腳手架】高層建筑施工用腳手架綜合知識(shí)培訓(xùn)

【 腳手架 】 高層建筑施工用腳手架綜合知識(shí)培訓(xùn) 為滿足結(jié)構(gòu)施工和外裝飾施工的需要 ， 高層建筑施工時(shí)都需要搭設(shè)外腳手架 。 按照建筑結(jié)構(gòu)和施工組織的不同；結(jié)構(gòu)施工和外裝飾施工可以采用同一架子 ， 也可以采用不同的腳手架 。 腳手架的種類有扣件式鋼管腳手架 、 碗扣式鋼管腳手架和門式鋼管腳手架等 。 高層建筑外腳手架的構(gòu)造形式應(yīng)按工程特點(diǎn)和施工組織的要求選用 ， 首先要滿足施工的需要 ， 同時(shí)還四角慮材料用量 ， 搭拆難易 ， 安全保障程度等 ， 需綜合考慮經(jīng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)比較后加以確定 。 高層建筑施工用的外腳手架 ， 常用的構(gòu)造形式有懸挑式腳手架 、 附著升降式腳手架 、 懸吊式腳手架等 。 第一節(jié) 懸挑式腳手架 一 、 懸挑式腳手架的構(gòu)造 懸挑式腳手架是搭設(shè)在由正在施工的建筑物結(jié)構(gòu)外緣挑出構(gòu)件上的腳手架 ， 其荷載最后全部傳給建筑結(jié)構(gòu) 。 按懸挑構(gòu)件的構(gòu)造形式的不同 ， 懸挑式腳手架分為斜拉式和下?lián)问?。 斜拉式是在由建筑結(jié)構(gòu)伸出的型鋼挑梁端部加鋼絲繩斜拉 ， 鋼絲繩另一端固定到頂埋在建筑物內(nèi)的吊環(huán)上 ， 見(jiàn)圖 4 1a。 下?lián)问綉姨_手架是在跳梁端部下面加一斜桿支撐 ， 見(jiàn)圖 4 lb。 在挑梁所耗的材料及挑梁的制作和安裝 、 拆卸用工方面 ， 斜拉式都遠(yuǎn)低于下?lián)问?，但在使用方面斜拉式不如下?lián)问椒奖?。 圖 4-2所示是一種三角式挑架的具體構(gòu)造 。 挑梁由工字鋼制作 ， 挑梁的一端埋置在墻體結(jié)構(gòu)的混凝土內(nèi) ， 另一端利用螺栓與鋼管制作的斜桿連接 ， 斜桿下端焊接到混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋鋼板上 。 當(dāng)結(jié)構(gòu)中鋼筋過(guò)密 ， 挑梁無(wú)法埋入時(shí) ， 可采用預(yù)埋件 ，將挑梁與預(yù)埋件焊接 。 預(yù)埋件的錨固筋要采用錨塞焊 ， 并由計(jì)算確定 。 挑梁與結(jié)構(gòu)的連接還可根據(jù)結(jié)構(gòu)情況和工地條件采用其他可靠的形式 。 如利用連接桿件和連接螺栓與結(jié)構(gòu)柱連接 。 鋼底梁用螺栓與挑架連接 。 底梁宜先在地面整體組裝后利用塔式起重機(jī)吊裝安裝于懸挑三角架上 ， 也可以分件吊至懸挑三角架上組裝 。 鋼底梁安裝后 ， 在其上安裝 8槽鋼的小橫梁做為腳手架立柱的支座 。 槽鋼小橫梁與鋼底梁的連接宜用可移動(dòng)和可校正的壓板方式固定 ， 不宜用螺栓連接 。 在槽鋼小橫梁的槽鋼槽口內(nèi)電焊短鋼管 ， 做為腳手架立柱的定位銷 ，如圖 4-3所示 。 挑架間距視柱網(wǎng)而定 ， 最大間距不宜超過(guò) 6m。 挑架上腳手架搭設(shè)的高度一般取 4 10個(gè)樓層高度 ， 最高不得超過(guò) 25m。 腳手架隨建筑結(jié)構(gòu)的升高 ， 向上逐段搭設(shè) ， 下方不用的腳手架則逐段拆除 。 腳手架與建筑物外皮的距離為 20cm。 每 3步架應(yīng)設(shè)一道與建筑物拉結(jié)的桿件 。 懸挑腳手架的另一種做法是在樓扳上預(yù)埋鋼筋環(huán) ， 外伸的橫向水平構(gòu)件 (鋼管 、 型鋼等 )插入鋼筋環(huán)內(nèi)固定 ， 在橫向水平構(gòu)件上搭設(shè)腳手架 。 架子的上部用鋼絲繩和花籃螺絲與樓板拉結(jié) ， 或用斜鋼管支撐在下層樓板上 ， 如圖 4-4所示 。 利用建筑物外墻上的窗口搭設(shè)的插口架 ， 可視為懸挑腳手架的一種特殊形式 。其做法是利用懸臂桿件插入窗口內(nèi) ， 用雙扣件與室內(nèi)立柱連接 ，借助別杠與建筑物固定 ， 如圖 4 5所示 。 二 、 懸挑式腳手架的計(jì)算 。 懸挑腳手架的計(jì)算包括腳手架的計(jì)算和下部鋼底梁 、挑架的計(jì)算 。 此處只介紹鋼底梁與挑架的計(jì)算 。 1 鋼底梁的計(jì)算 鋼底梁承受上方腳手架立柱傳來(lái)的集中荷載 F和本身的自重 。 按簡(jiǎn)支梁計(jì)算 ， 偏于安全 ， 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 4 6所示 。 (1)抗彎強(qiáng)度計(jì)算 鋼底梁抗彎強(qiáng)度計(jì)算如下： （ 4-1） 式中 Mx， My 繞 x軸和 y軸的彎矩 (對(duì)于工字截面 ， x軸為強(qiáng)軸 ， y軸為弱軸 )(N mm)； Wnx,Wny 對(duì) x軸和 y軸的凈截面抵抗矩 (mm3)； 截面塑性發(fā)展系數(shù)：對(duì)于工字形截面 1 05；對(duì)其他截面可按GBJ17-88表 5 2 1采用； f 鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 (N/mm2)。 (2)抗剪強(qiáng)度計(jì)算 鋼底梁抗剪強(qiáng)度計(jì)算采用公式 (4 2)： （ 4-2） 式中 V 計(jì)算截面沿膠板平面作用的剪力 (N)； S 計(jì)算剪應(yīng)力處以上毛截面對(duì)中和軸的面積矩 (mm3)； I 毛截面慣性矩 (mm4)； tw 腹板厚度 (mm)； fv 鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 (N mm2)； (3)局部承壓強(qiáng)度計(jì)算 鋼底梁局部承壓強(qiáng)度計(jì)算如下： (4-3) 式中 F 集中荷載 (N)； 集中荷載增大系數(shù) ， 此處 1 0； lz 集中荷載在腹扳計(jì)算高度上邊緣的假定分布長(zhǎng)度 (mm)， 按下式計(jì)算： lz=2hy (其中： a為集中荷載沿梁跨度方向的支承長(zhǎng)度 ， hy為梁頂面至腹板計(jì)算 高度上邊緣的距離 ， 單位均為 mm)。 (4)整體穩(wěn)定驗(yàn)算 鋼底梁整體穩(wěn)定驗(yàn)算采用公式 (4-4)： (4-4) 式中 Mx 繞強(qiáng)軸作用的最大彎矩 (Nmm)； Wx 按受壓纖維確定的梁毛截面抵抗矩 (m3)； b 梁的整體穩(wěn)定系數(shù) ， 按 GBJl7 88附錄一確定 ； f 鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度 (N mm2)。 (5)撓度計(jì)算 鋼底梁撓度計(jì)算如下： fmax = f1 + f2 (4 5) 式中 fmax 鋼梁最大撓度 (mm)； 實(shí)例 鋼底梁跨度為 6m， 上部有 16排腳手架 ， 腳手架立柱縱距為 1 5m， 橫距為 1m， 腳手架步高 1 8m， 鋼梁選用 125號(hào)工字鋼 ， 計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 4 7。 (1)荷載計(jì)算 每根立柱傳下的荷載： F=14290N 梁自重： q 0.3810N/mm2； MA=0 F (6000+4500+3000+1500)-RB 6000+q (6000)2 8=0 RB = (2.14 108+1.71 6)/6 103 =3.6 104 N RA = RB = 3.6 104 N (2)內(nèi)力計(jì)算 Qmax = RA = 3.6 104 N Mmax = RA 6000/2-F (3000+1500)-0.38 60002/8=4.19 107Nmm (3)驗(yàn)算 抗彎強(qiáng)度 查得 x 1 05， 則 剪應(yīng)力 查得 I/S=216mm,tw=8則： 支座局部承壓 設(shè)支座長(zhǎng)度為 30， hy= 13， 則 lz=a+2hy 56， 查得 =1， 則： 整體穩(wěn)定性 查 GBJ17 87附錄 -表 1 3得 b 0 76 撓度 集中荷載引起的撓度為 f=l/250=6000/250=24mm 則 ff。 2 三角挑架的計(jì)算 三角挑架的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 4 8所示； (1)內(nèi)力計(jì)算 將斜桿簡(jiǎn)化成一根彈簧 ， 則鋼挑梁在荷載作用下產(chǎn)生的位移與彈簧支座反力產(chǎn)生的位移差 ， 應(yīng)等于斜桿的壓縮距離在反力方向上的投影 ， 于是得出： （ 4-6） 式中 p 鋼挑梁外端在荷載作用下產(chǎn)生的位移 (mm)； 彈簧支座在外力作用下的變形模量 (N mm)； Nz 鋼梁外端支座的垂直分力 (N)； 斜桿的壓縮距離在反力方向上的投影 (mm)， 式中 N 斜桿內(nèi)力 (N)； lc 斜桿長(zhǎng)度 (mm)； E 斜桿的彈性模量 (N mm2)； Ac 斜桿截面面積 (mm2)； 斜桿與墻面夾角 。 N=Nz/cos 式中 F 集中荷載 (N)； f 鋼挑梁長(zhǎng) (mm)； E 閱跳梁的彈性模量 (N mm2)； I 鋼跳梁的慣性矩 (mm4)； l 內(nèi)側(cè)的集中荷載與墻面的距離 (mm)。 將上述各式代入式 (4 6)得 (4-7) (4-8) (1) 驗(yàn)算挑梁拉彎強(qiáng)度 （ 4-9） 式中 N 軸心拉力 (N)； An 鋼梁截面面積 (mm2)； Mx,My 繞 x鈾和 y軸的彎矩 (Nmm)； Wnx,Wny 對(duì) x軸和 y軸的凈截面抵抗矩 (mm3)； 截面塑性發(fā)展系數(shù) ， 按 GBJ17 88表 5 2 1計(jì)算； f 鋼材的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 。 (3)鋼挑梁埋入驗(yàn)算 鋼挑梁埋入處的受力比較復(fù)雜 ,沿垂直方向的剪力由鋼挑梁承受 ， 平面內(nèi)的彎矩由上部結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的壓力與之平衡 ， 故剪力與彎矩不會(huì)使鋼挑梁產(chǎn)生水平位移 ， 而軸向拉力則有可能使鋼挑梁產(chǎn)生水平位移 ， 故一般均在鋼挑梁端部設(shè)置錨固件 ， 錨固件多用短鋼筋銷入鋼挑梁端部孔內(nèi) ， 這 種 情 況 下 一 般 驗(yàn) 算 錨 筋 的 抗 剪 強(qiáng) 度 ： （ 4-10） 若鋼挑梁直接埋設(shè)有困難時(shí) (如鋼筋過(guò)密或截面較薄 )也可以先設(shè)預(yù)埋件 ， 將鋼挑梁焊于預(yù)埋件上 。 預(yù)埋件的計(jì)算按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行 ， 并要計(jì)算鋼跳梁與預(yù)埋件焊接的焊縫強(qiáng)度 。 (4)鋼挑梁嵌固端的混凝土局部承壓的驗(yàn)算 在進(jìn)行鋼跳梁嵌固端的混凝土局部承壓的驗(yàn)算時(shí) ， 其承壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)符合下式要求 (配置間接鋼筋構(gòu)件 )： 式中 Fl 局部荷載設(shè)計(jì)值 (N)； fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 (N/mm2)； Aln 混凝土局部承壓凈面積 (mm2)； 混凝土局部承壓強(qiáng)度提高系數(shù)； 混凝土局部受壓凈面積 (mm2)。 (5)斜桿的驗(yàn)算 強(qiáng)度 斜桿的強(qiáng)度驗(yàn)算按下面公式進(jìn)行： (4-12) 穩(wěn)定性 斜桿的穩(wěn)定性驗(yàn)弊按公式 (4 13)進(jìn)行： (4-13) 式中 N 軸心受壓的設(shè)計(jì)荷載 (N)； A 斜桿的截面面積 (mm)； f 鋼斜桿的抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度 (N mm2)； 軸心受壓的穩(wěn)定系數(shù)，按 GBJ17-88中的表5 1 2的截面分類查附錄三采用。 斜桿焊縫驗(yàn)算 斜桿焊縫驗(yàn)算按下式進(jìn)行： (4-14) 式中 N 平行于焊縫長(zhǎng)度方向的軸力 ， 此處 N=Nz(N)； he 角焊縫的有效厚度 (mm)； lw 焊縫的有效長(zhǎng)度 (nM)l 沿角焊縫長(zhǎng)度方向的剪應(yīng)力 (N/mm2)； 角焊縫的抗剪設(shè)計(jì)強(qiáng)度 (N mm2)。 實(shí)例 鋼三角挑架簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 4 8。 圖中 l 1500mm ，a=500mm ， b 1000mm， h 1500mm， 鋼挑梁選用 I18工字鋼 ， 斜桿選用 89 5水煤氣管 。 鋼挑梁正應(yīng)力為： 端部伸入混凝土 500mm， 錨筋 2 20， 則 混凝土局部承壓驗(yàn)算： 6 80 104 1.5 1 215 500 100=1.61 107N， 滿足條件 。 （ 3） 斜桿驗(yàn)算 正應(yīng)力 穩(wěn)定性 焊縫驗(yàn)算 焊縫厚度 5mm， 周長(zhǎng)為 89 3.1416=279.6mm 第二節(jié) 附著升降式腳手架 附著升降式腳手架是目前高層建筑中應(yīng)用較多的一種 ，它是一種工具式腳手架可以重復(fù)使用 ， 但使用中要注意安全 。 它主要用于剪力墻和框架結(jié)構(gòu) 。 一 、 附著升降式腳手架的形式和工作原理 附著升降式腳手架是指不攜帶施工外模板的架體結(jié)構(gòu)及附著支承結(jié)構(gòu) 、 依靠設(shè)置于架體上或主體結(jié)構(gòu)上的專用升降設(shè)備實(shí)現(xiàn)升降的施工外腳手架 。 按構(gòu)造形式的不同有套管式 、 整體提升式 、 互升降式等多種形式 。 1 套管式附分升降式腳手架 套管式附著升降式腳手架的主要構(gòu)件是一個(gè)套管升降架 (圖 4-9） 。 每個(gè)升降架由外架 (又稱固定架 )和內(nèi)架 (又稱內(nèi)套架或活動(dòng)架 )組成 。 外架是用直徑較小的鋼管焊接成的框架 ， 高度一般為 3個(gè)樓層高 、 寬 1m左右 ， 中間一段不設(shè)橫向桿件 。 內(nèi)架是用內(nèi)徑大于外架鋼管外徑的無(wú)縫鋼管焊成的框架 ， 高 1 6m左右 。 內(nèi) 、 外架鋼管的具體規(guī)格應(yīng)由計(jì)算確定 。 一般常用的規(guī)格 ， 外架為 48mmx 3 5mm，內(nèi)架為 63 5mm 4mm。 內(nèi)架的立管套在外架的立管上 ，內(nèi)架可沿外架立管上下滑動(dòng) ， 滑動(dòng)的幅度即為每次升 (降 )的幅度 。 外架和內(nèi)架均各設(shè)有兩個(gè)與建筑物墻或柱連接的固定附墻支座 。 當(dāng)進(jìn)行提升時(shí) ， 首先將提升葫蘆懸掛在外架的上橫桿上 ， 通過(guò)鋼絲繩用吊鉤吊住內(nèi)架的下橫桿 ， 松開(kāi)內(nèi)架與建筑物墻 (柱 )的連接 ， 操縱提升葫蘆提升內(nèi)架 ， 再將內(nèi)架與建筑物連接固定 ， 然后將提升葫蘆懸掛到內(nèi)架的上橫桿上 ， 鋼絲繩吊住外架的下橫桿 ， 松開(kāi)外架與建筑物的連接 ， 操縱提升葫蘆提升外架 ， 然后格外架與墻 (拄 )連接固定 ， 即完成一個(gè)提升循環(huán) 。 每一提升循環(huán) ， 可提升 1 2 1個(gè)樓層高度 。 內(nèi) 、 外架如上所述交替提升 ， 升降架即可沿建筑物逐步升高 。 下降時(shí)的操作與提升時(shí)相似 ， 只是依次將內(nèi) 、 外架下降 。 每?jī)蓚€(gè)升降架之間用鋼管橫向連接起來(lái)組成一個(gè)腳手架單元 ， 兩個(gè)升降架之間距離一般不大于 4m， 兩個(gè)腳手架單元之間保持 10cm間隙 。 工作時(shí)將各腳手架單元連接起來(lái)形成整體腳手架 ， 升降時(shí) ， 拆開(kāi)單元之間的連接 ， 各單元獨(dú)立進(jìn)行升降作業(yè) ， 一個(gè)腳手架單元的兩個(gè)升降架在升(降 )時(shí)必須嚴(yán)格保持同步 。 圖 4 10是套管式升降架的提升過(guò)程示意圖 。 2 整體提升式 整體提升式外墻腳手架的構(gòu)造示意圖如圖 4 11所示 。沿建筑物周邊等間距布置若干承重三角架 ， 承重三角架與建筑物的墻或柱用連接螺栓連接固定 。 在承重三角架上擱置水平承重桁架 ， 按常規(guī)方法在水平承重桁架上搭設(shè)腳手架 ， 腳手架高度為 4個(gè)樓層高度 。 腳手架內(nèi)側(cè)沿墻高安裝若干導(dǎo)向滑輪 ， 使腳手架可沿建筑物墻 (柱 )升降 。 在承重三角架上方安設(shè)提升機(jī)三角架