山东体育中心悬挑脚手架论文

大跨悬挑扣件式脚手架施工技术?

王力尚

(中建国际建设公司，北京100026)

［提要］通过对某体育中心工程大跨悬挑扣件式脚手架施工的介绍，阐述了跨度较大悬挑构件支撑系统的搭设技术。

［关键词］大跨悬挑 扣件式脚手架 搭设技术

Construction Technology of Large-span

and Suspension Scaffold

WANG Li-shang

(China State Construction International Corp.,Beijing,100026)

Abstract: In this article, by the construction of large-span and suspension scaffold of one Sports Center Stadium project, author introduces the set-up technology constructon adopted of large-span and supernormal scaffold.

Key words: large-span and supernormal; scaffold; set-up technology

山东某体育中心工程为球形钢网架、轻钢装饰架、彩色压型钢板轻钢屋面，外墙采用玻璃幕墙及干挂石材的高标准体育馆[1]，建筑面积12260平方米（图1），共3层，总高度21.10m。悬挑轻钢结构沿四周设计（图2、3），悬挑净跨度为5.4 m,屋顶坡度为外高内低，下面呈现斜向上,给人一种飘逸飞翔的感觉，该工程已经评为山东省最高奖“泰山杯”。根据工程情况,悬挑轻钢结构与网架施工同时施工，且是屋面工程的前序关键工程，轻钢装饰架的施工需要操作脚手架,因此脚手架的施工方案是个重点。下面介绍脚手架施工方案。

图1 体育中心模型

?

[作者简介]王力尚（1971－），男，安徽萧县人，中建国际建设公司工程师，一级建造师，北京市朝阳区麦子店街37号盛福大厦12层技术中心100026，北京。联系电话：13439259082。E-mail：wang_lishang@chinaconstruction.com

不锈钢架

图2 体育中心剖面 1 施工方案的选择及要点

（1）悬挑轻钢结构高度是20.20m,脚手架的搭设既要施工方便，又要施工安全。满堂脚手架需要的钢管量大,租赁费用和人工费用都较高，工期也较长；在三层楼面采用悬挑槽钢支撑脚手架施工，费用更高；经过反复论证、验算，采用对原有双排围护脚手架进行处理，改为扣件式悬挑脚手架，满足施工需要。

（2）地基处理。室外自然地平比±0.00设计标高低1.5m左右。存在与室外工程工序交叉问题。

（3）扣件式悬挑脚手架由于两侧受力不均匀，存在严重的偏心问题。 2 工艺流程及操作要点 （1）施工工艺流程

编制脚手架施工方案?在屋顶上预埋“

?”型状钢筋拉接环?处理原有双

排围护脚手架? 按照设计方案进行与框架柱拉接固定? 搭设斜向悬挑脚手架钢管?随进程与框架柱相连、立杆、剪刀撑?用Ф6 mm钢筋使预埋在屋顶的“

?”型状钢筋拉接环与脚手架上部相拉?装设作业层的小横杆、

铺设脚手板和栏杆、挡脚板、拉设立网防护。

图3. 屋檐外挑轻钢装饰架 图4. 悬挑架搭设图 （2）搭设方法

①脚手架地基做法：中砂回填，分层碾压，铺设50mm厚的木垫板。脚手架地基应平整夯实，脚手架地基标高应高出自然地面50mm；如图5：

50mm厚木板排水沟50

中砂分层夯实图5. 脚手架地基图 ②外墙有双排围护架。立杆纵距为1.5m，横距为1.5 m，立杆距墙的距离为400mm，大横杆步距为1.5m。按照悬挑脚手架设计方案进行整改。 ③用短扣件式钢管把外围双排脚手架与主体框架柱围箍固定，起到铰接固定脚手架的作用，同时平衡悬挑脚手架的偏心力矩。

④在屋面上预埋两排钢筋“?”型状拉接环，作为“上拉点”，两排间距为3m；用Ф6 mm钢筋使 “?”型状钢筋拉接环与脚手架上部相拉。

⑤外立面以2000目/100cm2绿色密目网封闭，作业面铺一层小眼网，后满铺脚手板，并绑扎牢固。

3．悬挑脚手架受力计算[2-3]

（1）计算单元的选取：脚手架的钢管立杆间距为1.5米，屋顶的钢筋“?”型状拉接环间距为3米,另外与悬挑脚手架固接的框架柱间距为9米，由此可见，计算单元应当取9 m为一计算单元。一个计算单元里有12根立杆钢管支撑，6根Ф6 mm钢筋拉接进行平衡偏心弯矩。

（2）计算单元模型：按照构造要求，剪刀撑从脚手架转角起全面沿架高连续设置，可以认为悬挑脚手架的水平抗弯刚度很大。因此忽略悬挑脚手架的水平弯曲变形，主要考虑竖向偏心弯曲和轴向受压。如图6所示。

图6 计算简图

（3)荷载计算

脚手架的内力计算实际就是如何运用材料力学、结构力学对脚手架准确地进行力学分析，避免缺乏理论指导、仅凭施工经验施工的状况。本方案主要计算竖向偏心弯曲和轴向受压。

钢管38.4N/m，扣件15N/个，脚手板100N/㎡，安全网5N/㎡；施工荷载取2.0kN/㎡。恒载分项系数取1.2，活载取1.4。 ①恒载的标准值Gk

恒载主要由构架基本结构杆部件的自重、作业层面材料的自重和外立面整体拉结杆件和防护材料的自重组成，计算如下：

Gk=9Hi(gk1+ gk3)+ 9n1lagk2

查表可得：gk1= 0.1262kN/m；gk3= 0.4381kN/m；gk2= 0.0768kN/m 取Hi=15.7+2+1.5=19.2m，用于装修作业，允许两层作业面，n1=2， Gk=Hi(gk1+ gk3)×9+n1lagk2×9

=19.2×（0.1262+0.4381）×9+2×1.5×0.0768×9=99.58 kN ②施工活荷载的标准值Qk：

Qk=9n1laqk，查表qk=1.5kN/m

Qk=9n1laqk=9×2×1.5×1.5=40.5 kN

③风荷载标准值Wk的计算可以不考虑，因为基本风压小于0.35 kN/㎡，属于敞开式脚手架，搭设高度小于50m，连墙件均匀设置且每点覆盖面积不大于30㎡。 ④悬挑部分的等效荷载P1、G和Q

由图4. 可以看出，在脚手架平台的最外侧有适应钢装饰架斜向上的附加脚手架，扣件钢管长度约为22 m，12个扣件。其简化成等效荷载P1，弯矩由预埋钢筋拉结点来进行平衡。

P1＝9×（22×38.4+12×15）×1.2＝11068.2 N≈11.07 kN 悬挑三角脚手架自重G

悬挑部分扣件钢管长度约为9×62.5m，8个扣件，荷载为9×62.5×38.4+8×15=11.88 kN

等效施工活荷载Q=9×4.2×q=9×4.2×1.5=56.67 kN （4）安全验算

①拉接点C附近验算

在脚手架搭设的过程中，最不利状况为悬挑脚手架已经搭设完成，顶部的拉接钢筋没有拉接，没有施工活荷载。脚手架的稳定性主要通过与建筑物框架柱相连来满足。此时，C点附近拉接共由两道拉接,四个扣件拉接；脚手架基座B1、B2的弯矩均为零，C点以下的水平小横杆均为零杆，则

∑MB1=0, XC×15+99.58×0.75+11.07×5.7+11.88×1.9-1.5YB2=0 根据边界条件，当YB2=0时，扣件XC的承载最大，此时XC=10.7kN。

单扣件实际抗滑承载力10.7/4=2.7KN＜扣件抗滑设计值为8.0KN，偏于安全。 ②底部立杆轴向受压验算

悬挑脚手架搭设完毕之后，偏心弯矩已经被拉接点和Ф6 mm拉接钢筋平衡,此时底部钢管立杆基本处于轴向受压,则

底部单立杆荷载YB1=YB2=[1.2×（Gk + P1+G）+1.4×（Qk+Q）]/n

=[1.2×（99.58 +11.07+11.88）+1.4×（40.5+56.67）]/12 =23.59kN

钢管立杆设计承载力[4]：

?2E?2?210000??2??386.5MPa2?73.194欧拉临界应力

???li?0.77?1500?73.19415.78，i为Ф48×3.5钢管的回转半径，取

其中，

15.78mm。

??0.3(12)?0.12100i

设计荷载N为：

2?489?170??1?0.12??386.5170??1?0.12??386.5???N?????170?386.5?2?22??????34.92kN 底部立杆荷载NB=23.59 kN＜底部立杆设计承载N=34.92 kN,偏于安全。 ③Ф6 mm拉接钢筋平衡验算 脚手架基座B1弯矩为零，

∑MB1=NA×17+(99.58+40.5)×0.75+11.07×5.7+11.88×1.9+56.67×3.6 =0,求得NA=23.22kN

拉接材料为Ф6 mm钢筋，单根设计承载力为6.22kN，则6根Ф6 mm拉接钢筋的拉接承载力为37.32 kN。

则，NA=23.22kN＜37.32kN，偏于安全。 4．结语

(1)在大跨度悬挑脚手架的施工过程中，须设置固定拉接点、Ф6 mm拉接钢筋平衡悬挑部分脚手架的偏心力矩，避免底部立杆受弯破坏。

(2)施工过程中应当考虑施工过程中的最不利受力状态，并进行验算。

大跨度悬挑脚手架的搭设保证了悬挑轻钢装饰架的工程施工，也未影响下部装修及其它工序施工，比落地满堂脚手架方案节约脚手架工程量约67％，取得了较好经济效益和社会效益。

参考文献：

1．王力尚，王继华。大跨度异型网架滑移施工技术 [J]。施工技术，2004，（11）

2．《建筑施工手册》（第四版）第一册。编写组.建筑施工施工手册.北京:中国建筑工业出版社,2003.p484~552。 3．《建筑施工手册》（第四版）第一册。编写组.建筑施工施工手册.北京:中国建筑工业出版社,2003.p181。 4．《建筑结构计算手册》。江正荣编著。北京：中国建筑工业出版社，2001。

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