高層建筑懸挑腳手架方案設(shè)計(jì)中存在的幾個(gè)問題
一、關(guān)于懸挑結(jié)構(gòu)的選型
懸挑式腳手架的全部荷載最終都是通過懸挑結(jié)構(gòu)傳遞給建筑結(jié)構(gòu)，因此，懸挑式腳手架的關(guān)鍵是懸挑結(jié)構(gòu)，它必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，并能與建筑結(jié)構(gòu)可靠連接，以將腳手架的荷載安全地傳遞給建筑結(jié)構(gòu)。
懸挑腳手架按其受力型式分為懸臂式、斜撐式、斜拉式等三類。懸臂式，顧名思義，是直接在建筑結(jié)構(gòu)上伸出型鋼挑梁作為腳手架的支撐體系;斜拉式是在由建筑結(jié)構(gòu)伸出的型鋼挑梁端部加鋼絲繩、圓鋼或型鋼材料進(jìn)行斜拉，鋼絲繩、圓鋼或型鋼另一端采用繩卡或焊接等方式固定到預(yù)埋在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的吊環(huán)或預(yù)埋件上;下?lián)问绞窃谔袅憾瞬肯旅婕右恍睏U支撐，支撐下部固定到建筑結(jié)構(gòu)或預(yù)埋在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的預(yù)埋件上。
懸臂式結(jié)構(gòu)由于受力體系簡單，制作方便，應(yīng)用較普遍。其他兩類懸挑結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中也有廣泛的應(yīng)用，但其受力體系及使用上各有特點(diǎn)：斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)的承載能力由受拉構(gòu)件控制的，而下?lián)问綉姨艚Y(jié)構(gòu)的承載能力由下?lián)螚U的受壓穩(wěn)定性控制。
二、關(guān)于懸挑式腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容
懸挑式腳手架的計(jì)算包括腳手架架體的計(jì)算和懸挑結(jié)構(gòu)的計(jì)算兩部分。
1、 根據(jù)JGJ130規(guī)范要求，腳手架架體的計(jì)算要考慮的荷載恒荷載和活荷載。恒荷載一般包含：腳手架結(jié)構(gòu)自重，包括立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件等的自重;構(gòu)、配件自重，包括腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施的自重等。活荷載一般包含：施工荷載，包括作業(yè)層上的人員、器具和材料等的自重;風(fēng)荷載等。其計(jì)算內(nèi)容包括縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和連接扣件的抗滑承載力計(jì)算;立桿的穩(wěn)定性計(jì)算;連墻件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連接強(qiáng)度的計(jì)算;架體中受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算等。
2、懸挑結(jié)構(gòu)的計(jì)算內(nèi)容根據(jù)懸挑式腳手架的荷載傳遞途徑，計(jì)算應(yīng)包括：腳手架立桿底部型鋼橫擔(dān)(如有設(shè)置)和懸挑梁型鋼的計(jì)算(包括抗彎強(qiáng)度計(jì)算、抗剪強(qiáng)度計(jì)算、局部承壓強(qiáng)度計(jì)算、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和撓度計(jì)算);斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)包括鋼絲繩拉索(作為卸荷作用)、圓鋼或型鋼等的抗拉強(qiáng)度計(jì)算;下?lián)问綉姨艚Y(jié)構(gòu)應(yīng)包括下?lián)螚U的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。
3、懸挑結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)的連接計(jì)算根據(jù)懸挑結(jié)構(gòu)與建筑結(jié)構(gòu)連接具體方式的不同，可能包括建筑結(jié)構(gòu)混凝土的局部抗壓驗(yàn)算;吊環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算;螺栓或預(yù)埋構(gòu)件焊縫連接部位的抗拉、抗剪計(jì)算等。
三、關(guān)于懸挑腳手架搭設(shè)的高度
懸挑腳手架施工方案編制的主要依據(jù)是JGJ130規(guī)范，該規(guī)范對懸挑腳手架并沒有限高的規(guī)定，而各地方的做法不盡相同，昆山地區(qū)考慮到風(fēng)荷載系數(shù)較大(為0.5)的緣故，一般規(guī)定每道型鋼支承架上部的腳手架高度不宜大于20m。對于高層建筑而言，風(fēng)荷載是重要的水平荷載，是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和位移的重要因素，對于外腳手架也不例外，隨著高度的增加，風(fēng)荷載的作用會逐漸增大，因此在分段懸挑時(shí)，應(yīng)盡量使上一步懸挑高度小于下一步的，確保立桿的穩(wěn)定性。
建筑施工企業(yè)技術(shù)人員目前一般使用PKPM或品茗等安全計(jì)算軟件編制方案，方案編制時(shí)一般先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步擬定每段懸挑腳手架的高度及各項(xiàng)參數(shù)，再核算外腳手架本身的力學(xué)性能，尤其要驗(yàn)算連墻件的受力情況，如不能通過驗(yàn)算，應(yīng)逐個(gè)調(diào)整參數(shù)，繼續(xù)驗(yàn)算直至強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度等各項(xiàng)要求均滿足。
四、關(guān)于懸挑梁的截面選型
懸挑腳手架應(yīng)采用型鋼制作的懸挑梁、懸挑桁架或附著式鋼三角架，不得采用鋼管。目前懸挑梁多采用普通工字鋼或槽鋼，由于普通工字鋼具有雙軸對稱截面，受力明確，傳力直接，得到廣泛使用。
對于型鋼梁型號規(guī)格的選擇，一般僅選擇危險(xiǎn)性較大的、懸挑構(gòu)件荷載受力復(fù)雜且較大的有代表性的幾根懸挑梁進(jìn)行驗(yàn)算，通常選擇轉(zhuǎn)角、陽臺、飄窗及采光井等懸挑長度較長、構(gòu)件受力較大的部位，尤其是要注意在陽臺等懸挑結(jié)構(gòu)部位，由于陽臺有5cm的室內(nèi)外高低差，此時(shí)懸挑構(gòu)件的支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在承重的結(jié)構(gòu)挑梁上，所以該處懸挑構(gòu)件的懸挑長度往往較大。在建筑物的陽角處，型鋼梁懸挑長度并不一定是最長的，但此處是兩側(cè)立桿的交匯點(diǎn)，有可能采用橫擔(dān)的方式傳力，其承受的荷載比較大，且不易固定，所以，轉(zhuǎn)角等特殊部位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采取加強(qiáng)措施，并且在專項(xiàng)方案中應(yīng)有驗(yàn)算和構(gòu)造詳圖。
五、關(guān)于斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)能否采用鋼絲繩的問題
一些專業(yè)腳手架公司的搭設(shè)人員認(rèn)為腳手架的大部分荷載是可以由鋼絲繩來承擔(dān)的，鋼絲繩可以作為斜拉式懸挑結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件。但本人認(rèn)為鋼絲繩作為柔性材料，斜拉鋼絲繩如果作為主要受力構(gòu)件，則存在以下一些問題：
1、鋼絲繩是否承擔(dān)荷載，以及承擔(dān)荷載的多少不易確定。
鋼絲繩的伸長率大與懸挑型鋼的變形不匹配，當(dāng)鋼絲繩達(dá)到設(shè)計(jì)抗力時(shí)，懸挑腳手架挑梁早已撓度變形過大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)了，即使采用調(diào)緊裝置，也難以保證各根鋼絲繩都能按照設(shè)計(jì)意圖均衡受力。在斜拉式懸挑腳手架實(shí)際搭設(shè)和使用過程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鋼絲繩受力時(shí)的張緊程度并不一致，說明各繩受力的大小不一樣。如果按簡支結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型，以鋼絲繩的破斷拉力作為極限荷載，這樣選擇的懸挑型鋼偏小;但如果完全按懸挑結(jié)構(gòu)計(jì)算，選擇的型鋼則很大，造成了很大的浪費(fèi);如果考慮型鋼梁和鋼絲繩各承擔(dān)一部分荷載，對鋼絲繩的極限荷載進(jìn)行折減，如折減30%～40%，但這很難進(jìn)行理論計(jì)算和試驗(yàn)測定。
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