【脚手架】高层建筑施工用脚手架综合知识培训.ppt

【脚手架】 高层建筑施工用脚手架综合知识培训,为满足结构施工和外装饰施工的需要，高层建筑施工时都需要搭设外脚手架。按照建筑结构和施工组织的不同；结构施工和外装饰施工可以采用同一架子，也可以采用不同的脚手架。,脚手架的种类有扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架和门式钢管脚手架等。 高层建筑外脚手架的构造形式应按工程特点和施工组织的要求选用，首先要满足施工的需要，同时还四角虑材料用量，搭拆难易，安全保障程度等，需综合考虑经技术经验比较后加以确定。 高层建筑施工用的外脚手架，常用的构造形式有悬挑式脚手架、附着升降式脚手架、悬吊式脚手架等。,第一节 悬挑式脚手架,一、悬挑式脚手架的构造 悬挑式脚手架是搭设在由正在施工的建筑物结构外缘挑出构件上的脚手架，其荷载最后全部传给建筑结构。,按悬挑构件的构造形式的不同，悬挑式脚手架分为斜拉式和下撑式。斜拉式是在由建筑结构伸出的型钢挑梁端部加钢丝绳斜拉，钢丝绳另一端固定到顶埋在建筑物内的吊环上，见图41a。下撑式悬跳脚手架是在跳梁端部下面加一斜杆支撑，见图4lb。在挑梁所耗的材料及挑梁的制作和安装、拆卸用工方面，斜拉式都远低于下撑式，但在使用方面斜拉式不如下撑式方便。,图4-2所示是一种三角式挑架的具体构造。挑梁由工字钢制作，挑梁的一端埋置在墙体结构的混凝土内，另一端利用螺栓与钢管制作的斜杆连接，斜杆下端焊接到混凝土结构中的预埋钢板上。 当结构中钢筋过密，挑梁无法埋入时，可采用预埋件，将挑梁与预埋件焊接。预埋件的锚固筋要采用锚塞焊，并由计算确定。 挑梁与结构的连接还可根据结构情况和工地条件采用其他可靠的形式。如利用连接杆件和连接螺栓与结构柱连接。,钢底梁用螺栓与挑架连接。底梁宜先在地面整体组装后利用塔式起重机吊装安装于悬挑三角架上，也可以分件吊至悬挑三角架上组装。 钢底梁安装后，在其上安装8槽钢的小横梁做为脚手架立柱的支座。槽钢小横梁与钢底梁的连接宜用可移动和可校正的压板方式固定，不宜用螺栓连接。在槽钢小横梁的槽钢槽口内电焊短钢管，做为脚手架立柱的定位销，如图4-3所示。,挑架间距视柱网而定，最大间距不宜超过6m。挑架上脚手架搭设的高度一般取410个楼层高度，最高不得超过25m。脚手架随建筑结构的升高，向上逐段搭设，下方不用的脚手架则逐段拆除。脚手架与建筑物外皮的距离为20cm。每3步架应设一道与建筑物拉结的杆件。 悬挑脚手架的另一种做法是在楼扳上预埋钢筋环，外伸的横向水平构件(钢管、型钢等)插入钢筋环内固定，在横向水平构件上搭设脚手架。架子的上部用钢丝绳和花篮螺丝与楼板拉结，或用斜钢管支撑在下层楼板上，如图4-4所示。,利用建筑物外墙上的窗口搭设的插口架，可视为悬挑脚手架的一种特殊形式。其做法是利用悬臂杆件插入窗口内，用双扣件与室内立柱连接，借助别杠与建筑物固定，如图45所示。,二、悬挑式脚手架的计算。 悬挑脚手架的计算包括脚手架的计算和下部钢底梁、挑架的计算。此处只介绍钢底梁与挑架的计算。 1钢底梁的计算 钢底梁承受上方脚手架立柱传来的集中荷载f和本身的自重。按简支梁计算，偏于安全，计算简图如图46所示。,(1)抗弯强度计算 钢底梁抗弯强度计算如下： （4-1） 式中 mx，my绕x轴和y轴的弯矩(对于工字截面，x轴为强轴，y轴为弱轴)(n mm)； wnx,wny对x轴和y轴的净截面抵抗矩(mm3)； 截面塑性发展系数：对于工字形截面105；对其他截面可按gbj17-88表521采用； f钢材的抗弯强度设计值(n/mm2)。,(2)抗剪强度计算 钢底梁抗剪强度计算采用公式(42)： （4-2） 式中v计算截面沿胶板平面作用的剪力(n)； s计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩(mm3)； i毛截面惯性矩(mm4)； tw腹板厚度(mm)； fv钢材的抗剪强度设计值(nmm2)；,(3)局部承压强度计算 钢底梁局部承压强度计算如下： (4-3) 式中 f集中荷载(n)； 集中荷载增大系数，此处10； lz集中荷载在腹扳计算高度上边缘的假定分布长度(mm)，按下式计算： lz=2hy (其中：a为集中荷载沿梁跨度方向的支承长度，hy为梁顶面至腹板计算 高度上边缘的距离，单位均为mm)。,(4)整体稳定验算 钢底梁整体稳定验算采用公式(4-4)： (4-4) 式中 mx绕强轴作用的最大弯矩(nmm)； wx按受压纤维确定的梁毛截面抵抗矩(m3)； b梁的整体稳定系数，按gbjl788附录一确定; f钢材的设计强度(nmm2)。,(5)挠度计算 钢底梁挠度计算如下： fmax = f1 + f2 (45) 式中 fmax钢梁最大挠度(mm)；,实例 钢底梁跨度为6m，上部有16排脚手架，脚手架立柱纵距为15m，横距为1m，脚手架步高18m，钢梁选用125号工字钢，计算简图见图47。,(1)荷载计算 每根立柱传下的荷载：f=14290n 梁自重：q0.3810n/mm2； ma=0 f(6000+4500+3000+1500)-rb6000+q(6000)28=0 rb = (2.14108+1.716)/6103 =3.6104 n ra = rb = 3.6104 n,(2)内力计算 qmax = ra = 3.6104 n mmax = ra6000/2-f(3000+1500)-0.3860002/8=4.19107nmm (3)验算 抗弯强度 查得x105，则 剪应力 查得i/s=216mm,tw=8则： 支座局部承压 设支座长度为30，hy= 13，则lz=a+2hy56，查得=1，则：,整体稳定性 查gbj1787附录-表13得b076 挠度 集中荷载引起的挠度为 f=l/250=6000/250=24mm 则ff。,2三角挑架的计算 三角挑架的计算简图如图48所示；,(1)内力计算 将斜杆简化成一根弹簧，则钢挑梁在荷载作用下产生的位移与弹簧支座反力产生的位移差，应等于斜杆的压缩距离在反力方向上的投影，于是得出： （4-6） 式中 p钢挑梁外端在荷载作用下产生的位移(mm)； 弹簧支座在外力作用下的变形模量(nmm)； nz钢梁外端支座的垂直分力(n)； 斜杆的压缩距离在反力方向上的投影(mm)， 式中 n斜杆内力(n)；,lc斜杆长度(mm)；,e斜杆的弹性模量(nmm2)； ac斜杆截面面积(mm2)； 斜杆与墙面夹角。,n=nz/cos 式中 f集中荷载(n)； f钢挑梁长(mm)； e阅跳梁的弹性模量(nmm2)； i钢跳梁的惯性矩(mm4)； l内侧的集中荷载与墙面的距离(mm)。,将上述各式代入式(46)得 (4-7) (4-8) (1) 验算挑梁拉弯强度 （4-9）,式中 n轴心拉力(n)； an钢梁截面面积(mm2)； mx,my绕x铀和y轴的弯矩(nmm)； wnx,wny对x轴和y轴的净截面抵抗矩(mm3)； 截面塑性发展系数，按gbj1788表521计算； f钢材的抗拉设计强度。,(3)钢挑梁埋入验算 钢挑梁埋入处的受力比较复杂,沿垂直方向的剪力由钢挑梁承受，平面内的弯矩由上部结构自重产生的压力与之平衡，故剪力与弯矩不会使钢挑梁产生水平位移，而轴向拉力则有可能使钢挑梁产生水平位移，故一般均在钢挑梁端部设置锚固件，锚固件多用短钢筋销入钢挑梁端部孔内，这种情况下一般验算锚筋的抗剪强度： （4-10）,若钢挑梁直接埋设有困难时(如钢筋过密或截面较薄)也可以先设预埋件，将钢挑梁焊于预埋件上。预埋件的计算按有关规定进行，并要计算钢跳梁与预埋件焊接的焊缝强度。,(4)钢挑梁嵌固端的混凝土局部承压的验算 在进行钢跳梁嵌固端的混凝土局部承压的验算时，其承压区的截面尺寸应符合下式要求(配置间接钢筋构件)： 式中 fl局部荷载设计值(n)； fc混凝土轴心抗压强度设计值(n/mm2)； aln混凝土局部承压净面积(mm2)； 混凝土局部承压强度提高系数；混凝土局部受压净面积(mm2)。,(5)斜杆的验算 强度 斜杆的强度验算按下面公式进行： (4-12),稳定性 斜杆的稳定性验弊按公式(413)进行： (4-13) 式中 n轴心受压的设计荷载(n)； a斜杆的截面面积(mm)； f钢斜杆的抗压设计强度(nmm2)； 轴心受压的稳定系数，按gbj17-88中的表512的截面分类查附录三采用。,斜杆焊缝验算 斜杆焊缝验算按下式进行： (4-14) 式中 n平行于焊缝长度方向的轴力，此处n=nz(n)； he角焊缝的有效厚度(mm)； lw焊缝的有效长度(nm)l 沿角焊缝长度方向的剪应力(n/mm2)； 角焊缝的抗剪设计强度(nmm2)。,实例 钢三角挑架简图见图48。图中l1500mm ，a=500mm ，b1000mm，h1500mm，钢挑梁选用i18工字钢，斜杆选用895水煤气管。,钢挑梁正应力为：,端部伸入混凝土500mm，锚筋220，则 混凝土局部承压验算： 6801041.51215500100=1.61107n，满足条件。,（3） 斜杆验算,正应力 稳定性 焊缝验算 焊缝厚度5mm，周长为893.1416=279.6mm,第二节 附着升降式脚手架,附着升降式脚手架是目前高层建筑中应用较多的一种，它是一种工具式脚手架可以重复使用，但使用中要注意安全。它主要用于剪力墙和框架结构。,一、 附着升降式脚手架的形式和工作原理 附着升降式脚手架是指不携带施工外模板的架体结构及附着支承结构、依靠设置于架体上或主体结构上的专用升降设备实现升降的施工外脚手架。按构造形式的不同有套管式、整体提升式、互升降式等多种形式。,1套管式附分升降式脚手架 套管式附着升降式脚手架的主要构件是一个套管升降架(图4-9）。每个升降架由外架(又称固定架)和内架(又称内套架或活动架)组成。外架是用直径较小的钢管焊接成的框架，高度一般为3个楼层高、宽1m左右，中间一段不设横向杆件。内架是用内径大于外架钢管外径的无缝钢管焊成的框架，高16m左右。内、外架钢管的具体规格应由计算确定。一般常用的规格，外架为48mmx 35mm，内架为635mm4mm。内架的立管套在外架的立管上，内架可沿外架立管上下滑动，滑动的幅度即为每次升(降)的幅度。,外架和内架均各设有两个与建筑物墙或柱连接的固定附墙支座。当进行提升时，首先将提升葫芦悬挂在外架的上横杆上，通过钢丝绳用吊钩吊住内架的下横杆，松开内架与建筑物墙(柱)的连接，操纵提升葫芦提升内架，再将内架与建筑物连接固定，然后将提升葫芦悬挂到内架的上横杆上，钢丝绳吊住外架的下横杆，松开外架与建筑物的连接，操纵提升葫芦提升外架，然后格外架与墙(拄)连接固定，即完成一个提升循环。每一提升循环，可提升121个楼层高度。内、外架如上所述交替提升，升降架即可沿建筑物逐步升高。下降时的操作与提升时相似，只是依次将内、外架下降。,每两个升降架之间用钢管横向连接起来组成一个脚手架单元，两个升降架之间距离一般不大于4m，两个脚手架单元之间保持10cm间隙。工作时将各脚手架单元连接起来形成整体脚手架，升降时，拆开单元之间的连接，各单元独立进行升降作业，一个脚手架单元的两个升降架在升(降)时必须严格保持同步。,图410是套管式升降架的提升过程示意图。,2整体提升式 整体提升式外墙脚手架的构造示意图如图411所示。沿建筑物周边等间距布置若干承重三角架，承重三角架与建筑物的墙或柱用连接螺栓连接固定。在承重三角架上搁置水平承重桁架，按常规方法在水平承重桁架上搭设脚手架，脚手架高度为4个楼层高度。,脚手架内侧沿墙高安装若干导向滑轮，使脚手架可沿建筑物墙(柱)升降。在承重三角架上方安设提升机三角架。当升(降)时，先松开下方承重三角架的连接螺栓，利用同步控制设备，开动若干台提升机将整个脚手架提升(下降)一个楼层高度后，再将承重三角架用连接螺栓与建筑物固定。提升机三角架随之升(降)一个楼层高度，准备下一次升(降)作业。,整体提升式外脚手架升降方便迅捷，提升速度为50mmmin。在结构施工阶段，每次提升一个楼层高度，可完成结构混凝土浇捣施工任务；在外装饰阶段，每下降一个楼层高度，可完成三层大面积的外装饰作业。 这种升降脚手架主要用于框架结构，其升降特别注意同步，否则易造成重大事故。,3互升降式 互升降式脚手架又称相邻架段交替升降脚手架，见图412。它分为甲、乙两种单元。甲、乙单元沿外墙相间布置，相邻单元间设有滑软和滑槽组成的连接装置。 升降时，甲、乙单元互为支点，交替升降，图4-13表示其升降过程。,二、 附着升降式脚手架的构造、安装和使用 1构造要求 附着升降式脚手架应具有足够强度和刚度且构造合理的架体结构，应具有安全可靠、适应于主体结构特点且满足咖要求的附着支承结构，应具有可靠的升降动力装置，对整体升降的脚手架要具有能保证同步升降的控制系统，并应具有可靠的防坠安全装置。,附着升降式脚手架的架体尺寸应符合如下规定： 整体式附着升降式脚手架：指升降时跨数超过二跨的附着升降式脚手架，架体高度应不大于45倍建筑层高，架体每步步高宜取18m；架体宽度应不大于12m；架体跨度系指在两木品竖向主框架中心轴线之间的水平距离应不大于8m，悬挑长度指单跨架体或架体边跨处于附着支承点之外的水平长度一般应不大于14支承跨度，最大值不超过2m；,若悬挑长度超过14支承跨度限值时，必须采取相应的措施，确保架体结构的安全；架体位于上部附着支承点或其他形式刚性拉结点之上的自由高度称悬臂高度，不宜大于45m，最大值不超过1/3架体全高；若悬臂高度超过45m，必须采取相应的措施确保体结构的安全；架体全高与支承跨度的乘积应不大于110m2。,单片式附着升降式脚手架是指实行单跨或双跨升降的附着升降式脚手架：架体高度应不大于4倍建筑层高，架体每步步高宜取18m；架体宽度应不大于12m；架体跨度应不大于6m，悬挑长度应不大于14支承跨度；架体悬臂高度应不大于12架体全高；架体在附着支承点的竖向平面内应设置刚性竖向主框架或具有足够刚度与强度的定型竖向主框架。,附着升降式脚手架架体跨度大于36m时，架体底部应设置或构成水平承重桁架或其他承重结构；架体对立面应按跨设置剪刀撑，剪刀撑斜角为4560；架体板内部应设置必要的竖向斜杆和水平斜杆，以确保架体结构的整体性与稳定性。相邻两个机位之间的架体应直线布置。,架体结构在与附着支承结构连接处、在提升机构及防坠装置的设置处、在平面布置的转角处、碰到塔吊、施工电梯：物料平台等设施而断开或开洞处以及在其他有加强要求的部位；应采取可靠的加强构造措施。 物料平台等可能增大架体外倾力矩的设施必须单独设置、单独升降，不可与附着升降式脚手架共用传力杆件。 升降动力装置、防坠装置与架体结构的连接，应通过底部水平承重结构或竖向主框架来实现。附着支承结构的防倾构件与架体结构的连接应通过竖向全框架来实线；,附着支承结构采用螺栓与建筑主体结构连接时，应采用双螺母，螺杆露出螺母不少于3牙。螺栓宜采用穿墙螺栓，若必须采用预埋螺栓时，预埋螺栓的长度及构造应满足承载力要求。螺栓垫板应根据设计确定，最小不得小于100mm100mm8mm。附着支承结构宜采取腰形孔、可调节螺杆等构造措施，以适应主体结构在允许范围内的施工误差。附着支承结构与主体结构连接处混凝土强度要求应按计算确定，并不得小于c10。,附着升降式脚手架所用升降动力装置的额定起重量应不小于吊点最大设计荷载(不考虑荷载计算系数)的18倍。用于整体式附着升降式脚手架的升降动力装置，应具有同步控制系统。同步控制系统应通过控制吊点实际荷载来控制各机位间的升降差。吊点实际荷载的变化值应不大于吊点最大设计荷载(不考虑荷载计算系数)的50。同步控制系统应具备超载报警停机、失载报督停机等功能，并宜与防坠装置实现联动。对单片式附着升降式脚手架，可通过人工控制来实现同步升降。,附着升降式脚手架的架体外侧必须用密目安全网(2000目100cm2)围挡并兜过架体底部，底部还必须加设小眼网。在每一作业层架体外侧必须设置防护栏杆、围护笆等防护设施。使用状态下架体与建筑物结构外表面之间、单片架体之间的间隙必须封闭；升降状态下架体开口处必须有可靠的防止人员及物料坠落措施。 脚手架平面布置中，升降动力机位应与架体主框架对应布置，并且每一个机位设置一套防坠装置。防坠装置的技术性能除满足承载力的要求外，制动时间和制动距离应符合表4-1的规定。,2安装和使用的有关要求 附着升降式脚手架安装搭设前，应检验主体结构施工时设置的预留螺栓孔洞或预埋件的平面位量、标高和预留螺栓孔洞的孔径、垂直度等，还应核实预留螺栓孔洞处或预埋件处混凝土的强度等级。,附着升降式脚手架的安装搭设应按照施工组织设计规定的程序进行。搭设前应设置可靠的安装平台来承受安装时的竖向荷载。安装平台的水平精度应满足架体安装精度要求，任意两点间的高差最大值不应大于20mm。安装中应严格控制底部水平承重结构与竖向主框架的安装偏差。底部水平承重结构相邻二点的高差应小于20mm；相邻两木品竖向主框架的水平高差应小于20mm；竖向主框架的垂直偏差应小于3；若有竖向导轨，则导轨任一点的垂直偏差应小于2。,安装过程中架体与主体结构间应采取可靠的临时水平拉结措施，防止架体外倾。螺栓螺母的扭力矩应控制在4050nm范围内。 架体搭设的整体垂直度偏差应小于4，最大水平偏差不大于50mm。 脚手架安装完毕，应进行架体提升试验，检验升降动力装置是否能够正常运行。整体式附着升降式脚手架按机位数30的比例进行超载与失载试验，检验控制系统的可靠性。,脚手架试验合格后方可投入使用。 使用过程中，脚手架上的施工荷载必须符合设计的规定，严禁超载，严禁放置影响局部杆件安全的集中荷载。建筑垃圾应及时清理。禁止利用脚手架吊运物料及在脚手架上推车。,升降作业前应作全面检查：所有施工荷载是否撤离，所有障碍是否拆除，各种连接是否紧固，动力系统、防坠装置是否正常，安全措施是否落实。架体升降到位后亦应经全面检查无误后才能投入使用。 附着升降式脚手架在六级及六级以上大雨、遇大雨、大雪、浓雾、黑夜等情况下禁止上架作业。 附着升降式脚手架在空中悬挂时间不得超过二年，超过时必须拆除。,三、附着升降脚手架的计算 附着升降式脚手架的架体结构和附着支撑结构按“以概率理论为基础的极限状态设计法”进行设计计算，即按下式进行计算： 0sr (415) 式中 s作用效应组合的设计值； r结构抗力的设计值； 0结构重要性系数，取09。,附着升降式脚手架升降机构中的吊具、索具，按机械设计的“容许应力设计法”进行设计计算，即按下式进行计算： k (416) 式中 设计应力； 材料容许应力； k安全系数。 附着升降式脚手架应按其结构形式与构造、工况确定计算简图，进行荷载分析、内力分析、杆件和节点验算。,1荷载 (1)恒载标准值 包括架体结构、围护设施、作业层设施、固定于架体上的升降机构及其他设备、装置等的自重，一般按建筑结构荷载规范(gbj9-87)附录一确定。对木脚手板、竹串片脚手板，考虑到搭接、吸水、沾浆等因意，取自重标准值为0.35knm2(按厚度50mm计)。,(2)施工活载标准值 使用工况一般按三层作业、每层2kn/m2或二层作业、每层3knm2计算；升降工况与坠落工况按作业层水平投影面积上05knm2计算。,(3)风荷载标准值wk按下式计算：,风荷载体形系数，按表4-2选用。,(4)按“概率极限状态设计法”进行设计计算时，荷载效应组合的设计值按下式计算： 不考虑风荷载： (418) 考虑风荷载： (419) 式中，k为荷载计算系数，按表4-3取用。,(5)附着升降式脚手架升降机构中的吊具、索具荷载计算时，应在荷载标准值的基础上再按表4-4考虑荷载计算系数。,2材料及材料强度 (1)钢材宜采用力学性能适中的q235a钢，钢材强度设计值与弹性模量按表4-5取用。,(2)扣件应符合钢管脚手架扣件的要求，承载力设计值按表4-6采用。,(3)焊缝强度计值按表4-7取用。,(4)螺栓连接强度设计值按表48取用。,(5)吊具、索具材料容许应力取值参照相关的设计规范。,3结构计算规定 (1)附着升降式脚手架的各部分应按使用、升降与坠落三种工况朋分别进行计算。 (2)材料强度设计值与容许应力值取用时应考虑材料强度调整系数m，m取值按表4-9取用：,(3)升降机构中吊具、索具的安全系数应达到60。 (4)附着升降式脚手架的设计计算应包括下列项目： 架体结构的强度、稳定性、变形计算； 附着支承结构的强度计算； 升降机构中吊具、吊索强度计算； 附