淺談科維大廈工程斜拉式懸挑腳手架設(shè)計(jì)

王 兵, 王仕國(guó)

(四川省建筑新技術(shù)工程公司， 四川成都 610081)

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淺談科維大廈工程斜拉式懸挑腳手架設(shè)計(jì)

王 兵, 王仕國(guó)

(四川省建筑新技術(shù)工程公司， 四川成都 610081)

懸挑式外腳手架是高層建筑施工中常用的腳手架形式之一。斜拉式懸挑腳手架具有自重較輕、搭設(shè)簡(jiǎn)便、節(jié)省鋼材、提高工效等特點(diǎn)，可滿足施工中立體交叉流水作業(yè)和多種作業(yè)的要求。文章以科維大廈為例進(jìn)行分析，對(duì)懸挑式外腳手架的具體做法、強(qiáng)度驗(yàn)算及施工注意做了詳細(xì)說(shuō)明。

斜拉； 懸挑； 承重腳手架； 荷載； 搭設(shè)

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 工程概況

科維大廈為地下2層、地上40層的超高層商務(wù)樓，總承包單位為四川華西集團(tuán)有限公司上海公司。其結(jié)構(gòu)形式為框筒結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.7 m，建筑總高度為153.6 m。該工程地處上海繁華的鬧市區(qū)，東臨長(zhǎng)壽路，南靠西康路，西北面為已建成的住宅小區(qū)，施工場(chǎng)地十分狹窄，主體使用整體升降腳手架進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工。

圖1 機(jī)房結(jié)構(gòu)平面布置

1.2 工程特點(diǎn)

(1)本工程原設(shè)計(jì)裙房已施工完畢，主樓已施工至9層，且主樓的1～6層局部已投入營(yíng)業(yè)(南華酒樓)，底樓有農(nóng)業(yè)銀行；裙房底樓西端為大同證券所，東端有新華書店，裙房1～4層擬作為大商場(chǎng)。

(2)本工程是在已建的9層基礎(chǔ)上進(jìn)行加層施工，因此施工難度較大。要在上部施工的同時(shí)不得影響下部各營(yíng)業(yè)場(chǎng)所的正常營(yíng)業(yè)，包括車輛的進(jìn)出和人員的安全，故必須采取切實(shí)可行的施工防護(hù)措施，確保施工期間的各項(xiàng)工作順利進(jìn)行。

(3)本工程北面為已建成的住宅小區(qū)，施工工期緊，現(xiàn)場(chǎng)非常狹窄，在施工中對(duì)環(huán)境要求較高，因此在施工中做好控制施工噪音和防塵工作十分重要，在工程施工中要采取相應(yīng)有效的控制措施達(dá)到隔音和防塵的目的，做到不擾民。

2 腳手架搭設(shè)方案

本工程中，可供選擇的腳手架施工方案有以下兩種:(1)下?lián)问綉姨裟_手架，在35層框架柱或剪力墻上埋設(shè)鐵件，焊接角鋼以支撐36層懸挑出的型鋼挑梁。(2)斜拉式懸挑腳手架，在37層框架梁上預(yù)留孔洞，埋設(shè)螺栓，以圓鋼和花籃螺栓相結(jié)合的方式斜拉36層懸挑出的型鋼挑梁。

通過(guò)對(duì)以上兩種方案的可行性綜合分析，選擇了第二種方案，即懸挑腳手架采用斜拉式。就本工程而言，由于斜拉式懸挑腳手架的承載力是由拉桿的受拉強(qiáng)度控制，所以斷面較小、自重輕，與下?lián)问綉姨裟_手架相比，裝拆簡(jiǎn)便，因此不僅可以節(jié)約成本，而且施工也比較方便[1]。

3 搭設(shè)構(gòu)造與搭設(shè)方法

3.1 主梁

在36層X(jué)L2、XL3之間共安放4根9.0 m長(zhǎng)的[20a槽鋼挑梁(圖2)。為了縮短外挑長(zhǎng)度，在電梯門洞處各安放一根Ⅰ22a工字鋼。型鋼挑梁一端與Ⅰ22a工字鋼焊牢，一端用φ14鋼筋卡環(huán)與樓板固定。在兩根XL2梁外側(cè)1 200 mm范圍內(nèi)各安放一根9.0 m長(zhǎng)[20a槽鋼，用兩道φ14鋼筋卡環(huán)與樓板固定。所有型鋼挑梁外挑長(zhǎng)度最大為3.8 m。

圖2 觀光電梯36層懸挑鋼梁與外支架平面布置

3.2 連梁

在36層距觀光電梯外墻邊300 mm處安放[10號(hào)槽鋼連梁，連梁間距900 mm。連梁安放在主梁上，且與主挑梁焊牢。在連梁上需安放立?；蛲饽_手鋼管處均采用焊接，高度不小于120 mm的φ20短鋼筋(圖3)，立桿采用φ48×3.5鋼管。為了防止物體墜落和滿足施工操作要求，在連梁上鋪50 mm×100 mm木枋, 木枋間距為350 mm，在木枋上滿鋪九層板，形成懸挑平臺(tái)。

3.3 斜拉桿

在距觀光電梯外墻邊2.7 m處的主懸挑鋼梁上用2根φ28的圓鋼作為斜拉桿，斜拉桿通過(guò)連接耳板(圖4)與型鋼挑梁和梁上預(yù)埋的φ30的螺栓(圖5)相連接。斜拉桿的長(zhǎng)度和緊固借助于定型加工的花籃螺栓(圖6)調(diào)節(jié)。為了滿足長(zhǎng)度調(diào)節(jié)要求，花籃螺栓設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為500 mm。本次采用的斜拉式懸挑腳手架立面示意見(jiàn)圖7。

圖3 節(jié)點(diǎn)詳圖1

圖4 節(jié)點(diǎn)詳圖2

圖5 節(jié)點(diǎn)詳圖3

圖6 節(jié)點(diǎn)詳圖4

圖7 懸挑腳手架立面示意

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

4.1 基本假定及計(jì)算簡(jiǎn)圖

本工程采用的基本假定為：(1)系統(tǒng)與剪力墻之間的焊接接點(diǎn)為固定鉸支座；(2)桿件之間的扣件連接均視為鉸接；(3)施工荷載通過(guò)鋼管直接傳遞到型鋼主挑梁上；(4)主梁上斜拉兩根圓鋼，其中一根為安全儲(chǔ)備，因此在計(jì)算簡(jiǎn)圖中，只考慮一根的受力。其計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖8。

圖8 計(jì)算簡(jiǎn)圖

4.2 荷載計(jì)算

4.2.1 計(jì)算區(qū)間和荷載組合

架體橫距1 000 mm，縱距900 mm，計(jì)算區(qū)間為0.9 m2。單根主挑梁在混凝土梁下的最大施工荷載：活荷載=現(xiàn)澆混凝土板+梁重+施工活載；恒載=懸挑架自重+模板及其支架自重。防護(hù)架橫距900 mm，縱距1 500 mm(900 mm)，步距1 800 mm，同時(shí)施工2層，施工活載為3.0 kN/m2。

4.2.2 活載

現(xiàn)澆混凝土懸挑梁平均截面400 mm×1 000 mm,施工活載為2.5 kN/m2，其活荷載見(jiàn)表1。

表1 各活荷載值

4.2.3 恒載

鋼管0.038 4 kN/m，扣件0.015 kN/只，模板及其支架0.75 kN/m3，則懸挑架及模板支撐各恒載見(jiàn)表2。

表2 各恒荷載值

表3 各荷載組合值

4.2.4 荷載組合

由于荷載組合為活載+恒載：Pi=1.4P′+1.2Pi″，則各荷載組合見(jiàn)表3。

4.3 鋼梁內(nèi)力計(jì)算及截面強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算

4.3.1 鋼梁內(nèi)力計(jì)算

采用連續(xù)梁內(nèi)力計(jì)算軟件，算得跨中最大彎矩為14.287 kN·m，最大剪力Vmax為31.424 kN(B點(diǎn)左端)，斜拉桿的豎向分力F為58.8 kN。鋼梁材料均采用Q235鋼材。

(1)鋼梁強(qiáng)度驗(yàn)算。

采用相關(guān)規(guī)范[2]進(jìn)行鋼梁強(qiáng)度驗(yàn)算，有：

76.44N/mm2

滿足規(guī)范要求。

(2)鋼梁剛度驗(yàn)算。

采用相關(guān)規(guī)范進(jìn)行鋼梁強(qiáng)度驗(yàn)算，有：

滿足規(guī)范要求。

4.4 圓鋼斜拉桿的強(qiáng)度驗(yàn)算

由于F=58.8 kN ，cosθ=0.77，T作為斜拉桿的軸向拉力，則有：

T=58.8÷cosθ=76.36kN

按照1根拉桿承受荷載計(jì)算，采用φ28圓鋼，Ag=615.4 mm2，有效面積按φ25圓鋼計(jì)算，Ag=490.6 mm2，則有：

強(qiáng)度滿足要求。

5 施工部署

5.1 施工準(zhǔn)備

按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度配齊各種長(zhǎng)短規(guī)格的鋼管，分類堆放，盡量減少對(duì)接接頭，杜絕現(xiàn)場(chǎng)割據(jù)現(xiàn)象。施工過(guò)程中，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)的人員進(jìn)入施工區(qū)域，且周邊必須進(jìn)行臨時(shí)鋼管防護(hù)[3-4]。

5.2 搭設(shè)順序

預(yù)留螺栓孔→安放型鋼挑梁→上斜拉桿→安放連梁→搭設(shè)外防護(hù)架→沿外圍安裝安全網(wǎng)?？傊上露?、由里而外，當(dāng)外防護(hù)架搭設(shè)完畢后，再綁扎鋼筋，搭設(shè)支模架[3-4]。

5.3 施工要求

鋼筋混凝土梁的螺栓孔，其位置、標(biāo)高必須準(zhǔn)確，縱橫成行，允許偏差不得大于±25 mm。當(dāng)剪力墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70 %，且大于20 MPa時(shí)，方可進(jìn)行架體施工。

5.4 懸挑架的拆除

(1)拆除之前，應(yīng)通知有關(guān)分包、協(xié)作單位，進(jìn)行全面檢查。保證架體上的建筑裝修、幕墻、金屬?gòu)?fù)合鋁板的飾面和吊頂?shù)热渴┕ね戤?，?yàn)收合格，形成共識(shí)后，會(huì)簽拆除通知書。

(2)再次全面檢查架體上的扣件連接點(diǎn)。根據(jù)檢查結(jié)果，對(duì)于后拆的松動(dòng)桿件、扣件等先進(jìn)行加固,以便保證拆除過(guò)程中的安全。

(3)清理架體上的雜物及多余的腳手板、鋼管等建筑材料,包括各種拆除材料，均應(yīng)先集中在相應(yīng)的樓層，整齊堆放，嚴(yán)禁拋擲。

(4)拆除順序應(yīng)與搭設(shè)順序相反，由上向下同步，嚴(yán)禁上下同時(shí)作業(yè)。每拆除一步架后，都要配合裝修隊(duì)割除凸出墻面的拉結(jié)點(diǎn)，完善外裝飾的未了事宜。驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道拆除工序[3],[5]。

6 安全、質(zhì)量保證措施

6.1 提高架體穩(wěn)定性

調(diào)節(jié)花籃螺栓[6]，使圓鋼斜拉桿松緊適度，受力明確。采用φ12圓鋼(一端帶絲口)與短鋼管進(jìn)行焊接[7]，一端埋入剪力墻通過(guò)鋼板用螺帽栓緊，另一端與架體連接(圖9)。

圖9 節(jié)點(diǎn)詳圖5

6.2 檢查驗(yàn)收

懸挑架安裝完畢后，要全面進(jìn)行綜合性的檢查驗(yàn)收，對(duì)所有節(jié)點(diǎn)逐一進(jìn)行復(fù)擰復(fù)緊，扣件螺栓扭力矩不得小于40 N·m，并不大于65 N·m，及時(shí)用彩色粉筆做出標(biāo)記，確保一個(gè)不漏。

6.3 安全防護(hù)

懸挑架體底部要用密目安全網(wǎng)作整體封閉，杜絕高空落物傷人[8]。

6.4 施工荷載

由于架體的設(shè)計(jì)荷載僅考慮到37層一層的全部結(jié)構(gòu)施工荷載，因此要待37層懸挑梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的40 %，方可進(jìn)行第38層的梁板施工。如為了加快工期，可將37層的混凝土強(qiáng)度配合比提高1～2級(jí)[8]。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文以科維大廈為例進(jìn)行工程分析，得到了以下主要結(jié)論：(1)對(duì)于部分已經(jīng)投入使用又對(duì)環(huán)境要求較高的工程，在進(jìn)行加層施工時(shí)必須采取切實(shí)可行的防護(hù)措施。(2)與下?lián)?式懸挑腳手架相比，斜拉式懸挑腳手架具有斷面小，自重輕、節(jié)約成本以及施工方便的特點(diǎn)。(3)懸挑腳手架搭設(shè)必須進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算。(4)在施工過(guò)程中必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，并積極采用安全、質(zhì)量保證措施。該工程目前已圓滿結(jié)束，懸挑架實(shí)現(xiàn)了安全、質(zhì)量、進(jìn)度的預(yù)期目標(biāo)，為日后的超高層懸挑承重腳手架施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

[1] JGJ 130-2001 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 《建筑施工手冊(cè)》第4版編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].第4版.北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] JGJ 80-91 建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 滬建施87第525號(hào) 建筑施工普通腳手架安全技術(shù)規(guī)定[S].

[6] JGJ 59-99 建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] JGJ 18-96 鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程[S].

[8] DGJ 08-903-2003 施工現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)保證體系[S].

TU731.2

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[定稿日期]2016-04-20