双排单立杆钢管扣件脚手架在大型综合项目中的应用

曹喜斌

(中国电建集团江西省水电工程局有限公司,南昌330000)

某工程项目为一物流中心,总用地面积216 144.2 m2,总建筑面积110 844.2 m2。建设物流仓储建筑39 305.6 m2,零担快运建筑14 940 m2,集货分拨建筑25 604.6 m2,海关监管仓1800 m2,其他用房面积29 194 m2。其中,综合服务大楼建筑面积9016.23 m2,地下室面积约为5149 m2。地下室外墙总长约290.54 m,服务大楼地下室高为5.55 m。服务大楼一层采用双排单立杆扣件落地式脚手架搭设落于地下室顶板上,进行外墙作业。J地块配套用房2、I地块配套用房1及配套用房2无地下室,均采用双排单立杆扣件落地式脚手架搭设,进行外墙作业。脚手架搭设最大高度为3.05～10.08 m。各楼栋脚手架布置情况见表1。

表1 各楼栋脚手架布置情况

1 双排单立杆钢管扣件脚手架搭设施工

双排单立杆钢管扣件脚手架所用钢管均为φ48×3.0 mm钢管,架体安全等级为II级,具体搭设施工包括立杆架设、横杆搭设、剪刀撑安装、脚手板铺设、连墙件安装、脚手架拆除等,各环节施工要点如下。

1.1 立杆架设

该脚手架全部采用单立杆,立杆按纵距1.5 m、横距0.8 m、步距1.8 m进行双排布置,内侧立杆直接落坐于用三七灰回填+C15混凝土硬化后的基础上,与墙体保持0.3 m间距,外侧立杆坐落于回填土上,采用对接扣件方式对立杆进行接长(除顶层顶步外)。为确保脚手架立杆标高一致,回填土上的立杆采用3.2 m 长×20 cm 宽×5 cm 厚木板进行调整垫设,硬化基础上的立杆使用15 cm×15 cm模板块进行调整垫设。各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3,硬化基础保持有2%纵横向排水坡度,坑脚留设排水沟,每隔35 m设置集水井方便雨水抽排,以保障立杆使用安全。

为验证立杆架设的稳定性,对立杆的稳定性进行验算,计算过程如下:

立杆静荷载计算。

立杆承受的结构自重标准值NG1K。单外立杆:NG1k=(gk+la×n/2×0.03/h)×H=(0.129+1.5×1/2×0.03/1.8)×11=1.557 kN。单内立杆:NG1k=1.557 kN。脚手板的自重标准值NG2K1。单外立杆:NG2k1=[(H/h)取整+1]×la×lb×Gkjb×1/1/2=[(11/1.8)取整+1]×1.5×0.8×0.3×1/1/2=1.26 kN。其中1/1表示脚手板1步1设。单内立杆:NG2k1=1.26 kN。栏杆与挡脚板自重标准值NG2K2。单外立杆:NG2k2=[(H/h)取整+1]×la×Gkdb×1/2=[(11/1.8)取整+1]×1.5×0.17×1/2=0.893 kN。其中1/2表示挡脚板2步1设。围护材料的自重标准值NG2K3。单外立杆:NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×11=0.165 kN。构配件自重标准值NG2K总计。单外立杆:NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=1.26+0.893+0.165=2.317 kN。单内立杆:NG2k=NG2k1=1.26 kN。

立杆施工活荷载计算。

外立杆:NQ1k=la×lb×(nzj×Gkzj)/2=1.5×0.8×(2×2.5)/2=3 kN。内立杆:NQ1k=3 kN。组合风荷载作用下单立杆轴向力。单外立杆:N=1.3×(NG1k+NG2k)+1.5×NQ1k=1.3×(1.557+2.317)+ 1.5×3=9.537 kN。单内立杆:N=1.3×(NG1k+NG2k)+1.5×NQ1k=1.3×(1.557+1.26)+ 1.5×3=8.162 kN。

立杆稳定性验算。

立杆稳定性设计值见表2。

表2 立杆稳定性设计值

单立杆的轴心压力设计值:N=1.3(NG1k+NG2k)+1.5NQ1k=1.3×(1.557+2.317)+1.5×3=9.537 kN,Mwd=φwγQMwk=φwγQ(0.05ζ1wklaH12)=0.6×1.5×(0.05×0.6×0.328×1.5×3.62)=0.172 kN·m。σ=γ0[N/(φA)+Mwd/W]=1×[9536.796/(0.191×384)+172 160.64/4120]=171.815 N/mm2≤[f]=205 N/mm2,满足要求。

1.2 横杆安装

双排单立杆钢管脚手架的横杆有大横杆、小横杆两种。安装时,大横杆按间距0.5 m布置,使用直角扣件与立杆连接,采取填芯杆接长,同步内大横杆四周需交圈。小横杆按1.5 m间距布置大横杆与立杆交接处(即主节点),使用直角扣件将大小横杆与立杆扣紧[1]。为验证横杆架设的稳定性,对横杆的稳定性进行验算,计算结果如下:

大横杆验算。横杆稳定性设计值见表3。

表3 横杆稳定性设计值

抗弯验算:Mmax=0.1qla2=0.1×1.695×1.52=0.381 kN·m,σ=γ0Mmax/W=1×0.381×106/4120=92.574 N/mm2≤[f]=205 N/mm2,满足要求。

小横杆验算。承载能力极限状态F1=Rmax=2.797 kN,q=1.3×0.03=0.039 kN/m,正常使用极限状态F1′=Rmax′=1.898 kN,q′=0.03 kN/m。

抗弯验算:σ=γ0Mmax/W=1×0.563×106/4120=136.534 N/mm2≤[f]=205 N/mm2,满足要求。

挠度验算:νmax=1.002 mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[800/150,10]=5.333 mm,满足要求。

1.3 剪刀撑

沿脚手架外侧每间隔5跨布置一道剪刀撑,剪刀撑与地表呈45°～60°夹角。剪刀撑采取搭接方式进行连接,搭接长度1.0 m,用旋转扣件将剪刀撑与相交的横杆外伸端或立杆固定牢固[2]。

1.4 脚手板

脚手板材质为φ6 mm成品钢筋网片,采用对接平铺,每三根横向水平杆上铺一块脚手板,使用φ1.2 mm镀锌钢丝将脚手板四角固定于纵向水平杆之上,直至将作业层铺满[3]。为防止倾翻,应固定好脚手板两端,当对接平铺时,脚手板接头处必须设置两根横向水平杆,将对外延伸控制在130～150 mm,脚手板外延长度≤300 mm。脚手板搭接长度为230 mm,外伸横向水平杆的长度为150 mm。作业层端部脚手板探头长度为150 mm,并用φ3.2 mm镀锌钢丝将探头部分与支撑杆牢固连接。

1.5 连墙件

连墙杆选用φ48×2.7 mm短钢管,按二步三跨(竖向每层均设)进行布置,内外双排立杆相连。对于无法设置连墙件的位置可用通长杆件制作成抛撑,按50°夹角与脚手架下部相连,确保外架的稳定[4]。为确保架体安全及稳定性,根据连墙件设计要求对其实际承载力进行验算,具体如表4:

表4 连墙件设计值

Nlw=1.5×ωk×2×h×2×la=1.5×0.328×2×1.8×2×1.5=5.314 kN。长细比λ=l0/i=1500/16=93.75。查《规范》表A.0.5得φ=0.641。(Nlw+N0)/(φAc)=(5.314+3)×103/(0.641×384)=33.777 N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205 N/mm2=174.25 N/mm2,满足要求。

扣件抗滑承载力验算:Nlw+N0=5.314+3=8.314 kN≤0.85×12=10.2 kN,满足要求。

1.6 脚手架拆除

按照先搭后拆、后搭先拆的原则及安全网→拦杆→脚手板→剪刀撑→横向水平杆→纵向水平杆→立杆的顺序逐层将架体拆除[5]。连墙件要随架体逐层同步拆除,严禁提前拆除[6]。

2 结束语

通过应用双排单立杆钢管扣件脚手架技术,提高了施工效率,使工期缩短1个月,确保了施工安全及质量,达到了预期的质量及效益目标。在脚手架施工中,必须严格按照规范及设计要求搭设立杆、横杆、剪刀撑、连墙件等,科学准确地计算构件的承载力及稳定性,以保障项目建设的安全高效。