东方维也纳居住区脚手架工程施工方案

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东方维也纳居住区脚手架工程施工方案

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到:φ=0.188;

立杆净截面面积:A=4.57cm2;立杆净截面模量(抵抗矩):W=4.79cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205N/mm2;

青岛海湾大桥承台施工方案σ=10561/(0.188×457)=122.922N/mm2;

立杆稳定性计算σ=122.922N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式:

立杆的轴心压力设计值:N=9.972kN;Mw=0.316kN.m;

σ=9972/(0.188×457)+316000/4790=182.038N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:

风荷载标准值Wk=0.497kN/m2;

每个连墙件覆盖最大脚手架外侧迎风面积Aw=13.60m2;

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力:N0=5.0kN;

风荷载产生的连墙件轴向力设计值,按照下式计算:

Nlw=1.4×Wk×Aw=9.463kN;

连墙件的轴向力设计值:Nl=Nlw+N0=14.463kN;

连墙件承载力设计值按下式计算:

Nl=14.463kN

由以上计算得到Nl=14.463kN小于双扣件的抗滑力16kN,满足要求!

图三连墙件扣件连接示意图

9.2.7悬挑水平梁受力计算

受脚手架集中荷载:P=(1.2×6.552+1.4×2.805)=10.561kN;

水平钢梁自重荷载:q=1.2×26.1×0.0001×78.5=0.246kN/m;

安装上拉钢绳后经连续梁计算得到最大内力:

Tmax=18.874kN;

Rb=7.491kN;

未安装上拉钢绳时,考虑5.4米架高,悬臂水平梁计算得到最大内力:

σ=Mmax/1.05W=10.761×106/(1.05×141000)=72.68N/mm2;

水平梁的最大应力计算值72.68N/mm2小于抗压强度设计值215N/mm2。

水平钢梁整体稳定性计算:

φb=570×9.9×88×235/(4300×160×235)=0.72

得到φb值为0.658。

经计算水平钢梁最大应力σ=10.761×106/(0.658×141000)=116N/mm2;

水平钢梁的稳定性计算σ=116小于[f]=215N/mm2,

9.2.8上拉钢绳、吊环强度计算

钢丝拉绳的内力:T=Tmax=18.874kN;;

钢丝绳的容许拉力按照下式计算:

计算中[Fg]取T=18.874kN,α=0.82,K=8,

经计算,钢丝绳最小直径必须大于19.19mm才能满足要求!

钢丝拉绳吊环强度计算:

取钢丝拉绳轴力T=18.874kN作为吊环的拉力N:

则N=T=18.874kN;

钢丝拉绳吊环强度计算公式为

其中:[f]为吊环受力的单肢抗剪强度,取[f]=125N/mm2;

所需钢丝拉绳吊环最小直径D=(18874×4/3.142×125)1/2=13.86mm;

9.2.9锚固段与楼板连接计算

水平钢梁与楼板采用钢筋压环,压环强度计算如下:

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

其中:[f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f]=50N/mm2;

水平钢梁所需压环最小直径D=[6966×4/(3.142×50×2)]1/2=10mm;

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度。

经上述计算可知,“详图一”悬挑受力构件中,型钢上拉钢绳直径必须大于等于19.19mm、吊环最小直径必须大于12mm、压环最小直径必须大于10mm,但在实际施工中,因施工进度需要,经常出现脚手架卸荷钢绳滞后安装,卸荷钢绳与安全防护棚拉绳同时固定在同一个吊环上等现象,因此,要求本工程在选择挑支受力构件时,其上拉钢绳直径不得小于20mm,吊环、压环选用直径为20mm园钢。

9.3详图二悬挑梁型钢B安装如图5、

9.4详图二型钢B受力计算书

9.4.1脚手架搭设参数

搭设普通型钢悬挑脚手架,最大高度为38.6米、要求在架高20.0m处设置一道同样的钢绳卸荷装置;脚手架立杆采用单立杆;搭设尺寸为:立杆纵距为1.65米,立杆横距为0.85米,立杆的步距为1.8米;内排架离墙最大距离为0.65米;大横杆在上,搭接在小横杆上的大横杆根数为1根;采用Φ48×3.25钢管;横杆与立杆连接方式为单扣件;取扣件抗滑承载力系数1.0;连墙件竖向间距4.0米,水平间距3.30米,采用双扣件连接。

9.4.2脚手架荷载参数同详图一中的7.5.2.2。

9.4.3水平挑支构件选择

悬挑水平钢梁选择16号工字钢,按带悬臂单跨梁计算,其中建筑物外悬挑段最长为1.70m,建筑物内锚固段长度2.0m;与楼板连接压环直径:20mm;楼板混凝土标号:C30;上拉钢绳数量1根,钢绳安全系数取8,钢绳上下拉结点垂直距离为3.20m;钢绳水平方向距离建筑物最大距离为1.55m,搁置在悬挑梁上的联梁选用14号工字钢。

9.4.4脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架上的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载,经计算34米高脚手架产生的立杆轴向力为:

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值:N1=15.129kN;

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值:N2=14.540kN;

风荷载设计值产生的立杆段弯矩值:Mw=0.426kN.m;

9.4.5立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆稳定性按下式计算:

立杆轴向压力设计值:N=15.129×23/34=10.234kN;

立杆截面回转半径:i=1.59cm;计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:k=1.155;计算长度系数:μ=1.5;计算长度lo=k×μ×h确定:l0=3.118m;长细比Lo/i=196;

轴心受压立杆稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到:φ=0.188;

立杆净截面面积:A=4.57cm2;立杆净截面模量(抵抗矩):W=4.79cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205N/mm2;

σ=5305/(0.188×457)=61.750N/mm2;

立杆稳定性计算σ=61.750N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

考虑风荷载时,立杆稳定性按下式计算:

立杆的轴心压力设计值:N=14.54×23/34=9.836kN;风荷载设计值产生的立杆段弯矩值:Mw=0.426kN.m;

σ=9836/(0.188×457)+426000/4790=203.369N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

9.4.6钢丝绳卸荷计算

每根立杆钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法,在脚手架全高范围内卸荷1次,吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置,以卸荷吊点分段计算,卸荷净高度为11.0m;卸荷钢绳计算简图如图6

经计算卸荷处立杆轴向力为:

P1=P2=1.5×15.129×11/34=7.342kN;(kx为不均匀系数,取1.5)

各吊点位置处内力计算为(kN):

T1=P1/sina1=7.342/0.888=8.266kN

T2=P2/sina2=7.342/0.976=7.524kN

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=8.266kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算:

计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);

计算中[Fg]取8.266kN,α=0.82,K=8,得到:

选择卸荷钢丝绳的最小直径为:d=(2×8.266×8/0.82)0.5=12.7mm。

吊环强度计算公式为:σ=N/A≤[f]

吊环的最小直径d=(2×[Fg]/[f]/π)0.5=(2×8.266×103/50/3.142)0.5=11mm。

钢丝绳最小直径为12.7mm,必须拉紧至8.266kN,吊环直径为11mm。

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:

风荷载标准值Wk=0.59kN/m2;

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.20m2;

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=5.0kN;

风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:

Nlw=1.4×Wk×Aw=10.90kN;

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=15.90kN;

连墙件承载力设计值按下式计算:

由长细比l0/i=650/15.9的结果查表得到φ=0.882,l为内排架距离墙的长度;

又:A=4.57cm2;[f]=205N/mm2;

Nl=15.90

连墙件采用双扣件与墙体连接,由以上计算得到Nl=15.90小于双扣件的抗滑力16kN,满足要求!

图7连墙件扣件连接示意图

9.4.8悬挑水平梁受力计算

RA=RB=15.686KN,Mmax=8.719KNm

抗弯强度计算,联梁选用14号工字钢,其截面抵抗矩Wx=102cm3,

联梁在弯距作用下产生截面应力:

σ=Mmax/rxWx=8.719×106/(1.05×102000)=81.41N/mm2<f=215N/mm2,

式中:rx——截面塑性系数,计算中rx取1.05

f—钢材抗弯强度设计值215N/mm2

整体稳定计算,梁的整体稳定性系数φ=0.81

σ=Mmax/φWx=8.719×106/(0.81×102000)=105.53N/mm2<f=215N/mm2

16号工字钢水平支撑梁截面惯性矩I=1130cm4,截面抵抗矩W=141cm3,截面积A=26.1cm2。

受联梁传递来集中荷载P=RA=15.686kN;

水平钢梁自重荷载q=0.246kN/m;

安装上拉钢绳后经连续梁计算得到最大内力:

T=26.383kN;

Rb=9.193kN;

Mmax=5.796kN.m;

AB杆最大轴力:NAB=13.588kN;

σ=Mmax/1.05W+NAB/A=5.796×106/(1.05×141000)+13.588×103/2610

=44.35N/mm2;

水平支撑梁的最大应力计算值44.35N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!

水平钢梁整体稳定性计算:

水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下

其中φb—均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:

φb=570×9.9×88×235/(1550×160×235)=2

经过计算得到最大应力σ=5.796×106/(0.929×141000)=44.248N/mm2;

水平钢梁的稳定性计算σ=44.248N/mm2小于[f]=215N/mm2,满足要求!

未安装上拉钢绳时,考虑5.4米架高,悬臂水平梁计算得到最大内力:

σ=Mmax/1.05W=13.607×106/(1.05×141000)=91.91N/mm2;

水平梁的最大应力计算值91.91N/mm2小于抗压强度设计值215N/mm2。

水平钢梁整体稳定性计算:根据公式如下

φb=570×9.9×88×235/(3100×160×235)=1

经计算水平钢梁最大应力σ=13.607×106/(0.762×141000)=126.65N/mm2;

水平钢梁的稳定性计算σ=126.65N/mm2小于[f]=215N/mm2,

9.4.9上拉钢绳、吊环强度计算

钢丝拉绳的内力T=Tmax=26.383kN;

钢丝绳的容许拉力按照下式计算:

计算中[Fg]取T=26.383kN,α=0.82,K=8,

经计算,钢丝绳最小直径必须大于22.7mm才能满足要求!因此在实际施工时,要求在联梁中部脚手架内外立杆对应位置增设一道φ20卸荷钢绳,钢绳上端固定在现浇混凝土墙的穿墙螺栓孔中。

钢丝拉绳吊环强度计算:

取钢丝拉绳轴力T=26.383kN作为吊环的拉力N,

则N=T=26.383kN。

钢丝拉绳吊环强度计算公式为

其中:[f]为吊环受力的单肢抗剪强度,取[f]=125N/mm2;

所需钢丝拉绳吊环最小直径D=[26383×4/(3.142×125)]1/2=16.40mm;

9.4.10锚固段与楼板连接计算

水平钢梁未安装上拉钢绳时处在悬臂状态,采用钢筋压环固定,压环强度计算如下:

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

其中:[f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》[f]=50N/mm2;

水平钢梁所需压环最小直径D=[6762×4/(3.142×50×2)]1/2=10mm;

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度。

经上述计算可知,“详图二”悬挑受力构件中,脚手架在架高23m处卸荷钢绳最小直径必须大于12.7mm、型钢上拉钢绳直径必须大于等于20mm、吊环最小直径必须大于12mm、压环最小直径必须大于10mm,但在实际施工中,因施工进度需要,经常出现脚手架卸荷钢绳滞后安装,卸荷钢绳与安全防护棚拉绳同时固定在同一个吊环上等现象,因此,要求本工程在选择挑支受力构件时,其上拉钢绳及卸荷钢绳直径不得小于20mm,吊环、压环直径为20mm,特别注意在联梁中部脚手架内外立杆对应位置应增设一道φ20卸荷钢绳,钢绳上端固定在现浇混凝土墙的穿墙螺栓孔中。

9.5.悬挑脚手架搭拆注意事项

9.5.1本工程悬挑脚手架由于受建筑物平面几何尺寸的影响,型钢(支架)纵向布距不尽相等,型钢最大间距控制在1650mm,安装允许偏差不得超过50mm,搭设时应特别注意纵横向水平杆件与立杆的连接方法(按规范),确保主节点连接稳固,杆件交错布置合理,以保证脚手架的整体稳定性,挑架搭设时第一步脚手架步距应从型钢挑梁底面算起。

9.5.2脚手架每根立杆分段卸荷方式可参照下图10通用图进行。

9.5.3根据型钢(支架)挑梁平面布置图及节点大样图,对每根(榀)型钢(支架)挑梁的固定及支拉杆件的位置,事先应进行各部件尺寸翻样,安装时对号入座。同时做好:在下层混凝土结构施工时,按斜撑下支点位置预埋铁件;在型钢安装层混凝土结构施工时,应严格按型钢(桁架)挑梁位置预埋铁件或压环(压环弯脚应压在现浇楼板下层钢筋之下,两侧锚固长度大于300mm);在上层混凝土结构施工时,按下层型钢或脚手架卸荷主节点的对应位置上预埋钢筋吊环、铁件,并保证其在同一垂直面上。

9.5.4普通型钢悬挑梁长度主要以A型=4.5m、B型=4m二个规格为主,个别挑梁(支架)的长度按实际尺寸进行下料。用于固定型钢(支架)的预埋铁件、锚(拉)环应采用A3钢或Q235钢,焊条选用E43型;当压环使用Ⅱ级钢,焊接应使用E502型焊条,所有铁件预埋时,应低于结构面20mm,以便抹灰层覆盖;用于设置型钢挑架的材料必须具有产品合格证。

9.5.5型钢挑梁(支架)、支拉斜撑等挑架设施在安装时其所在楼层结构混凝土强度应达到设计强度的30%。

9.5.6型钢挑梁(支架)安装就位后,应先行做好固定校正工作,钢梁(支架)外伸(挑)端应略高于尾部(为梁长的3~5‰),然后按照立杆位置焊接长150mm~200mm直径为20mm立杆限位短柱。第一步脚手架底面从外立杆至建筑物外墙面应用九层板封闭隔离。

9.5.7普悬型钢、支拉体系应按图纸放实样确定各杆件加工制作尺寸,所有联梁与型钢挑梁应进行焊接连接(图中注明者除外)。

9.5.8详图中未注明的连接焊缝按以下要求确定:对接焊缝沿型钢截面周长满焊,贴角焊缝按型钢接触面长度满焊,焊缝高度(焊脚尺寸)6mm。

9.5.9脚手架外侧应搭设封闭式安全防护棚,并随机检查,防护棚上铺设的层板应与钢管可靠固定连接,防止台风刮落,其搭设方法如图11。

9.6悬挑脚手架拆除注意事项

9.6.1脚手架的拆除方法同双排落地架,拆除时脚手架上不得集中堆放钢管等其它材料,以减少脚手架使用荷载。搭架时应按要求及时安装连墙杆,拆架时连墙杆应按顺序逐个拆除,不得图方便连续拆除多个连墙杆件。

9.6.2拆除脚手架时,凡在影响区域的地面范围内,应设置围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁一切非操作人员入内。

9.6.3架子拆除四周应同步进行,脚手架上的杂物应事先清理干净;分段拆除高差不得大于2步;拆下的长钢管使用塔吊或白棕绳加滑轮装置运送到地面,其它小型配件转入楼层内利用施工电梯转运至地面。

9.6.4型钢挑梁(支架)拆除时应按下列顺序进行:上部脚手架拆除→联梁拆除→拉杆拆除→支杆拆除→压点锚环内木枋拆除→将悬挑水平梁移至楼层内→拆除(切割)压点锚环;对于三角形支架应使用塔吊固定后逐榀切割拆除。

9.7.1脚手架搭设人员及电焊人员必须是经国家《特种作业人员安全技术考核管理规则》考核合格的专业架子工和焊工,其身体条件应满足高空作业要求。

9.7.2搭架作业人员必须佩戴符合标准的安全帽、安全带等安全防护用品,作业时必须穿防滑鞋。

9.8.1用于搭设脚手架的构配件质量必须按技术标准规定经检验合格后方可使用。

9.8.2脚手架搭设按下列阶段进行质量及安全性验收:

9.8.2.1地基完工(型钢挑梁、桁架安装完毕)后及脚手架搭设前;

9.8.2.2操作层施加荷载后;

9.8.2.3每搭设完10m高度后;

9.8.2.4达到设计高度后;

9.9脚手架验收时发现的问题应及时校正,整改,脚手架扣件螺栓拧紧力矩用扭力扳手随机抽样检查,不合格的必须重新拧紧,验收合格后方可挂牌使用。

9.9.1脚手架操作层上的施工荷载应符合设计要求,不得将模板支撑、缆风绳、混凝土输送管、卸料平台等固定在脚手架上;严禁超载、堆放集中荷载及任意悬挂起重装置。

9.9.2六级及六级以上大风和雾、雨(雪)天应停止脚手架作业,雨(雪)后上架作业应采取防滑措施。

9.9.3项目管理部应设专人负责对脚手架进行日常检查和维护,未经项目部技术负责人同意不得任意拆除脚手架上任何杆件;特别在大风与大雨后,以及脚手架停用复工前,必须对脚手架进行全面检查、整修。

9.9.4脚手架按以下项目进行日常维护检查:

9.9.4.1各主节点杆件的安装、连墙件、支撑、焊接部位焊缝、拉结固定点、门洞等关键位置的构造是否符合施工方案要求。

9.9.4.2地基是否有积水、下沉现象,立杆是否出现悬空,扣件螺栓是否有松动现象,焊缝、压环、吊环是否出现开裂变形等。

9.8.4.3当发现脚手架某个部位发生突变时,应立即停止使用,查明原因,经加固处理验收合格后,方可继续使用。

9.9.5脚手架使用期间,荷载应均匀布置,不得集中堆放。严禁任意拆下主节点处的纵横向水平杆、纵横向扫地杆、连墙杆、支撑、栏杆、挡脚板、斜拉杆、固定锚栓等部件,要拆除以上任一部件必须采取安全加固措施DB3212/T 2047-2018标准下载,并报技术负责人审批同意后方可实施。

9.9.6脚手架四周应在操作楼层下方设置一道水平挑兜网,并随操作层同步升降,防止高空落物,且分别在九层和十七层设置二道固定式硬隔离防护棚。

9.9.7在脚手架上进行电气焊作业时,必须有防火措施,并派专人负责看守。

9.9.9在施工区域最高处的脚手架应设置防雷接地装置,避雷针用Φ12的镀锌钢筋制作,设在建筑物四大角脚手架立杆上,高度不得小于1米,并将所有最上层的大横杆全部接通,形成避雷网路,接地可与建筑物设计的防雷接地系统连接。

河北天宏建筑工程有限责任公司

吉林省住宅产业化试点装配式住宅设计导则(吉林省住房和城乡建设厅2015年9月)呼市第一项目部2012年10月2日

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