腳手架】高層建筑施工用腳手架綜合知識培訓

【 腳手架 】 高層建筑施工用腳手架綜合知識培訓 為滿足結構施工和外裝飾施工的需要 ， 高層建筑施工時都需要搭設外腳手架 。 按照建筑結構和施工組織的不同；結構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造形式應按工程特點和施工組織的要求選用 ， 首先要滿足施工的需要 ， 同時還四角慮材料用量 ， 搭拆難易 ， 安全保障程度等 ， 需綜合考慮經(jīng)技術經(jīng)驗比較后加以確定 。 高層建筑施工用的外腳手架 ， 常用的構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 、 懸挑式腳手架的構造 懸挑式腳手架是搭設在由正在施工的建筑物結構外緣挑出構件上的腳手架 ， 其荷載最后全部傳給建筑結構 。 按懸挑構件的構造形式的不同 ， 懸挑式腳手架分為斜拉式和下?lián)问?。 斜拉式是在由建筑結構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造 。 挑梁由工字鋼制作 ， 挑梁的一端埋置在墻體結構的混凝土內(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構中的預埋鋼板上 。 當結構中鋼筋過密 ， 挑梁無法埋入時 ， 可采用預埋件 ，將挑梁與預埋件焊接 。 預埋件的錨固筋要采用錨塞焊 ， 并由計算確定 。 挑梁與結構的連接還可根據(jù)結構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構柱連接 。 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 6m。 挑架上腳手架搭設的高度一般取 4 10個樓層高度 ， 最高不得超過 25m。 腳手架隨建筑結構的升高 ， 向上逐段搭設 ， 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步架應設一道與建筑物拉結的桿件 。 懸挑腳手架的另一種做法是在樓扳上預埋鋼筋環(huán) ， 外伸的橫向水平構件 (鋼管 、 型鋼等 )插入鋼筋環(huán)內(nèi)固定 ， 在橫向水平構件上搭設腳手架 。 架子的上部用鋼絲繩和花籃螺絲與樓板拉結 ， 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 、 懸挑式腳手架的計算 。 懸挑腳手架的計算包括腳手架的計算和下部鋼底梁 、挑架的計算 。 此處只介紹鋼底梁與挑架的計算 。 1 鋼底梁的計算 鋼底梁承受上方腳手架立柱傳來的集中荷載 F和本身的自重 。 按簡支梁計算 ， 偏于安全 ， 計算簡圖如圖 4 6所示 。 (1)抗彎強度計算 鋼底梁抗彎強度計算如下： （ 4-1） 式中 Mx， My 繞 x軸和 y軸的彎矩 (對于工字截面 ， x軸為強軸 ， y軸為弱軸 )(N mm)； Wnx,Wny 對 x軸和 y軸的凈截面抵抗矩 (mm3)； 截面塑性發(fā)展系數(shù)：對于工字形截面 1 05；對其他截面可按GBJ17-88表 5 2 1采用； f 鋼材的抗彎強度設計值 (N/mm2)。 (2)抗剪強度計算 鋼底梁抗剪強度計算采用公式 (4 2)： （ 4-2） 式中 V 計算截面沿膠板平面作用的剪力 (N)； S 計算剪應力處以上毛截面對中和軸的面積矩 (mm3)； I 毛截面慣性矩 (mm4)； tw 腹板厚度 (mm)； fv 鋼材的抗剪強度設計值 (N mm2)； (3)局部承壓強度計算 鋼底梁局部承壓強度計算如下： (4-3) 式中 F 集中荷載 (N)； 集中荷載增大系數(shù) ， 此處 1 0； lz 集中荷載在腹扳計算高度上邊緣的假定分布長度 (mm)， 按下式計算： lz=2hy (其中： a為集中荷載沿梁跨度方向的支承長度 ， hy為梁頂面至腹板計算 高度上邊緣的距離 ， 單位均為 mm)。 (4)整體穩(wěn)定驗算 鋼底梁整體穩(wěn)定驗算采用公式 (4-4)： (4-4) 式中 Mx 繞強軸作用的最大彎矩 (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 鋼材的設計強度 (N mm2)。 (5)撓度計算 鋼底梁撓度計算如下： fmax = f1 + f2 (4 5) 式中 fmax 鋼梁最大撓度 (mm)； 實例 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號工字鋼 ， 計算簡圖見圖 4 7。 (1)荷載計算 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)力計算 Qmax = RA = 3.6 104 N Mmax = RA 6000/2-F (3000+1500)-0.38 60002/8=4.19 107Nmm (3)驗算 抗彎強度 查得 x 1 05， 則 剪應力 查得 I/S=216mm,tw=8則： 支座局部承壓 設支座長度為 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 三角挑架的計算 三角挑架的計算簡圖如圖 4 8所示； (1)內(nèi)力計算 將斜桿簡化成一根彈簧 ， 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 (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) 驗算挑梁拉彎強度 （ 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 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計算； f 鋼材的抗拉設計強度 。 (3)鋼挑梁埋入驗算 鋼挑梁埋入處的受力比較復雜 ,沿垂直方向的剪力由鋼挑梁承受 ， 平面內(nèi)的彎矩由上部結構自重產(chǎn)生的壓力與之平衡 ， 故剪力與彎矩不會使鋼挑梁產(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 算 錨 筋 的 抗 剪 強 度 ： （ 4-10） 若鋼挑梁直接埋設有困難時 (如鋼筋過密或截面較薄 )也可以先設預埋件 ， 將鋼挑梁焊于預埋件上 。 預埋件的計算按有關規(guī)定進行 ， 并要計算鋼跳梁與預埋件焊接的焊縫強度 。 (4)鋼挑梁嵌固端的混凝土局部承壓的驗算 在進行鋼跳梁嵌固端的混凝土局部承壓的驗算時 ， 其承壓區(qū)的截面尺寸應符合下式要求 (配置間接鋼筋構件 )： 式中 Fl 局部荷載設計值 (N)； fc 混凝土軸心抗壓強度設計值 (N/mm2)； Aln 混凝土局部承壓凈面積 (mm2)； 混凝土局部承壓強度提高系數(shù)； 混凝土局部受壓凈面積 (mm2)。 (5)斜桿的驗算 強度 斜桿的強度驗算按下面公式進行： (4-12) 穩(wěn)定性 斜桿的穩(wěn)定性驗弊按公式 (4 13)進行： (4-13) 式中 N 軸心受壓的設計荷載 (N)； A 斜桿的截面面積 (mm)； f 鋼斜桿的抗壓設計強度 (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。 斜桿焊縫驗算 斜桿焊縫驗算按下式進行： (4-14) 式中 N 平行于焊縫長度方向的軸力 ， 此處 N=Nz(N)； he 角焊縫的有效厚度 (mm)； lw 焊縫的有效長度 (nM)l 沿角焊縫長度方向的剪應力 (N/mm2)； 角焊縫的抗剪設計強度 (N mm2)。 實例 鋼三角挑架簡圖見圖 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 。 鋼挑梁正應力為： 端部伸入混凝土 500mm， 錨筋 2 20， 則 混凝土局部承壓驗算： 6 80 104 1.5 1 215 500 100=1.61 107N， 滿足條件 。 （ 3） 斜桿驗算 正應力 穩(wěn)定性 焊縫驗算 焊縫厚度 5mm， 周長為 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用較多的一種 ，它是一種工具式腳手架可以重復使用 ， 但使用中要注意安全 。 它主要用于剪力墻和框架結構 。 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構及附著支承結構 、 依靠設置于架體上或主體結構上的專用升降設備實現(xiàn)升降的施工外腳手架 。 按構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件是一個套管升降架 (圖 4-9） 。 每個升降架由外架 (又稱固定架 )和內(nèi)架 (又稱內(nèi)套架或活動架 )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個樓層高 、 寬 1m左右 ， 中間一段不設橫向桿件 。 內(nèi)架是用內(nèi)徑大于外架鋼管外徑的無縫鋼管焊成的框架 ， 高 1 6m左右 。 內(nèi) 、 外架鋼管的具體規(guī)格應由計算確定 。 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 ， 滑動的幅度即為每次升 (降 )的幅度 。 外架和內(nèi)架均各設有兩個與建筑物墻或柱連接的固定附墻支座 。 當進行提升時 ， 首先將提升葫蘆懸掛在外架的上橫桿上 ， 通過鋼絲繩用吊鉤吊住內(nèi)架的下橫桿 ， 松開內(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 ， 即完成一個提升循環(huán) 。 每一提升循環(huán) ， 可提升 1 2 1個樓層高度 。 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 。 下降時的操作與提升時相似 ， 只是依次將內(nèi) 、 外架下降 。 每兩個升降架之間用鋼管橫向連接起來組成一個腳手架單元 ， 兩個升降架之間距離一般不大于 4m， 兩個腳手架單元之間保持 10cm間隙 。 工作時將各腳手架單元連接起來形成整體腳手架 ， 升降時 ， 拆開單元之間的連接 ， 各單元獨立進行升降作業(yè) ， 一個腳手架單元的兩個升降架在升(降 )時必須嚴格保持同步 。 圖 4 10是套管式升降架的提升過程示意圖 。 2 整體提升式 整體提升式外墻腳手架的構造示意圖如圖 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腳手架 ， 腳手架高度為 4個樓層高度 。 腳手架內(nèi)側沿墻高安裝若干導向滑輪 ， 使腳手架可沿建筑物墻 (柱 )升降 。 在承重三角架上方安設提升機三角架