高層建筑鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

1、高層建筑鋼絲繩斜拉型鋼懸挑腳手架設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題石偉國江蘇省華建建設(shè)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(shè)計(jì)中常出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾個(gè)安全系數(shù)計(jì)算方法及實(shí)際施工中常見的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)作法，對外腳手架方案編制及現(xiàn)場實(shí)際施工具有一定的借鑒作用。關(guān)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(jìn)行專家論證時(shí)，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(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)算時(shí)采用壁厚較薄的鋼管進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果偏于安全，各項(xiàng)參數(shù)如下表1。 表1實(shí)際使用鋼管（mm）計(jì)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(shí)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(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，一般情況下不建議采用48×3.5鋼管各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，也不推薦為了節(jié)約成本而實(shí)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(yīng)小于40N·m，且不大于65N·m?？奂某休d力設(shè)計(jì)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(gòu)件，如實(shí)際使用槽鋼，在鋼管立桿支撐處對翼緣進(jìn)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(qiáng)度為1400MPa、1570 MPa，鋼絲繩選擇的原則是小直徑、高強(qiáng)，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(qiáng)（1670、1770、1870、1960MPa）鋼絲繩。1.5安全網(wǎng)：防護(hù)密網(wǎng)在每100mm×100mm的面積內(nèi)至少2000個(gè)網(wǎng)

5、目，一般采用2200、2300目，同時(shí)必須強(qiáng)調(diào)阻燃。2、計(jì)算系數(shù)的取值及計(jì)算方法討論2.1腳手架立桿的計(jì)算長度系數(shù)：JGJ130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)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(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式：k=0.7Z·S·0現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值公式應(yīng)為k=Z·S·0，Z是考慮風(fēng)壓脈沖動(dòng)對高層結(jié)構(gòu)的影響，考慮到腳手架附著在主體結(jié)構(gòu)上，故取風(fēng)振系數(shù)Z

6、=1.0，所以在公式中未體現(xiàn)?；撅L(fēng)壓系數(shù)0JGJ130-2001規(guī)范中基本風(fēng)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(qiáng)勁風(fēng)的概率相對要小得多，0.7系數(shù)參考英國腳手架標(biāo)準(zhǔn)（BS5973-1981）取0.7計(jì)算確定。由于JGJ130-2001規(guī)范規(guī)定：0值是按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GBJ9-87）采用，而該規(guī)范隨著建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）自2002年3月起實(shí)施而廢止，新規(guī)范基本風(fēng)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(fēng)壓值0。O=30=10+（100-10）×（）例：深

7、圳地區(qū)基本風(fēng)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(shí)，將重現(xiàn)期30年一遇的基本風(fēng)壓定義成50年或10年一遇，相應(yīng)的0.7系數(shù)可作一修改，便于腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算。風(fēng)壓高度變化系數(shù)Z新規(guī)范（JGJ130-2001）規(guī)定，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GBJ9）規(guī)定采用，現(xiàn)在則應(yīng)按規(guī)范（GB50009-2001）規(guī)定采用。此系數(shù)應(yīng)按不同的計(jì)算對象進(jìn)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(yīng)該選用不同的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，每個(gè)懸挑段也應(yīng)根據(jù)不同的計(jì)算對象進(jìn)

8、行選取。在驗(yàn)算腳手架立桿穩(wěn)定性時(shí)，應(yīng)取每一懸挑段起挑處（型鋼挑梁處）的離地高度計(jì)算。在驗(yàn)算腳手架連墻件承載力時(shí)，在同一懸挑段內(nèi)連墻件宜統(tǒng)一設(shè)置，可取每一懸挑段的最大離地高度計(jì)算（連墻件計(jì)算時(shí)不僅要驗(yàn)算桿件強(qiáng)度，桿件較長時(shí)必須驗(yàn)算抗彎，特別應(yīng)驗(yàn)算連接件的受力，比如扣件的抗滑移）。風(fēng)荷載體型系數(shù)S規(guī)范（JGJ130-2001）給出了腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)S的計(jì)算方式（見表2）。 腳手架的風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009）表第32項(xiàng)和第36項(xiàng)

9、的規(guī)定計(jì)算。 2.為擋風(fēng)系數(shù)，=1.2An/Aw，其中An為擋風(fēng)面積，Aw為迎風(fēng)面積。當(dāng)腳手架外側(cè)掛密目式安全網(wǎng)時(shí)（立桿縱距1.5m、步距1.8m，），密目式安全網(wǎng)全封閉腳手架應(yīng)考慮風(fēng)荷載對腳手架的作用，安全網(wǎng)的網(wǎng)目密度為2300目/100cm2時(shí)（按實(shí)際計(jì)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(fēng)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(fēng)系數(shù)，根據(jù)規(guī)范JGJ130-2001條文說明第條計(jì)算：2= （4-2）式中 1.2節(jié)點(diǎn)面積增大系數(shù)； An一步一縱距（跨）內(nèi)鋼管的總擋風(fēng)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(fēng)系數(shù)，規(guī)范（JGJ130-2001）附錄中給出表3： 腳手架的擋風(fēng)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(dāng)采用51×3mm鋼管時(shí)，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(fēng)系數(shù)按下式計(jì)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(fēng)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(fēng)繩3.5作吊索（無彎曲）6-7用于手動(dòng)起重設(shè)備4.5作捆綁吊索8-10用于機(jī)動(dòng)起重設(shè)備5-6用于載人升降機(jī)14綜合考慮，筆者建議選取K0=8比較適中。3、節(jié)點(diǎn)構(gòu)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(shí)，預(yù)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(shè)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(yīng)30d，卡箍與工字鋼不匹配時(shí)，應(yīng)分別制作一套管與工字鋼及預(yù)埋卡箍焊牢與以抵抗外架引起的鋼梁水平力見圖2，嚴(yán)禁采用木楔填塞。圖2 鋼梁卡箍節(jié)點(diǎn)詳圖型鋼懸挑梁外伸長度與錨進(jìn)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(yīng)使用圓鋼制作（級(jí)鋼彎曲后變脆而容易折斷），預(yù)埋梁面內(nèi)30d，同時(shí)伸出梁面以能穿入鋼絲繩為度（可取內(nèi)徑d50mm），嚴(yán)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(diǎn)3.3工字鋼下固定鋼絲繩卡環(huán)，應(yīng)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(yán)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(diǎn)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(yīng)不受計(jì)算書約束，按照規(guī)范內(nèi)的構(gòu)造要求設(shè)置。3.6鋼絲繩夾具應(yīng)為3道，如圖5所示。注：鋼絲繩夾把夾座扣在剛強(qiáng)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(gòu)造作法可參照圖6所示作法。圖6 陽角部位工字鋼構(gòu)造4、施工體會(huì)4.1腳手架計(jì)算公式是建立在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范并參照若干試驗(yàn)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(shí)偏于保守是安全、合理的?，F(xiàn)場搭設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照計(jì)算書中的選材及構(gòu)造施工，每隔一段時(shí)間，特別是臺(tái)風(fēng)暴雨之后應(yīng)檢查架體鋼管的銹蝕程