B、用挑撑式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析判断。,a、悬挑承力架结构设计、计算,计算简图,计算结果,1、16a槽钢挑梁、螺栓固定支座，2483.5钢管顶撑。 各项计算、验算结果： （1）经计算20m高脚手架立杆作用在钢梁上的设计荷载： N1=N2=12.66KN RB=11.47KN RC=1.52KN HC=6.27KN (图4.13、图4.14) （2）钢梁的内力：MD=2.844KNm； （3）钢梁抗弯承载力：=25.68N/mm2f=205N/mm2（满足）； （4）钢梁抗剪承载力：=10.15N/mm2fV=125N/mm2 （满足）； （5）钢梁整体稳定：=37.3N/mm2f=205N/mm2 （满足）； （6）支座螺栓拉结：取149.1（满足）； 2、顶撑钢管 （1）2483.5钢管的稳定：=155.7N/mm2f=205N/mm2 （满足） （2）顶撑钢管扣件抗滑承载力，双扣件12KNN=8.3KN（满足）。,结论：以上设计的挑撑式悬挑承力架满足承载力的要求,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,24,方案1：B、用挑撑式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析判断。,b、悬挑结构对挑撑式悬挑脚手架的承载力复核（边梁）,计算简图,计算结果,1、由于挑拉式悬挑承力架使建筑结构承 受的最大力大于及等于挑撑式使建筑结 构承受的最大力： 边梁(挑拉式)q=29.15KN/m大于边梁(挑 撑式)q=23.9KN/m 2、板（挑拉式）RC=7.72KN大于板（挑撑式）RC=1.52KN 因此建筑结构对挑拉式脚手架的承载力 满足要求，对挑撑式也满足要求。,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,结论：经验算并复核，建筑悬挑结构边梁满足对挑撑式悬挑脚手架的承载力。,25,方案1：B、用挑撑式搭设悬挑脚手架， 对脚手架的设计及建筑结构的安全分析判断。,b、悬挑结构对挑撑式悬挑脚手架的承载力复核（挑梁）,计算简图,计算结果,挑梁(挑拉式)p=118.06KN大于挑梁(挑撑 式) p=96.78KN; 挑梁(挑拉式)q=9 KN/m等于挑梁(挑撑式) q=9 KN/m。 因此建筑结构对挑拉式脚手架的承载力 满足要求，对挑撑式也满足要求。,结论：经分析比较，建筑悬挑结构满足对挑撑式悬挑脚手架的承载力。,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月9日,26,方案1：C、用撑拉结合式搭设悬挑脚手架的分析判断。,经分析用挑拉式与挑撑式在建筑结构上搭设悬挑式脚手架可满足 建筑结构的安全要求，撑拉结合式是这两种形式的结合，也能满足建 筑结构的安全要求。但是撑拉结合式所使用的构配件比挑拉式和挑撑 式多，在用料、制作、搭设上不如挑拉式和挑撑式经济，因此不采用 撑拉结合式搭设悬挑脚手架。,27,方案2：变更结构设计，提高建筑结构的承载力,由于挑拉式和挑撑式悬挑脚手架能将悬挑脚手架对建筑结构的作 用力进行分散，使建筑结构满足承载力的要求，而结构变更要涉及到 各方面且不经济，因此不采用变更结构设计的方案。,28,方案3：对支撑悬挑脚手架的建筑结构边梁下的 模板和支撑不拆除或拆除后再进行顶撑,由前面计算可知，在边梁下设置与挑撑式相同的钢管撑杆可满足 结构对脚手架的承载力。但悬挑承力架则应采用前面设计的20挑 梁，使用 20的槽钢作为悬挑梁，经核算与挑撑法和挑拉法比较是 不经济的。且由于不拆除模板或拆后再顶撑，将对后续的施工造成一 定的影响，所以不采用此方案。,29,结 论,经分析、比较，确定选择挑拉式和挑撑式搭设悬挑脚手架的方案进行模拟实验，测试其技术性能和进一步分析论证，以确定最佳方案。,30,过 程 (一组活动),（三）模拟实验，确定最佳方案,3月16日至3月29日，由XXX、XXX负责组织对 挑拉式和挑撑式悬挑脚手架在二层楼面的北侧进行了 两跨的试搭设。,31,过 程 (一组活动),1、对挑拉式悬挑承力架的模拟实验,搭设完成后，进行检验发现：与悬挑钢梁前端和建筑结构拉结 的钢丝绳的受力状态与设计设定的状态有着明显的不符。因钢丝绳 连结端的屈曲余量、锚固位置和锚环的变形，虽然采用了花蓝螺栓 进行了张拉，但张拉的程度，松弛和绷紧不一致，而设计的状态是 通过钢丝绳对悬挑梁的拉结，使悬挑承力架成为一次超静定结构， 通过结构的变形相容等条件将作用在悬挑梁上的力传递到各支点和 相邻的楼层上，以满足结构的承载力。 为此我们进行了如下分析和判断。,32,钢丝绳张拉程度对悬挑架产生作用的分析,计算：XXX 审核：XXX 制表：XXX 日期：2009年3月30日,表3,33,钢丝绳张拉程度对悬挑架产生作用的判断,钢丝绳拉力的大小（绷紧与松弛），影响力的传递、槽钢、拉结件的 大小。由于钢丝绳的受力状态难以确定是否处于设计设定的状态，因此 力的分配和传递数量就无法确定。即使钢梁支撑在建筑结构上的一端为 铰支，可让钢丝绳（1根）完全受力，但对于使用两根以上的钢丝绳对整 个悬挑脚手架的拉结，会因为各钢丝绳的拉紧程度不一致，使钢丝绳的 受力大小不一致，从而对力的分配和传递不一致，进一步分析有：a、钢 丝绳与构件拉结点定杆的偏心的问题使构件受力时扭转；b、连接端钢丝 绳弯曲半径过小受力时容易出现断丝等。因此用钢丝绳拉结只能作为加 强结构安全的辅助措施。不能参与架体的受力计算，对于复核本悬挑结 构需明确求得力的分配、传递大小的情况下更是如此。因此不能采用挑 拉式悬挑承力架。,34,2、对挑撑式悬挑承力架的模拟试验,搭设完成后，进行了检验。挑撑式悬挑承力架对建筑结构的作 用与设计设定的状态基本相符，能明确地进行力的分配和传递， 但杆件节点的连结和支座的支承应符合设计设定的状态，对节点 连结和支座支承要处理好。为此我们进行了如下分析和判断。,35,钢管斜撑杆支撑程度的作用分析,表4,计算：XXX 审核：XXX 日期：2009年3月30日,36,钢管斜撑杆支撑程度的作用判断,影响构件受力和力的分配、传递有两方面的原因： 1、撑杆与槽钢铰接节点、楼面固定铰支座的连接顶紧程度； 2、槽钢与支座的支承紧密程度。 这两个原因都可以在施工过程解决。因此，此方案可行，采 用挑撑式搭设悬挑脚手架。,确定的最佳方案为： 在悬挑结构上采用挑撑式搭设悬挑脚手架。,37,五、制定对策,未绘制节点详图； 支座预埋件设计成 形； 槽钢受力节点处未设计加劲肋； 斜撑杆与槽钢连接节点设计不合理； 斜撑杆长度超过4m，未在其中部加设约束杆件。 满足不了计算的承载能力，造成力的分配达不到设计要求,槽钢的尺寸不符合设计要求,主要为壁厚不够； 锚固 钢筋用螺纹钢代替；将设计的锚固螺栓改为 形锚 固钢筋。 影响构件受力和力的传递使建筑结构受力达不到设计要 求，构件变形和失稳。,预埋件位置、标高、平整度偏差大； 标高、平整度偏差主要影响构件的受力和力的传递。,悬挑钢梁与撑杆在建筑结构上的支点处支撑不严； 钢梁在支座处锚固不紧密； 撑杆与钢梁连接节点处的卡子未卡紧。 影响受力性能、力的传递和承力架的安全。,悬挑承力架上的脚手架安装时，混凝土强度未达到 15MPa；未按要求进拉结。 影响脚手架和建筑结构的安全。,脚手架上超载；支承悬挑脚手架的建筑结构的混凝土 强度未达到100%时，将梁底、板底模板拆除。 影响脚手架和建筑悬挑结构的安全。,悬挑承力架结构设计,悬挑承力架构配件制作,预埋件安装,悬挑承力架构件安装,悬挑脚手架搭设,悬挑脚手架使用,在悬挑结构上用挑撑法搭设悬挑脚手架,悬挑脚手架设计施工使用与建筑支承结构承载力满足标准规范要求安全可靠,原因,原因,原因,原因,原因,原因,对策,对策,对策,对策,对策,对策,设计、搭设、使用过程,预测实施过程可能出现影响建筑悬挑结构和脚手架安全的问题和风险,分析产生问题和风险的原因和对策,目标,（一）作在悬挑结构上用挑撑法搭设悬挑脚手架实施过程决策程序图（PDPC 图）,制图：XXX 日期：2009年3月31日,38,（二）作对策表（1）,表5,制图：XXX 日期：2009年3月31日,39,（二）作对策表（2）,表5续,制图：XXX 日期：2009年3月31日,40,（二）作对策表（3）,表5续,制图：XXX 日期：2009年3月31日,41,六、对策实施（一）,2009年4月5日至2009年8月20日对制定的对策进行了实施。,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6,42,六、对策实施（二）,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6续,43,六、对策实施（三）,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6续,44,六、对策实施（四）,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6续,45,六、对策实施（五）,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6续,46,六、对策实施（六）,制表：XXX 日期：2009年8月25日,表6续,47,七、确认效果,通过对对策措施的实施，解决和避免了在过程决策中预测的问题 和风险。悬挑承力架的设计、施工满足了质量要求。 4月25日根据悬挑承力架安装的质量