高層建筑鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架設計應注意的幾個問題

1、高層建筑鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架設計應注意的幾個問題石偉國江蘇省華建建設股份有限公司摘 要： 本文主要介紹了在高層建筑采用鋼絲繩斜拉工字鋼懸挑腳手架設計中常出現(xiàn)錯誤的幾個安全系數(shù)計算方法及實際施工中常見的構造節(jié)點作法，對外腳手架方案編制及現(xiàn)場實際施工具有一定的借鑒作用。關鍵詞： 高層建筑 腳手架 斜拉 懸挑目前，我國越來越多的高層及超高層如雨后春筍拔地而起，南方地區(qū)外墻大部分采用鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架，筆者在對高層建筑外墻腳手架方案進行專家論證時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)如下一些問題，現(xiàn)就深圳地區(qū)常用的鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架設計（見圖1），分別作如下說明。圖1 斜拉鋼絲繩工字鋼懸挑腳手架1、材料選擇1.1

2、鋼管：目前建筑工程上采購的腳手架鋼管大都為48×3.5（3.2）鋼管，外壁允許偏差為±0.5mm，再加上周轉(zhuǎn)次數(shù)較多且日曬雨淋，鋼管銹蝕，壁厚變薄，建議外架設計算時采用壁厚較薄的鋼管進行計算，結(jié)果偏于安全，各項參數(shù)如下表1。 表1實際使用鋼管（mm）計算采用鋼管（mm）截面積（mm2）慣性矩I（mm4）截面模量（mm3）回轉(zhuǎn)半徑i（mm）每米長重量（kg/m）48×3.5489.0121900.05080.0015.803.8448×3.548×3.2450.4113567.54731.9815.883.5448×3.248×

3、;3.0423.9107831.04493.0015.953.31實際現(xiàn)場使用48×3.5、48×3.2可分別采用48×3.2、48×3.0型鋼管各項參數(shù)進行計算，一般情況下不建議采用48×3.5鋼管各項參數(shù)進行計算，也不推薦為了節(jié)約成本而實際使用48×3.0以下鋼管。1.2扣件：外架所采用鋼管扣件材質(zhì)必須符合現(xiàn)行鋼管腳手架扣件（GB15831）的規(guī)定，并有生產(chǎn)許可證，扣件螺栓擰緊扭矩值不應小于40N·m，且不大于65N·m。扣件的承載力設計值一般：對接扣件抗滑：3.2KN直角扣件、旋轉(zhuǎn)扣件（抗滑）：8KN雙直角扣

4、件、雙旋轉(zhuǎn)扣件抗滑：8KN×2×0.8（折減）=12.8KN。1.3型鋼挑梁：外架懸挑梁筆者建議采用雙軸對稱界面的挑件，如工字鋼等，而不推薦采用槽鋼單軸對稱構件，如實際使用槽鋼，在鋼管立桿支撐處對翼緣進行焊接鋼板加固。1.4鋼絲繩：鋼絲繩建議采用6×19+1（鋼芯），直徑15.5，抗拉強度為1400MPa、1570 MPa，鋼絲繩選擇的原則是小直徑、高強，易于操作。大直徑鋼絲繩工人操作不方便，因市面上材質(zhì)良莠不齊，不建議采用高強（1670、1770、1870、1960MPa）鋼絲繩。1.5安全網(wǎng)：防護密網(wǎng)在每100mm×100mm的面積內(nèi)至少2000個網(wǎng)

5、目，一般采用2200、2300目，同時必須強調(diào)阻燃。2、計算系數(shù)的取值及計算方法討論2.1腳手架立桿的計算長度系數(shù)：JGJ130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范表中按照連墻件的布置只給出了二步三跨、三步三跨，但現(xiàn)在200m左右的超高層建筑采用鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架屢見不鮮，二步三跨及三步三跨布置連墻件已不能滿足要求，建議增加二步一跨、二步二跨的值。2.2風荷載標準值公式：k=0.7Z·S·0現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范規(guī)定的風荷載標準值公式應為k=Z·S·0，Z是考慮風壓脈沖動對高層結(jié)構的影響，考慮到腳手架附著在主體結(jié)構上，故取風振系數(shù)Z

6、=1.0，所以在公式中未體現(xiàn)?；撅L壓系數(shù)0JGJ130-2001規(guī)范中基本風壓0是根據(jù)重現(xiàn)期為30年確定的，而腳手架使用期比較短，一般為25年，遇到強勁風的概率相對要小得多，0.7系數(shù)參考英國腳手架標準（BS5973-1981）取0.7計算確定。由于JGJ130-2001規(guī)范規(guī)定：0值是按建筑結(jié)構荷載規(guī)范（GBJ9-87）采用，而該規(guī)范隨著建筑結(jié)構荷載規(guī)范（GB50009-2001）自2002年3月起實施而廢止，新規(guī)范基本風壓值是按照10年、50年、100年編制的，按照GB5009-2001規(guī)范可按下式確定的重現(xiàn)期為30年的基本風壓值0。O=30=10+（100-10）×（）例：深

7、圳地區(qū)基本風壓值（30年）：O=30=0.45+（0.9-0.45）×（） =0.45+（0.9-0.45）×0.472=0.66筆者建議新的腳手架規(guī)范修訂時，將重現(xiàn)期30年一遇的基本風壓定義成50年或10年一遇，相應的0.7系數(shù)可作一修改，便于腳手架設計計算。風壓高度變化系數(shù)Z新規(guī)范（JGJ130-2001）規(guī)定，按建筑結(jié)構荷載規(guī)范（GBJ9）規(guī)定采用，現(xiàn)在則應按規(guī)范（GB50009-2001）規(guī)定采用。此系數(shù)應按不同的計算對象進行取值。眾所周知，懸挑腳手架是分段懸挑，各分段其高度一般在30m左右，各懸挑段應該選用不同的風壓高度變化系數(shù)，每個懸挑段也應根據(jù)不同的計算對象進

8、行選取。在驗算腳手架立桿穩(wěn)定性時，應取每一懸挑段起挑處（型鋼挑梁處）的離地高度計算。在驗算腳手架連墻件承載力時，在同一懸挑段內(nèi)連墻件宜統(tǒng)一設置，可取每一懸挑段的最大離地高度計算（連墻件計算時不僅要驗算桿件強度，桿件較長時必須驗算抗彎，特別應驗算連接件的受力，比如扣件的抗滑移）。風荷載體型系數(shù)S規(guī)范（JGJ130-2001）給出了腳手架風荷載體型系數(shù)S的計算方式（見表2）。 腳手架的風荷載體型系數(shù)S 表2背靠建筑的狀況全封閉墻敞開，框架和開洞墻腳手架狀況全封閉、半封閉1.01.3敞開stw 注：1.stw 值可將腳手架視為桁架，按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范（GB50009）表第32項和第36項

9、的規(guī)定計算。 2.為擋風系數(shù)，=1.2An/Aw，其中An為擋風面積，Aw為迎風面積。當腳手架外側(cè)掛密目式安全網(wǎng)時（立桿縱距1.5m、步距1.8m，），密目式安全網(wǎng)全封閉腳手架應考慮風荷載對腳手架的作用，安全網(wǎng)的網(wǎng)目密度為2300目/100cm2時（按實際計取目數(shù)），每目孔隙面積約為Ao=1.3mm2，則密目式安全網(wǎng)擋風系數(shù)：1=（100-nA0）/100=（100-2300×）/100=0.701敞開式扣件式鋼管腳手架的擋風系數(shù)，根據(jù)規(guī)范JGJ130-2001條文說明第條計算：2= （4-2）式中 1.2節(jié)點面積增大系數(shù)； An一步一縱距（跨）內(nèi)鋼管的總擋風面積，An=（la+h+

10、0.325lah）d；la主桿縱距（m）； h主桿步距（m）；0.325腳手架立面每平方米內(nèi)剪刀撐的平均長度；d鋼管外徑（m）。2敞開式單、雙排扣件式鋼管（48×3.5mm）的擋風系數(shù)，規(guī)范（JGJ130-2001）附錄中給出表3： 腳手架的擋風系數(shù)2值 表3步距（m）縱 距（m）1.21.51.82.01.20.1150.1050.0990.0971.350.1100.1000.0930.0911.50.1050.0950.0890.0871.80.0990.0890.0830.0802.00.0960.0860.0800.077注：當采用51×3mm鋼管時，表中系數(shù)乘以

11、1.06。因此，密目式安全網(wǎng)全封閉腳手架擋風系數(shù)按下式計算：=1+2-1·2=0.701+（）=0.701+=0.701+=0.7275密目式（2300目）安全網(wǎng)全封閉腳手架風荷載體系數(shù)s=1.3=1.3×0.7275=0.94582.2.4斜拉鋼絲繩安全系數(shù)取值鋼絲繩安全系數(shù)K0系按鋼絲繩用途而定的系數(shù)，見表4。 表4鋼絲繩用途K0鋼絲繩用途K0作風繩3.5作吊索（無彎曲）6-7用于手動起重設備4.5作捆綁吊索8-10用于機動起重設備5-6用于載人升降機14綜合考慮，筆者建議選取K0=8比較適中。3、節(jié)點構造措施3.1型鋼挑梁與樓板固定方法：推薦作法是采用在鋼筋混凝土澆筑

12、時，預埋插入圓鋼卡箍，工字鋼挑梁根據(jù)在樓板內(nèi)的錨固長度可設置23道卡箍（至少有一道錨入梁內(nèi)），卡箍在板內(nèi)錨入混凝土應30d，卡箍與工字鋼不匹配時，應分別制作一套管與工字鋼及預埋卡箍焊牢與以抵抗外架引起的鋼梁水平力見圖2，嚴禁采用木楔填塞。圖2 鋼梁卡箍節(jié)點詳圖型鋼懸挑梁外伸長度與錨進鋼筋混凝土樓板長度之比一直存有爭議，建議采用錨入長度在11.5倍外伸長度范圍,每段懸挑高度建議控制在2030m之間。3.2鋼絲繩吊環(huán)：鋼絲繩吊環(huán)應使用圓鋼制作（級鋼彎曲后變脆而容易折斷），預埋梁面內(nèi)30d，同時伸出梁面以能穿入鋼絲繩為度（可取內(nèi)徑d50mm），嚴禁吊環(huán)外露太多，受力后產(chǎn)生變形，引起鋼絲繩張拉不緊產(chǎn)生

13、松馳出，見圖3。圖3 鋼絲繩吊環(huán)節(jié)點3.3工字鋼下固定鋼絲繩卡環(huán)，應避免鋼絲繩與型鋼鋒利的翼緣接觸而產(chǎn)生斷絲可采用以下作法，嚴禁不用卡環(huán)固定，直接繞著挑梁和腳手架立桿，容易產(chǎn)生滑移，見圖4。50150300圖4 工字鋼固定鋼管立桿及鋼絲繩的節(jié)點3.4挑梁固定腳手架立桿建議采用在工字鋼上焊短鋼筋頭，長度L150mm，不推薦使用焊大直徑鍍鋅管，然后鋼管插入鍍鋅套管內(nèi)，見圖4。3.5對于人貨電梯等，一字型腳手架連墻件應不受計算書約束，按照規(guī)范內(nèi)的構造要求設置。3.6鋼絲繩夾具應為3道，如圖5所示。注：鋼絲繩夾把夾座扣在剛強繩的工作段上， U形螺栓損扣在鋼絲繩的尾段上，鋼絲繩夾在鋼絲繩上交替布置圖5 鋼絲繩夾正確布置方法3.7建筑物陽角部分工字鋼構造作法可參照圖6所示作法。圖6 陽角部位工字鋼構造4、施工體會4.1腳手架計算公式是建立在鋼結(jié)構設計規(guī)范并參照若干試驗而建立的，目前腳手架材料質(zhì)量優(yōu)劣差別太大，選取參數(shù)時偏于保守是安全、合理的?，F(xiàn)場搭設時應嚴格按照計算書中的選材及構造施工，每隔一段時間，特別是臺風暴雨之后應檢查架體鋼管的銹蝕程