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在高层建筑施工中,落地式钢管脚手架已不能满足辅助施工的作用,悬挑型钢梁脚手架具有构造简单、周转快等优点,普遍被施工企业选用。然而,有不少施工企业技术管理人员对悬挑型钢梁脚手架在认识上还存在一些误区,在悬挑型钢梁脚手架的设计安装和使用过程中,存在一些不可忽视问题。现对这些现象进行归纳总结分析,提出一些看法和建议。
1.关于悬挑型钢梁脚手架的结构形试
(1)悬挑梁构件的间距与脚手架立杆的纵向间距不相等时,可沿脚手架底部设置纵向钢梁,—般选用10a槽钢,槽口向上,此种设方案应验算槽钢的力学性能。
(2)悬挑则钢梁脚手架的力学模型。
(3)悬挑剔钢梁脚手架的主要特点。
由于构造简单、搭设方便,悬挑梁仅受竖向力作用,不必考虑其水平方向的约束,所以普遍被施工企业选用,不足之处是型钢较长、用钢量大、成本高。
2.关子悬挑型钢梁构件的截面选型
脚手架搭设立杆一般设置在型钢上翼缘宽度中部,常见的型钢截面形式有槽形和工字形两种。 工字形截面双轴对称.立杆位置和中性轴重合,受力合理,槽型截面立杆作用于截面宽度中心,与中性轴存在一定的偏心距,构件成为弯扭构件,易产生横向弯曲变形,所以建议选用双轴对称截面型钢作为悬挑梁。当受条件限制不得不使用非对称截面时,应在方案设计中验算扭矩的影响。
3.關于悬桃梁与建筑物主体结构的连接及受压支座的处理
(1)悬挑型钢梁附着在建筑物主体结构上,悬挑型钢梁与主体结构之间常见的连接方法有:①螺栓连接法:连接螺栓既可预埋设置,也可在砼楼面浇注时预留螺栓孔,插入对接螺栓。②预埋钢筋环法:楼面结构浇注时预埋钢筋环,安装型钢时加焊门形钢筋或加焊横向钢筋头。③预埋锚筋法:楼面结构浇注时预埋锚筋,安装型钢时将锚筋折弯,并焊接牢固。
几种连接方法的比较:
①螺栓连接法。由于是通过螺栓紧固件将型钢构件固定在主体结构上,连接安全可靠,但制作螺栓较繁琐且费用高,采用对穿螺栓连接,螺栓可回收利用,可节约螺栓制作成本,但要增加预留洞口和后期封堵洞口而产生的费用。
②预埋钢筋环法。采用加焊门形钢筋压住型钢构件,工序较多,且焊接是立焊,焊接质量不易保证,采用加焊横向钢筋头压住型钢构件,节约材料,废料头既可,但焊接面积太小,质量很难保证,不应采用。
③预埋锚筋法。采用预埋锚筋法,方法简单,有一定紧固力,焊接为水平搭接焊,可靠性比加焊门形钢筋、加焊横向钢筋头高,但下埋筋固定位置时比埋钢筋环繁琐,安装型钢时弯折锚筋,增加工序,并且在弯折锚筋时对锚筋与砼结构握裹力不利,需要等砼结构达到一定强度时安装,对工期造成影响。
比较上述,几种做法,型钢与主体结构之间采用预埋钢筋环法较好,预埋锚筋法次之,推荐使用对穿螺栓连接,禁止采用预埋钢筋环用焊接横向钢筋头固定型钢。
(2)当悬挑型钢梁在阳台等悬挑构件伸出时,为了不让悬挑构件受到悬挑型钢梁的压力而破坏,常在悬挑型钢梁受压支座处进行以下几种方法处理:
①在受压支座下设置钢筋头。此种方法成本低、简单。但是受压支座处点受力,应力集中,容易局部应力过高而发生破坏。
②在受压支座下设置木板。此种方法简单、方便,利用废弃木模板即可,但是木材抗压强度较低,受力后台产生较大变形,失去支垫作用。
③在受压支座下设置钢板:此种方法简单、方便,安全可靠。受力合理,但是成本较高,在施工现场制作麻烦;采用钢板做支垫可以回收再利用。
综上所述,各种支垫的优缺点,应选用钢板做支垫,钢筋头和木板做支垫对结构不利,禁止采用。
4.关子悬挑型钢梁脚手架连墙件
脚手架横向自身稳定性很差,必须依靠连墙件保持架体稳定和传递风荷载作用。
悬挑型钢梁脚手架一般用于高层建筑,风荷载一般从低到高处变化较大,而大多数施工企业采用的连墙件间距在整个建筑全高内均相同,经济性比较差,实际上不同悬挑段连墙件间距应分别进行设计,为便于施工和管理,同一悬挑段内连墙件间距应保持一致,至于离地高度大地40m的脚手架连墙件,除应考虑承受水平风荷载的作用外.还应考虑抵抗风上翻流的作用。
5.关于荷载
作用悬挑型钢梁脚手架的荷载可分为永久荷载和可变荷载,永久荷载包括脚手架体结构自重、构配件(脚手板、挡脚板、栏杆、安全网等)自重和悬挑梁自重三部分,可变荷裁包括施工荷载和风荷载等。荷载取值一般《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130——2001)取值,悬挑型钢梁脚手架结构比较敏感,倚载取值的大小直接关系到结构安全性和方案的经济性.当实际情况与规范出入较大时应进行必要的调整。
5.1构件自重
钢管自重:目前市场上脚手架的壁厚一般都达不到规范规定的3.5mm.经实测大部分在2.8~3.0mm之间.许多施工企业采用非标准壁厚钢管搭设的悬挑脚手架方案中,基本上都没有时钢管截面特性和每米立杆承受的脚手架结构自重作调整、对脚手架钢管截面特性和每米立杆自重标准值仍按照《建筑施工扣件式铜管脚手架安全技术规范》(JGJ130--2001)取值.钢管作为构成脚手架的主要材料.其截面特性和每米立杆自重对架体结构影响较大,在悬挑脚手架中,架体截面特性和每米立杆自重对悬挑型钢梁的影响更为重要,所以采用非标准壁厚的钢管时,既要调整钢管的截面力学特性.又要调整每米立杆承受的脚手架结构自重。
5.2施工荷载
应根据实际使用要求进行计算,一般不宜小一层结构施工和一层装饰施工的荷载。但对于幕墙的施工,其荷载取值不应直接套用装饰施工的荷载取值,应按实际情况采用。
5.3风荷载
很多施工企业在复核立杆稳定性时,为计算方悬挑型钢梁脚手架是以建筑物主体结构为支承的。在悬挑型钢梁脚手架的作用下,主体结构是否会产生过大的变形、出现裂缝、承载力不足等,是悬型钢梁脚手架设计中不可忽视的问题,必要时应请原结构设计单位复核。建筑物的悬挑构件不应受到和偏于安全考虑,一般取脚手架最高处风荷载产生的弯矩和脚手架最低处立杆轴力进行计算,经济性比较差,应对不同搭设高度、同离地高度,分别进行计算。
6.关于悬臂型钢通过剪力墙时与模板拼缝的处理
当悬挑型钢梁通过剪力墙时。为了使剪力墙模板与型钢梁间的拼缝严密,一般有以下两种做法:(1)用8mm、l2mm木板进行拼缝处理,此种方法简单、成本低.利用废弃木模即可。缺点是后期拆除脚手架时.抽拨型钢梁时困难,需将型钢梁与剪力墙间打出缝隙拨出型钢梁,需要大量的人力。(2)用50mm、7Omm的苯板进行拼缝处理,此种方法简单、操作方便。但浪费苯板,优点是后期拆除脚手架时.抽拨型钢梁容易,只要将苯板打掉就可以将型钢梁拨出。
综上所述。推荐选用50mm、70mm的苯板进行剪力墙模板与型钢梁间的拼缝处理。
7.关于与悬臂型钢梁脚手架有关的主体结构承载力问题
挑型钢梁的压力,但有时型钢梁长时间受到荷载作用,挠度增大,建筑物的悬挑构件可能受到型钢梁压力作用.这时可采用钢丝绳卸荷的方法进处理。在实际工程,大部分悬臂型钢梁脚手架设计方案均未对以上问题进行复核。
1.关于悬挑型钢梁脚手架的结构形试
(1)悬挑梁构件的间距与脚手架立杆的纵向间距不相等时,可沿脚手架底部设置纵向钢梁,—般选用10a槽钢,槽口向上,此种设方案应验算槽钢的力学性能。
(2)悬挑则钢梁脚手架的力学模型。
(3)悬挑剔钢梁脚手架的主要特点。
由于构造简单、搭设方便,悬挑梁仅受竖向力作用,不必考虑其水平方向的约束,所以普遍被施工企业选用,不足之处是型钢较长、用钢量大、成本高。
2.关子悬挑型钢梁构件的截面选型
脚手架搭设立杆一般设置在型钢上翼缘宽度中部,常见的型钢截面形式有槽形和工字形两种。 工字形截面双轴对称.立杆位置和中性轴重合,受力合理,槽型截面立杆作用于截面宽度中心,与中性轴存在一定的偏心距,构件成为弯扭构件,易产生横向弯曲变形,所以建议选用双轴对称截面型钢作为悬挑梁。当受条件限制不得不使用非对称截面时,应在方案设计中验算扭矩的影响。
3.關于悬桃梁与建筑物主体结构的连接及受压支座的处理
(1)悬挑型钢梁附着在建筑物主体结构上,悬挑型钢梁与主体结构之间常见的连接方法有:①螺栓连接法:连接螺栓既可预埋设置,也可在砼楼面浇注时预留螺栓孔,插入对接螺栓。②预埋钢筋环法:楼面结构浇注时预埋钢筋环,安装型钢时加焊门形钢筋或加焊横向钢筋头。③预埋锚筋法:楼面结构浇注时预埋锚筋,安装型钢时将锚筋折弯,并焊接牢固。
几种连接方法的比较:
①螺栓连接法。由于是通过螺栓紧固件将型钢构件固定在主体结构上,连接安全可靠,但制作螺栓较繁琐且费用高,采用对穿螺栓连接,螺栓可回收利用,可节约螺栓制作成本,但要增加预留洞口和后期封堵洞口而产生的费用。
②预埋钢筋环法。采用加焊门形钢筋压住型钢构件,工序较多,且焊接是立焊,焊接质量不易保证,采用加焊横向钢筋头压住型钢构件,节约材料,废料头既可,但焊接面积太小,质量很难保证,不应采用。
③预埋锚筋法。采用预埋锚筋法,方法简单,有一定紧固力,焊接为水平搭接焊,可靠性比加焊门形钢筋、加焊横向钢筋头高,但下埋筋固定位置时比埋钢筋环繁琐,安装型钢时弯折锚筋,增加工序,并且在弯折锚筋时对锚筋与砼结构握裹力不利,需要等砼结构达到一定强度时安装,对工期造成影响。
比较上述,几种做法,型钢与主体结构之间采用预埋钢筋环法较好,预埋锚筋法次之,推荐使用对穿螺栓连接,禁止采用预埋钢筋环用焊接横向钢筋头固定型钢。
(2)当悬挑型钢梁在阳台等悬挑构件伸出时,为了不让悬挑构件受到悬挑型钢梁的压力而破坏,常在悬挑型钢梁受压支座处进行以下几种方法处理:
①在受压支座下设置钢筋头。此种方法成本低、简单。但是受压支座处点受力,应力集中,容易局部应力过高而发生破坏。
②在受压支座下设置木板。此种方法简单、方便,利用废弃木模板即可,但是木材抗压强度较低,受力后台产生较大变形,失去支垫作用。
③在受压支座下设置钢板:此种方法简单、方便,安全可靠。受力合理,但是成本较高,在施工现场制作麻烦;采用钢板做支垫可以回收再利用。
综上所述,各种支垫的优缺点,应选用钢板做支垫,钢筋头和木板做支垫对结构不利,禁止采用。
4.关子悬挑型钢梁脚手架连墙件
脚手架横向自身稳定性很差,必须依靠连墙件保持架体稳定和传递风荷载作用。
悬挑型钢梁脚手架一般用于高层建筑,风荷载一般从低到高处变化较大,而大多数施工企业采用的连墙件间距在整个建筑全高内均相同,经济性比较差,实际上不同悬挑段连墙件间距应分别进行设计,为便于施工和管理,同一悬挑段内连墙件间距应保持一致,至于离地高度大地40m的脚手架连墙件,除应考虑承受水平风荷载的作用外.还应考虑抵抗风上翻流的作用。
5.关于荷载
作用悬挑型钢梁脚手架的荷载可分为永久荷载和可变荷载,永久荷载包括脚手架体结构自重、构配件(脚手板、挡脚板、栏杆、安全网等)自重和悬挑梁自重三部分,可变荷裁包括施工荷载和风荷载等。荷载取值一般《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130——2001)取值,悬挑型钢梁脚手架结构比较敏感,倚载取值的大小直接关系到结构安全性和方案的经济性.当实际情况与规范出入较大时应进行必要的调整。
5.1构件自重
钢管自重:目前市场上脚手架的壁厚一般都达不到规范规定的3.5mm.经实测大部分在2.8~3.0mm之间.许多施工企业采用非标准壁厚钢管搭设的悬挑脚手架方案中,基本上都没有时钢管截面特性和每米立杆承受的脚手架结构自重作调整、对脚手架钢管截面特性和每米立杆自重标准值仍按照《建筑施工扣件式铜管脚手架安全技术规范》(JGJ130--2001)取值.钢管作为构成脚手架的主要材料.其截面特性和每米立杆自重对架体结构影响较大,在悬挑脚手架中,架体截面特性和每米立杆自重对悬挑型钢梁的影响更为重要,所以采用非标准壁厚的钢管时,既要调整钢管的截面力学特性.又要调整每米立杆承受的脚手架结构自重。
5.2施工荷载
应根据实际使用要求进行计算,一般不宜小一层结构施工和一层装饰施工的荷载。但对于幕墙的施工,其荷载取值不应直接套用装饰施工的荷载取值,应按实际情况采用。
5.3风荷载
很多施工企业在复核立杆稳定性时,为计算方悬挑型钢梁脚手架是以建筑物主体结构为支承的。在悬挑型钢梁脚手架的作用下,主体结构是否会产生过大的变形、出现裂缝、承载力不足等,是悬型钢梁脚手架设计中不可忽视的问题,必要时应请原结构设计单位复核。建筑物的悬挑构件不应受到和偏于安全考虑,一般取脚手架最高处风荷载产生的弯矩和脚手架最低处立杆轴力进行计算,经济性比较差,应对不同搭设高度、同离地高度,分别进行计算。
6.关于悬臂型钢通过剪力墙时与模板拼缝的处理
当悬挑型钢梁通过剪力墙时。为了使剪力墙模板与型钢梁间的拼缝严密,一般有以下两种做法:(1)用8mm、l2mm木板进行拼缝处理,此种方法简单、成本低.利用废弃木模即可。缺点是后期拆除脚手架时.抽拨型钢梁时困难,需将型钢梁与剪力墙间打出缝隙拨出型钢梁,需要大量的人力。(2)用50mm、7Omm的苯板进行拼缝处理,此种方法简单、操作方便。但浪费苯板,优点是后期拆除脚手架时.抽拨型钢梁容易,只要将苯板打掉就可以将型钢梁拨出。
综上所述。推荐选用50mm、70mm的苯板进行剪力墙模板与型钢梁间的拼缝处理。
7.关于与悬臂型钢梁脚手架有关的主体结构承载力问题
挑型钢梁的压力,但有时型钢梁长时间受到荷载作用,挠度增大,建筑物的悬挑构件可能受到型钢梁压力作用.这时可采用钢丝绳卸荷的方法进处理。在实际工程,大部分悬臂型钢梁脚手架设计方案均未对以上问题进行复核。