双管立杆双排钢管脚手架在工程中的应用.doc

双管立杆双排钢管脚手架在工程中的应用2010-01-05 17:30:31来源: 土木工程网收集整理作者: 徐荣华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la1.2m，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483.5，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。483.5钢管特性：截面积A489mm2，截面模量W5080mm3，回转半径i15.8mm，每米重标准值38.4N/m，抗弯强度设计值f205N/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1.86m网重30N计算，即30/（1.86）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/m224000N/m2，基本风压Wo500N/m2（1）主立杆稳定性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+38.41.8+1.8/618.4）/1.848.8N/m0.0488KN/m。gk0.1161+0.04880.1649KN/m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+0.164924】654.30KN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24/1.813层，22.95/1.813层NG2K【（0.51.051.20.08413+0.03841.2413+1.2240.005）+（0.51.051.20.08413+0.03841.2413+1.222.950.005）】654.19KN，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。密目式安全立网双管立杆双排钢管脚手架挡风系数36m以下敞开式双管立杆脚手架挡风系数21.2An2/（lah）1.2（la+2h+0.325lah）d/（lah）1.2（1.2+21.8+0.3251.21.8）0.048/（1.21.8）0.1467密目式安全立网网目密度2300目/100cm2，每目孔隙面积约为Ao1.3mm2，安全立网挡风系数11.2（10000-23001.3）/100000.8411+2-12/1.20.841+0.1467-0.8410.1467/1.20.8849验算长细比k1，1.5，lo/ikh/i11.51800/15.8171210，可k1.55，1.5，lo/ikh/i1.551.51800/15.8197.4，0.185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z1，风荷载体型系数s1.31.30.88491.15Mw0.851.4（0.711.150.5）1.21.820.10.186KNm主立杆稳定性组合风荷载时：立杆段轴向力设计值N1.2（4.30+4.19）+0.851.40.51.051.24100013187NN/（A）+Mw/W13187/（0.185489）+0.1861000000/5080182N/mm2205N/mm2，满足要求不组合风荷载时：立杆段轴向力设计值N1.2（4.30+4.19）+1.40.51.051.24100013716NN/（A）13716/（0.185489）152N/mm2205N/mm2，满足要求（2）单管立杆（上部22.9595m高部分）稳定性风荷载设计值产生的弯距Mw敞开式钢管脚手架挡风系数20.099（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1+2-12/1.20.841+0.099-0.8410.099/1.20.871，脚手架风荷载体型系数s1.31.30.8711.132离地24m高处风压高度变化系数z1.3风荷载标准值Wk0.71.31.132500515N/m2Mw0.851.4Wklah2/100.851.45151.21.82/10238Nm脚手架结构自重标准值NG1KNG1K0.116122.952.66KN构配件自重标准值NG2KNG2K0.51.051.20.08413+0.03841.2413+1.222.950.0053.22KN立杆稳定性组合风荷载时：立杆段轴向力设计值N1.2（2.66+3.22）+0.851.40.51.051.2410KNN/（A）+Mw/W101000/（0.185489）+2381000/5080157.4N/mm2205N/mm2，满足要求不组合风荷载时：立杆段轴向力设计值N1.2（2.66+3.22）+1.40.51.051.2410.58KNN/（A）10.581000/（0.185489）117N/mm2205N/mm2，满足要求（3）连墙件离46.95m高处风压高度变化系数z1.64，风荷载产生的轴向力设计值Nw1.40.71.641.1325002.93.69497N，连墙件轴向力设计值NNw+No9497+500014497N连墙件483.5钢管计算长度取1000+200+1201320，1320/15.884，查JGJ130-2001附录C，得稳定系数0.698N/（A）14497/（0.698489）42.5N/mm2205N/mm2，连墙件稳定性满足要求连墙件采用一根483.5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，N14.497KN8216KN，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造成。在这种条件下，只