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关于扣件式钢管脚手架-铝合金快装脚手架应认真检查

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关于扣件式钢管脚手架

 

 

摘 要:本文从钢管脚手架的构造,提出钢管脚手架设计的概念和简单的设计计算方法。以作抛砖引玉提请各位同行共同探讨。

关键词:钢管脚手架 构造 设计 简化计算

 

1.   前言

六十年代末、七十年代初,随着高层建筑在我市的出现和发展,建筑施工技术也随之适应。作为施工技术的一个重要组成部分,外脚手架的搭设,也随着材料供应变化和适应高层建筑施工受力的特点,逐渐以钢管脚手架、钢竹混合脚手架来代替了传统的、耗用大量木材、竹料的竹木脚手架。从搭设技术上,又以附墙联系来代替过去费工耗料、多占用场地的立体式撑架施工。虽然现在钢管、钢竹混合脚手架在建筑工地比比皆是,但是对钢管脚手架的设计受力计算,如何得到安全、合理、易于掌握的方法,至今还未有好的经验介绍。笔者结合自已设计的一些高层建筑钢管脚手架的体会,提出一些肤浅的见解,以作抛砖引玉的尝试。

 

2.   钢管脚手架的一般构造

钢管脚手架一般由立柱、(排栅柱/平桥柱)大横杆、(水平杆、代龙牵)小横杆、(托梁、横构件)对龙、(阵竹)栏杆、(水平牵)剪刀撑、(拍身撑)脚手板(桥域板)以及拉固件(连墙杆、推拉夹)或斜撑架(抛撑)、挡板、安全网等组成。(图一)

钢竹脚手架,一般主要的杆件如立柱、大横杆、小横杆、剪刀撑等主要受力杆件多用∮48~51×3~4毫米厚的无缝钢管架设;非主要的杆件如副柱(起针)、栏杆、阵竹、托竹等以篙竹搭设。

      立柱的纵向间距一般为2米,横向间距视脚手板设计的宽度而定,一般以1~1.2米为宜。大横杆应每步桥(高约2米)一度。1980年国家建筑工程总局颁发《建筑安装工人安全技术规程》中提出“大横杆间距不得大于1.2米”,是指兼作栏杆用的纵向水平杆而言。栏杆每步桥设两度,(间距约为65厘米)小横杆以直角扣件(死夹)紧固于立柱上,是将脚手板上的活重传至立柱的构件。

在这里,介绍广州市第四建筑工程公司独具一格的钢管外脚手架。它的特点是材料定型化,使用的工具式钢筋焊成的脚手板架设在10×10厘米截面的钢筋制成的花格梁对龙上。钢花格梁搁置的小横杆以特制的规格化的横构件代替。横构件以钢筋短料焊接成格构式小梁,其与立柱接合的地方以两件U形钢板通过两条螺栓而紧固。横构件的优点,除搭设方便,平桥宽度整齐划一外,在受力上,把脚手板的重量传至立柱时,比钢管小横杆的偏心作用减少得多。桥面宽度1.2米,桥上可推斗车,故规定桥面上90厘米设两度防护栏杆。立柱的纵向间距,四层楼(每层高约3米)以下为2.4米;八层楼的四层以下为1.2米,四至八层为2.4米;超过八层则按单项工程而设计。

 

3.   钢管脚手架的设计

脚手架的设计要满足施工需要,搭设方便,使用安全和节省工料等。要根据单项工程的地理环境、建筑结构的特点,分别定出脚手架使用的材料、平桥宽度、平桥的步数、高度、离开建筑物的距离,是否需要带悬臂和搭设挡板等。在确定施工使用荷载后,根据选用的材料,进行受力分析。通过构件的验算,具体制定脚手架的构造,选择支承结构,布置立柱,绘制施工图纸。当然,一般八层以下建筑物的脚手架,巳经有大量的施工经验,可按行之有效的规定搭设。但是高层建筑脚手架,不经过受力分析,就难以选择出既符合安全要求,又达到节省工料的脚手架搭设方案。

扣件式钢管脚手架是一个由多杆件组成的空间结构的构件。从局部分析,活重通过脚手板传至次梁对龙,再传至主梁小横杆,传至钢管立柱、至基础。其中脚手板、对龙、小横杆可按相应的板、梁进行通用的验算。从整体分析,它是受活载、风载、自重作用,属于小偏心受压的一根多跨格构柱。这时,脚手架的附墙连结点可看作多跨连续的支座。而一个由内外立柱、大横杆、小横杆形成的单元体脚手架,可看作为四根肢杆(钢管)以缀板(因为立柱之间没有斜杆,则大横杆、小横杆的构件连接视为缀板作用)连接的格构式柱子。

 

4.   钢管脚手架的计算

按分析,钢管脚手架其纵向刚度比横向刚度要大得多。用钢结构的计算理论,要对格构柱在虚轴的稳定性进行验算。对钢管脚手架而言,两个方向均为虚轴,但应对其刚度小的虚轴(此时应为纵向)进行验算。而且这个方向承受风力引起的弯矩,内外排立柱受重力的差异形成的偏心受压较另一方向为大。关于脚手架单元这个假想格构式偏心受压柱的计算,可以按钢结构设计规范(TJ17-74)的有关公式及附表进行。但按钢结构的理论,格构柱的单肢也应计算稳定性。对单肢钢管而言,它承受由大横杆、小横杆传来各步架子叠加的静重、活重,同时由于小横杆与立柱用扣件联结时的偏心作用,因而它是一件偏心受压的实腹柱。但是笔者认为,从钢管脚手架的构造,小横杆给立柱的偏心作用,由于有大横杆的连接,可以基本抵消这个偏心力所产生的弯矩。为简化计算起见,亦可按轴心受压柱来考虑。在计算这根柱子时,按立柱纵横方向的扣件式联系不超过一步桥高,扣件的联系点可视为一个两端铰接支座,故其计算长度取一步桥高。如以一般2米桥高考虑,(即Lo=200cm)用ø51×3mm的钢管分析,其力学性能是:

Aj=4.52cm2

Io=13.08cm4

Wo=5.13cm3

ro=1.7cm

按钢结构设计:

                 λo=Lo/ro=200/1.7=117.6<〔λ〕=150

查稳定系数  ф=0.483

求得单肢钢管的容许应力

〔N〕=фAj〔σ〕=0.483&times;4.52&times;1700=3711(kgf)

 

5.   关于计算问题简化的设想

钢管脚手架从荷载计算以至以偏心受压的格构式柱子验算,是一个粗略的结果。由于脚手架的搭设,从构造上,它是一个多杆件组成的空间构架,实质是一个多次超静定结构。同时因施工及使用上,造成变化的因素很大,如活重所处的位置不同,每根杆件的受力即有不同的变化,因此,根本不可能做出精确的计算结果。钢管是一种最理想的弹塑性材料,可以基于这样的假设:在合理的架设构造,钢管脚手架的活重和静重,可以通过空间构架的作用,调整分摊到每根立柱较均匀来承担(正常使用的情况下),以单肢钢管轴心受压的容许应力来控制。但实际上,它是一个小偏心受压构件,搭设时有偏差等。试用一个安全系数来代替上述诸多复杂的因素,以求计算简便而又切合实际。中国建筑工业出版社出版的《建筑施工手册》第9项脚手架工程中提出的“一般均采用容许应力计算,考虑一个总安全系数(K),习惯上取K=3”。笔者经过多年的实践,建议根据具体情况,K可以取2.5~3,即每根立柱,容许控制荷载为1.2~1.5tf。

 

6.   应注意的问题

钢管脚手架在施工使用中,由于搭设和使用不当,往往会出现局部的变形、倾斜甚至倒塌。排除操作上和使用超载的原因,未形成稳定的结构、缺少联墙装置以及地基下沉是其主导的因素。因此在实施过程中要注意这方面的问题:

1) 剪刀撑是防止脚手架变形、增加刚度的重要部件。在脚手架立柱外侧,纵向约每10米左右要设剪刀撑,从地面开始,以450~600角上下交叉连续到顶,斜杆与立柱接触必须以迥转扣件(生夹)联结。

2) 立柱接驳位置,在搭设时计划错开,严禁在同一水平处连排接驳多根钢管,接驳位置除了套上驳芯外,还应加上一字扣件(包夹)。

3) 立柱纵横两个方向联系杆件的垂直距离均应在2米以内.。(超过2米以上应核算控制荷载使用)

4) 立柱两个方向力求垂直搭设接驳,垂直偏差不得超过1/200,且全高控制在50毫米以内。

5) 与建筑物之间的拉固件是保证脚手架整体稳定,抵抗风载水平力的重要手段。要求每楼层高(层高在6米内,超高适当加密)水平距离4~6米设件一个,与立柱的连点最好上下左右错开,俗称梅花间竹设置。广州地区搭棚多在建筑物每隔4米预留∮6钢筋,以8#~12#铅丝拴住立柱;也有直接用钢筋绕住,再从脚手架上用一段可靠的竹杆顶撑着建筑物,防止脚手架倾倒。市建四公司统一使用的推拉夹(图二),是在结构施工时预埋一件带螺母的预埋件,安装联系时,装上一根特制的楔形钢短件,联上有伸缩的带夹具的角钢,籍以把脚手架的立柱与建筑物形成一个刚性支撑作用。脚手架拆除时,用扳手拆除特制的楔形短钢件,只在粉刷的墙面上留下一圆孔,易于外饰面修补,这是一件较为理想的工具式拉固件。

6) 钢管脚手架的立柱必须支承在稳固的基础上,这是防止脚手架变形、倾倒的关键,千万不可掉以轻心。软弱的地基一定要进行处理,办法可以打入支承短桩、换土夯实,加预制砼垫块垫脚,或捣钢筋混凝土基础等。

7) 对高层建筑的脚手架,按负重情况可选择分层搭设方案。分层的支承可以用悬臂梁,悬臂梁带拉杆,挑三角架,拉杆加钢管支撑等多种形式。上下层要通过水平杆与上下立柱联系起来,以保证其成为一个上下铰支的格构柱。

                       原载于《广州建筑 1989.1》

铝合金快装脚手架应认真检查


点击次数: 178   更新时间:2020-03-12  【打印此页】  【关闭
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