本科毕业论文---建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨.doc
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1、东北大学继续教育学院毕业设计(论文)毕 业 论 文题目:建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨 学生姓名: 吴为 学生学号: 201303574416 专业班级: 东北大学土木工程 指导教师: 王连广 2015年 1 月5日目 录【摘 要】4【关键词】51.关于悬挑脚手架的的概述81 .1悬挑式脚手架的结构特点82、建筑施工悬挑式脚手架设计浅析102.1 关于悬挑脚手架的结构形式102.2型钢悬挑脚手架的主要特点:122.2 关于斜拉钢丝绳132.3 关于悬挑构件的截面选型172.4悬挑式脚手架的施工202.5 关于悬挑构件的重复利用问题302.6 关于荷载312.7 构件自重342.8 关于结构重
2、要性系数362.9关于主体结构相关位置的承载力验算372.10关于抗风涡流的措施382.11保证水平方向稳定的构造措施392.12 关于与悬挑脚手架有关的主体结构承载力问题403、悬挑式脚手架常见问题与建议存在的常见问题403.1悬挑式脚手架常见问题413.2、改进建议43参考文献49建筑施工悬挑式脚手架有关问题探讨【摘 要】 随着高层建筑的日趋增多,悬挑脚手架应用也越来越多广泛,悬挑脚手架以其投入低、周转快、节约工期等特点在高层建筑施工中广泛应用。悬挑脚手架专项施工方案编制的合理、可靠,是确保脚手架安全的重要因素之一。笔者根据多年安全管理经验,对发现的各类问题进行总结归纳后,提出在悬挑脚手架
3、方案设计和施工过程中应注意的问题和解决办法和悬挑脚手架施工专项方案评审中遇到的问题及方案中的计算、构造措施等有关的几个问题与广大同行进行探讨。在高层建筑施工中,传统落地式钢管脚手架已不能很好的发挥辅助施工的作用,悬挑式脚手架因具有构造简单、投入低、周转快等优点,使用频率越来越高。然而,笔者在审查悬挑脚手架安全专项施工方案和日常安全检查过程中,发现不少企业技术管理人员对悬挑脚手架在认识上还存在一些误区,在悬挑脚手架的设计、安装和使用过程中,存在一些不可忽视的问题。现对这些问题进行归纳总结分析,提出一些看法和建议,供参考。悬挑脚手架按悬挑支撑构件所用的材料不同,可分为扣件式钢管悬挑结构和型钢悬挑结
4、构。扣件式钢管悬挑结构在斜撑安装时很容易发生偏位,当斜撑偏离主节点距离较大时,纵向水平杆产生过大的弯曲变形,而且在脚手架使用过程中,支撑钢管容易被作业人员随意拆除,脚手架安全性、可靠性比较差,我国部分地区(如江苏)已禁止使用,故下面仅对型钢悬挑结构进行讨论。悬挑脚手架施工方案编制的是否内容完整、经济合理、安全可靠,是否能正确指导施工操作人员安装、搭设悬挑脚手架,是确保架体安全的重要因素之一。【关键词】 悬挑脚手架 安全AbstractWith the growing number of high-rise buildings, cantilever scaffold is also more
5、and more widely applied, cantilever scaffold for its characteristics such as low investment, quick turnaround, save time limit for a project is widely used in high-rise building construction.Cantilever scaffold special construction plan establishment reasonable, reliable, is one of the important fac
6、tors that ensure the security of the scaffold.According to safety management experience for many years, this paper summarizes various problems to find, is put forward in the process of cantilever scaffold design and construction should be paid attention to the problems and solutions and cantilever s
7、caffold construction of special solutions of problems in the review and calculation, construction measures and so on several problems with the masses were discussed.During the construction of high-rise buildings, the traditional floor type steel pipe scaffold is not very good play to the role of the
8、 auxiliary construction, cantilever scaffold for has simple structure, low investment and fast turnaround, use frequency is higher and higher.However, the author review the cantilever scaffold safety in the process of the construction plan and daily safety inspection, found that many enterprises tec
9、hnical management personnel to cantilever scaffold also exist some misunderstandings in the understanding, the cantilever scaffold design, installation and use process, there are some problems cannot be ignored.Now analyzing the paper summarizes the problems, and puts forward some opinions and Sugge
10、stions, for your reference.Cantilever scaffold according to the materials used in the cantilever support component is different, can be divided into fastener type steel cantilever structure and steel cantilever structure.Fastener type steel cantilever structure in deviation, brace installation is ea
11、sy to occur when a brace from the master node when the distance is larger, the bending deformation of longitudinal rods is too high, and in the process of scaffolding used, supporting steel tube easy to workers to dismantle, scaffold with poor security, reliability, and some areas in China (jiangsu)
12、 has banned, so the following only the steel cantilever structure is discussed.Cantilever scaffold construction plan compiled by the economic and reasonable, whether complete, safe and reliable, and can guide the construction correctly operator installation, erection of cantilever scaffold, is one o
13、f the important factors that ensure the security of the frame body.Key words: Cantilever scaffold; safe1.关于悬挑脚手架的的概述1 .1悬挑式脚手架的结构特点 悬挑式脚手架是指架体结构卸荷在附着于建筑结构的刚性悬挑梁(架)上的脚手架,用于建筑施工中的主体或装修工程的作业及其安全防护需要,每段搭设高度不得大于24m。悬挑式脚手架的全部荷载都最终通过悬挑结构传递给建筑结构,因此,悬挑式脚手架的关键是悬挑结构,它必须具有足够的强度、刚度和稳定性,并能与建筑结构可靠连接,以将脚手架的荷载安全地传递给
14、建筑结构。悬挑架依附的建筑结构应是钢筋混凝土结构或钢结构,不得依附在砖混结构或石结构上。悬挑架的支承结构应为型钢制作的悬挑梁或悬挑桁架等,不得采用钢管;其节点应螺栓联结或焊接,不得采用扣件连接。 1.2悬挑式脚手架的种类悬挑式脚手架一般两种:一种是每层一挑,将立杆底部顶在楼板、梁或墙体等建筑部位,向外倾斜固定后,在其上部搭设横杆、铺脚手板形成施工层,施工一个层高,待转入上层后,再重新搭设脚手架,提供上一层施工;另外一种是多层悬挑,将全高的脚手架分成若干段,每段搭设高度不超过25m,利用悬挑梁或悬挑架作脚手架基础分段悬挑分段搭设脚手架,利用此种方法可以搭设超过50m以上的脚手架。 根据悬挑结构的
15、构造形式不同,可分为斜拉式和下撑式两类。斜拉式是在由建筑结构伸出的型钢挑梁端部加钢丝绳斜拉,钢丝绳另一端固定到预埋在建筑结构内的吊环上;下撑式是在挑梁端部下面加一斜杆支撑。两类悬挑结构在实际工程中都有广泛的应用,但从受力及使用上各有特点:斜拉式悬挑结构的承载能力是由受拉钢丝绳控制的,而下撑式悬挑结构的承载能力是由下撑杆的受压稳定性控制,故在挑梁所耗用的材料以及制作、安拆的用工方面,斜拉式都低于下撑式,即受力形式更合理,能充分发挥组成悬挑结构的材料自身的性能;但在使用上,斜拉式不如下撑式方便。2、建筑施工悬挑式脚手架设计浅析2.1 关于悬挑脚手架的结构形式2.1.1、型钢悬挑脚手架结构形式一般有
16、悬臂梁式、斜拉式、斜撑式及复合式几种(见图1.1),当型钢悬挑结构构件的间距与脚手架立杆的纵向间距不相等时,可沿脚手架立杆底部设置纵向钢梁。悬臂梁式斜拉式斜撑式图1.1 型钢悬挑脚手架结构构造2.1.2、型钢悬挑脚手架的力学模型(图1.2):悬臂梁式斜拉式斜撑式图1.2 型钢悬挑脚手架的力学模型2.2型钢悬挑脚手架的主要特点:1)悬臂梁式结构:优点是构造简单、搭设方便,悬挑型钢仅受竖向作用力,不必考虑其水平方向约束,缺点是型钢较长、用钢量大、成本高。2)斜拉式结构:优点是造价较低,缺点是钢丝绳特性决定其存在一定缺陷(将在下面讨论),设置斜拉杆后对脚手架施工作业会造成一定影响。3)斜撑式结构:优
17、点是能承受较大外荷载,缺点是用钢量较大,竖向荷载经三角形支架传递,在支座位置产生水平作用力,需要额外施加水平约束。综合上述各种型钢悬挑结构优缺点,笔者认为悬臂梁式结构构造简单、受力明确,设计时一般应首先考虑采用悬臂梁式结构,在一些特殊部位,如阳角处、悬臂端长度较大位置等可在悬臂梁下加设型钢支撑,提高悬挑结构支撑单元的稳定性,不宜采用钢丝绳等柔性材料作为受拉构件。2.2 关于斜拉钢丝绳2.2.1、斜拉杆一般采用钢丝绳,斜拉钢丝绳主要存在以下缺点:1)偏心问题。由于构造原因,钢丝绳受力后拉结点往往偏于型钢的一侧,脚手架立杆一般设置在型钢截面中心,两者存在一定偏心距,使构件产生扭转。2)固接端断丝问
18、题。钢丝绳直径一般为1218mm,实际安装时,固接端钢丝绳弯曲半径往往设置过小,钢丝绳受力后在固接端处容易出现过多断丝。3)受力不均衡。因钢丝绳固接端的屈曲余量、钢丝绳的伸长率、锚固位置和锚环变形等因素,即使采用调紧装置,也难以保证各根钢丝绳都能按照设计意图均衡受力。4)钢丝绳的伸长率大。在承受相同荷载的情况下,钢丝绳的伸长率远远大于悬挑型钢的变形,当钢丝绳达到设计抗力时,悬挑脚手架早已进入不安全状态。5)钢丝绳是一种柔性材料,不能抵御台风、龙卷风等产生的上翻流作用。6)钢丝绳必须在上一层楼面(锚固部位)结构混凝土强度达到要求时才能设置,将出现脚手架搭设滞后的问题。2.2.2实际分析及采取的解
19、决措施1)通过查阅计算书发现,是各施工单位对钢丝绳是否考虑受力的理解不一样。悬挑脚手架按其受力型式分为斜撑式、悬臂式、斜拉式,目前使用最多的是斜拉式悬挑架,即普通型钢悬挑、钢丝绳斜拉。计算书中钢丝绳考虑是否受力,直接影响到受力模型,也直接影响到型钢梁的选择。如果钢丝绳按受力考虑,则型钢梁的力学模型为简支结构(前端锚固点不考虑受力);如果不考虑钢丝绳受力,仅作为一种安全储备,则型钢梁的力学模型为悬挑结构。两种力学模型的计算简图见图1。 图1斜拉式悬挑架计算简图2)专家的意见多数专家的意见认为钢丝绳作为柔性材料的拉杆,承担荷载值的多少不易确定,计算时可按照以下两种情况分别进行计算,确定型钢与钢丝绳
20、的规格:一是型钢梁完全受力,钢丝绳不考虑受力,仅作为一种安全储备,按悬挑结构核算型钢的承载能力,从而选择型钢;二是钢丝绳完全受力,以钢丝绳的破断拉力作为极限荷载,按简支结构核算钢丝绳的承载能力,从而选择钢丝绳。3)专业人士意见专业人员则认为但很多专业人员则认为钢丝绳是可以受力的,并且脚手架的大部分荷载是由钢丝绳来承担的,计算模型按悬挑结构考虑与实际并不相符。4)笔者认为在斜拉式悬挑脚手架搭设和使用过程中,钢丝绳虽已受力,但各条钢丝绳张紧程度并不一致,存在着各条钢丝绳受力的大小不一样。如果按简支结构作为计算模型,以钢丝绳的破断拉力作为极限荷载,这样选择的型钢偏小,存在着一定的风险;但如果完全按悬
21、挑结构计算,选择的型钢则很大,又会造成较大的浪费。能否将两种模型进行综合,考虑型钢梁和钢丝绳各承担一部分荷载,使方案既安全又经济?笔者认为可以考虑对钢丝绳的极限荷载进行折减,如折减30%40%,以确保安全。因此,笔者认为不宜采用钢丝绳作为斜拉杆件。2.3 关于悬挑构件的截面选型脚手架搭设时,立杆一般设置在型钢上翼缘宽度中部,常见的型钢截面形式有槽形和工字形两种。工字形截面双轴对称,立杆位置和中性轴重合,受力合理。槽形截面立杆作用于截面宽度中心,与中性轴存在一定偏心距,构件成为弯扭构件,而在脚手架方案设计中一般均未考虑扭矩的影响,同时由于立杆位置在截面开口方向,翼缘在集中力作用下,易产生横向弯曲
22、变形。因此,笔者建议在悬挑构件截面选型时,应尽量选用双轴对称截面(如工字形、口形);当受条件限制,不得不使用非对称截面时,应在立杆位置增设加强肋,改善构件的受力性能。2.3.1关于钢管壁厚在JGJ130-2001规范中,脚手架钢管列出了两种规格:外径48mm、壁厚3.5mm和外径51mm、壁厚3.0mm,推荐采用48mm 3.5mm的钢管。目前建筑市场钢管采购到的钢管壁厚多为3.2mm3.0mm,达不到规范要求的3.5mm。并且材料经多次周转使用后,钢管锈蚀使壁厚减薄,钢管惯性矩还要减少。因此笔者建议在编制方案时对材料壁厚进行折减,尽管方案要求使用48mm 3.5mm的钢管,但计算须按3.0m
23、m厚度计算,以确保安全。2.3.2关于悬挑梁的截面选型悬挑脚手架应采用型钢制作的悬挑梁、悬挑桁架或附着式钢三角架,不得采用钢管。目前悬挑梁多采用普通工字钢或槽钢,由于普通工字钢具有双轴对称截面,受力明确,传力直接,得到广泛使用。对于型钢梁型号规格的选择,一般仅选择危险性较大的有代表性的几根梁进行验算,通常计算选择在凸阳台、飘窗等悬挑长度较长的部位。实际上,在建筑物的阳角处,虽然型钢梁悬挑长度并不是最长的,但此处是两侧立杆的交汇点,其承受的荷载是最大的,且不易固定。但很多方案编制人员忽略了此处的计算,仍按普通位置设置,造成一定的安全隐患。上海规程DG/TJ08-2002-2006第4.6.6条规
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