房建施工中超高層建筑整體爬升外腳手架的設(shè)計與施工實例 在超高層建筑的主體施工中,整體爬升腳手架有明顯的優(yōu)越性,它用料少,只安拆一次,爬升快捷方便,經(jīng)濟(jì)效益顯著,是一種很有推廣使用價值的超高層建筑外檐腳手架,被建設(shè)部列入重點(diǎn)推廣的10項新技術(shù)之一。 第1章超高層建筑整體爬升外腳手架的設(shè)計 整體爬升外檐腳手架以電動葫蘆為提升機(jī),使整個外腳手架沿建筑物外墻或柱整體向上爬升。搭設(shè)高度依建筑物標(biāo)準(zhǔn)層的層高而定,一般取建筑物標(biāo)準(zhǔn)層4個層高加1步護(hù)身欄的高度為架體的總高度。腳手架為雙排,寬以0.8lm為宜,里排桿可距建筑物外皮0.40.6m。腳手架的橫桿和立桿間距不宜超過1.8m,可將1個標(biāo)準(zhǔn)層高分為3步或2步架,以此步距為基數(shù)確定架體橫、立桿的間距。 架體最下一步為整個架體的承力桁架(圖2-16-1),承力桁架仍是整個架體的一部分,只不過在每個節(jié)間內(nèi)都有斜腹桿,且上下弦桿、斜腹桿均采用雙管。承力桁架兩端坐落在用型鋼制作的承力托上。 承力桁架承受上部架體傳下的全部荷載,并將其傳遞給承力桁架兩端下面的簡支點(diǎn)(承力托)上。在進(jìn)行架體設(shè)計計算時可將架子沿建筑物外圍分成若干單元,每個單元的寬度參考建筑物的開間而定,一般在59m之間,不宜大于9m。在架體單元與單元相連處的下面安裝承力托,所以承力托的間距也是59m,承力托作為每個單元架體的簡支點(diǎn)。荷載傳遞路線為每單元架體上部的全部荷載傳遞給承力桁架,再由承力桁架傳遞給承力托。從偏于安全考慮,承力桁架按簡支計算。 以型鋼制作的承力托里端用螺栓與建筑物外墻或邊梁、柱固定,外端用斜拉桿與上層的相同部位固定,承力托外端的斜拉桿為主要受力桿件。 架體的提升動力使用710t電動葫蘆,電動葫蘆掛在用型鋼制作的挑梁上。挑梁與建筑物的固定方式與承力托相同,挑梁固定的位置與承力托上下相對,與承力托相隔2個層高(圖2-16-2)。電動葫蘆下面的吊鉤吊在承力托的花籃吊架上。架體每次爬升l個層高。在爬升前先拆開承力托與建筑物的連接點(diǎn),此時架體荷載由電動葫蘆及挑梁承受。設(shè)計時,這條傳力路線上的所有構(gòu)件、焊接點(diǎn)均應(yīng)通過計算。架體爬升到位后安裝承力托,架體使用期間,架體荷載由承力托承受，并通過斜拉桿等傳遞給建筑物,這條傳力路線上的所有構(gòu)件和焊接點(diǎn)亦應(yīng)通過計算。. 架體爬升到位后,使用期間拆下電動葫蘆及挑梁,用滑輪或手動葫蘆倒至上一層相同部位并固定,以備下一次爬升。 使用期間架體還應(yīng)與建筑物有足夠的拉結(jié)點(diǎn),拉結(jié)點(diǎn)的個數(shù)根據(jù)風(fēng)載計算確定。在爬升過程中,因這些固定拉結(jié)點(diǎn)均須拆除,所以還應(yīng)設(shè)有滑動拉結(jié)點(diǎn)或滑輪纜繩拉結(jié)點(diǎn),在爬升過程中起拉結(jié)作用。 在爬升過程中,為防止架子內(nèi)傾與建筑物產(chǎn)生摩擦,還應(yīng)設(shè)有爬墻(柱)輪。 第2章安裝前的準(zhǔn)備工作 1.按平面圖先確定承力托及電動葫蘆挑梁安裝的位置和個數(shù),在相應(yīng)位置上的混凝土墻或梁內(nèi)預(yù)埋螺栓或預(yù)留穿螺栓的孔眼。各層的螺栓位置要求上下相一致,誤差不超過土10mm。 2.加工制作型鋼承力托、挑梁、斜拉桿。準(zhǔn)備電動葫蘆、鋼絲繩、腳手管、扣件、安全網(wǎng)、木板等材料。 3.因整體爬升腳手架的高度為4個標(biāo)準(zhǔn)層層高,而建筑物的首層層高往往與標(biāo)準(zhǔn)層不一致,所以一般在建筑物主體施工到56層時才能從23層開始安裝、搭設(shè)爬升腳手架。此時要先搭設(shè)12層的落地外腳手架,作為安裝爬升架子承力托和搭設(shè)爬升架子的操作面。 第3章整體爬升腳手架的安裝 1.先安裝承力托,承力托內(nèi)側(cè)用2530mm的螺栓與混凝土邊梁固定,承力托外側(cè)用斜拉桿與上層邊梁拉結(jié)固定,用斜拉桿中部的花籃螺栓將承力托調(diào)平。 2.在承力托上面搭設(shè)架子,先豎承力托上的立桿,然后搭設(shè)最下一步的承力桁架,桁架下弦管的接頭如用接頭扣件連接,架子受荷后接頭處會拔開,故須用幫焊鋼筋連接。搭設(shè)時承力桁架上下弦管應(yīng)中間起拱3cm。承力桁架內(nèi)的各桿件宜用雙管。 3.逐步搭起4層高的整個架體,隨搭隨設(shè)置拉結(jié)點(diǎn),并設(shè)剪刀撐。 4.在比承力托高2層的相同位置安裝工字鋼挑梁,挑梁與混凝土邊梁的連接方法與承力托相同。電動葫蘆掛在挑梁下。將電動葫蘆的吊鉤掛在承力托的花籃提梁上。 5.在架體上鋪板,每個層高滿鋪一層,宜用厚約30mm的輕質(zhì)木板。架體外面滿掛小眼網(wǎng),小眼網(wǎng)應(yīng)從架體底部兜滿。 6.位于電動葫蘆挑梁處2個單元架子搭接處的里排橫桿應(yīng)使用短管,提升時暫時拆除有妨礙的幾根,待挑梁通過后再重新連接。 第4章提升步驟 檢查電動葫蘆是否掛妥,挑梁是否安裝牢固。 撤出架體上所有活荷載和施工荷載。 短暫開動電動葫蘆,將電動葫蘆與承力托之間的吊鏈拉緊,使其處在初始受力狀態(tài)。 松開架體與建筑物的固定拉結(jié)點(diǎn)(此時滑動拉結(jié)點(diǎn)仍起作用)。 5.松開承力托與建筑物相連的螺栓和斜拉桿,觀察架子的穩(wěn)定狀態(tài)(此時架體已經(jīng)懸空,荷載由電動葫蘆系統(tǒng)承受)。 6.開動電動葫蘆開始爬升,爬升過程中應(yīng)隨時觀察架子的同步情況,如發(fā)現(xiàn)不同步應(yīng)暫時停機(jī)進(jìn)行個別調(diào)整。每次爬升一個層高,爬升時間12h。 7.爬升到位后,先安裝承力托與混凝土邊梁的緊固螺栓,并將承力托的斜拉桿與上層邊梁固定,然后安裝架體上部與建筑物的各拉結(jié)點(diǎn)(此時腳手架處于穩(wěn)定狀態(tài))。待檢查腳手板等符合安全要求后,腳手架即可開始使用,進(jìn)行上一層的主體施工。 8.在新一層主體施工期間,將電動葫蘆及其挑梁摘下,用滑輪或手動葫蘆倒至上一層重新安裝,為一下層爬升做準(zhǔn)備。 第5章使用及安全注意事項 架子安裝完畢,須經(jīng)安全部門檢查合格后方能使用。 2.主體施工時模板的支撐系統(tǒng)不能支在該腳手架上,模板、腳手管等不能存放在該腳手架上,砌外墻時外腳手架上不宜存放機(jī)磚、砌塊、砂漿桶等,外檐裝修時可存放部分裝飾材料,但不能超過設(shè)計計算時確定的施工荷載。 3.進(jìn)行腳手架設(shè)計時,施工荷載可取每平方米投影面積45kN,且應(yīng)為均布荷載。 4.架子外圍和兜底應(yīng)全部用小眼安全網(wǎng)封嚴(yán),每個層高滿鋪一層板。 5.由專人組成爬升架子操作班,負(fù)責(zé)架子的安裝、爬升、維修和安全監(jiān)護(hù),他人不得改動架子。 6.安全員要經(jīng)常檢查承力托、挑梁等處的焊縫是否開焊,檢查承力桁架上、下弦桿上的扣件是否滑扣等,發(fā)現(xiàn)異常情況隨時修整。 第6章計算實例 某大廈平面呈方形，每邊邊長35m，每面5個開間,最寬的架體單元取7m,架體高18.2m、l3步。橫、立桿間距取1.4m，雙排架子寬0.8m。 第1節(jié)承力椅架內(nèi)力計算 承力桁架為每個單元架體最下面一步架，承受架體上部傳來的荷載P，承力桁架被承力托簡支(圖2-16-3)。 1.荷載P計算：P由腳手架自重、腳手架附設(shè)構(gòu)件重量(腳手板、安全網(wǎng)、護(hù)欄)、施工荷載3部分組成。 查高層建筑施工手冊(中國建筑工業(yè)出版社出版，以下簡稱手冊)表4-4-4，用插入法算得，由一步一個縱距腳手架自重產(chǎn)生的l個立桿內(nèi)的軸力為0.388kN。 架體為13步，故軸力NGK1=0.388X13=5.044kN。 查手冊表4-4-5，用插入法算得由1個立桿縱距的架子附設(shè)構(gòu)件重量產(chǎn)生的軸力(鋪5層板)NGK2=3.33kN。 查手冊表4-4-6，用插入法算得由施工荷載(取5kN/m2)產(chǎn)生的軸力NQR=9.8kN。 故總軸力N=1.2(5.044+3.33.)+1.49.8=23.769kN。 因N是作用在雙排架子上的，故單片桁架1個立桿縱距上的荷載P=N/2=11.885kN。 桿件內(nèi)力計算：由平衡方程求得每單元架體承力托處支反力分別為 YA=35.66kN，YB=35.66kN。 用結(jié)點(diǎn)平衡法計算出： 受拉力最大的桿為中間的下弦桿，N1=35.65kN;受壓力最大的桿為中間的上弦抨，N2=35.65kN;斜腹桿中壓力最大的為邊跨腹桿，N3=33.64kN。 桿件強(qiáng)度及穩(wěn)定計算：上、下弦桿強(qiáng)度驗算： =N1/An=35650489=72.9N/mm2<f=205; 穩(wěn)定驗算取較長的腹桿： N3/A=33640(0.423489) =162N/mm2<f=205。 第2節(jié)承力托斜拉桿及連接螺栓的強(qiáng)度計算 承力托與建筑物連接處的螺栓承受剪力，斜拉桿承受拉力(圖2-16-4)。設(shè)p為由承力桁架傳來的荷載，N為斜拉桿內(nèi)力，Yc為螺栓承受的剪力。 每個承力托承受一個單元架體的荷載，每個架體單元有6根立桿。 故P=6P=11.8856=71.3kN; 由平衡方程求得N=126.94kN，Yc=43.88kN 選用2根25Q235鋼為斜拉桿，選用2根25的普通螺栓。 斜拉桿=N/A=126940(2490.62)=l29.37<2l0N/mm2。 螺栓=YC/A=43880(23.1412.52)=44.72<130N/mm2。 第3節(jié)電動葫蘆挑梁與建筑物連接強(qiáng)度計算 電動葫蘆掛在挑梁下，位于雙排架子中間，故距建筑物距離為400+500=900mm，設(shè) N"為斜拉桿內(nèi)力，w為1個單元架體的荷載，Y為連接螺栓的剪力(圖2-16-5)。 由平衡方程算得: W=2P=271.31=142.62kN N"=145.83kN，Y=0。 斜拉桿及螺栓的規(guī)格同承力托: 斜拉桿=N"/A=145830(2490.62)=148.62<210N/mm2。 第4節(jié)電動葫蘆起重量的確定 由于規(guī)定了在架子爬升時要卸下所有的施工荷載，故電動葫蘆的起重量不必達(dá)到W=14.2t，而只取腳手架自重及附設(shè)構(gòu)件兩項荷載。 故Nw=1.2(5.044+3.33)=l0.05kN，(1個立桿縱距的荷載)W=10.056= 60.3kN以W=6.03t確定電動葫蘆的起重量即可。