外墙脚手架刚性连墙件的应用

 
时间日期:2007-2-14        已被阅读次:[3396]
 
佛山市新一建筑集团有限企业 周志坚

  由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)中已明确指明24m以上的外墙脚手架,必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。早期的高层建筑一般都是采用拉筋加顶撑的方式锚固,一般多采用2Φ6钢筋加短钢管(用扣件与内立杆固定),当建筑物建至较高楼层时,脚手架因受到风力的作用而有轻微摇晃的情况,当楼层越高这现象就越明显。在对钢筋进行验算时,Φ6钢筋常常不能满足安全要求,如果增大钢筋的直径,工人在操作时又很难将钢筋连接牢固。但使用了刚性锚固,这时刚性连墙件就发挥到较大的作用,在安全和稳定这两方面均比拉筋加顶撑式锚固更优胜。刚性连墙件的特点是:即可承受拉力,又可承受压力。高层设置刚性连墙件的确可以较好地缓解脚手架摇晃的问题,但刚性连墙件暂时还未有统一的构造要求,不同地方或不同的建筑单位各有不同的做法,而且它的成本造价比拉筋连墙件要高,很多的建筑单位为了节省成本而在高层建筑采用拉筋拉结建筑物的方法,这样会做成一定的安全事故隐患。
  现先容一种造价比较低的刚性连墙件供参考,刚性连墙件可同时起到抗拉的和抗压的作用,现所先容的连墙件由Φ48×3.5钢管(大约长度为1.4m~1.6m之间)和45×45×5的等边角钢组成,钢材所选用的材料均为Q235钢,角钢焊接在Φ48×3.5钢管上。该连墙件适用于混合物结构、框架结构、剪力墙结构等建筑的钢筋脚手架与主体结构的连结。
  使用方法:在浇筑砼前,根据脚手架搭设方案确定的连墙件水平垂直方向布置间距,安装埋设件Φ12螺栓(该螺栓可见下图所示),安装埋设件时应先将螺丝用胶带封好,以防拘捣制混凝土时,将螺丝弄脏,埋设件应设置在楼层圈梁或砼柱等主要构件上,保证埋设件与梁、柱等外侧平齐且垂直,待梁、柱等浇筑成型后拆去模板,撕去胶带。砼强度达成到10Mpa以上时,把埋设件螺丝部位涂上油,再锁上连墙件,连墙件采用2只扣件锁住脚手架内外两立杆,连墙件的构造可见下列图示,该预制连墙件可重复多次使用。
  现举例验算该刚性拉结在使用过程中的安全性:
  某建筑脚手架工程从地面开始搭设,搭设高度为100m。该脚手架选择立杆横距1.05m,立杆纵距1.8m,步距为1.8m。脚手架的锚固要求在每层建筑物都要设置连墙件,层高以3米为一层,连墙件设置的水平间距为5.4m,立面采用密目式安全网全封闭防护,安全网的网目密度不低于2000目/平方米。其当地基本风压wo=0.45kN/m2,钢管截面面积为489mm2,Q235钢的抗拉、抗压强度设计值为205N/mm2。
  A、连墙件所受的轴向力:
  ζ=[(2.23+2.23) ×0.5/(2.23×2.23)]×1.05=0.47
  迎风面积AW:5.4×3=16.2m2
  查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表A-3,敞开式脚手架的当风面积为5.4×3×0.083=1.3446m2
  封密网后的挡风面积An:(5.4×3-1.3446)×0.47+1.3446=8.3266m2
  μs=1.2×Φ=1.2×An/AW=1.2×8.3266/16.2=0.6168
  查《荷载规范》,当脚手架搭设高度为100m时,μz=1.79
  ωk=0.7×ms×mz×wo=0.7×0.6168×1.79×0.45=0.348 kN/m2
  NL=NLk+ No=1.4×ωk × AW +5=1.4×0.348×16.2+5=12.89kN
  B、杆件安全性验算:
  连墙件采用Φ48×3.5钢管时,杆件两端均采用直角扣件分别锁实脚手架立杆上。
  LH=2a+h=2×0.15+1.05=1.35m
  立柱稳定性应满足此式:N=Φ×A×fc ,搭设材料采用Φ48×3.5钢管搭设。
  立柱截面积:A=489mm2 、回转半径:I=15.8mm
  钢材抗拉和抗压强度设计值:fc=205N/mm2
  长细比:λ=Lo/i=1350/15.8=85 ,查表,稳定系数Φ=0.692
  钢管稳定承载力设计值:
  N=k×Φ×A×fc=0.8×0.692×489×205/1000=55.5kN > NL=12.89kN
  计算结果说明连墙件采用Φ48×3.5钢管时,其稳定性承载能力足够。
  C、扣件安全性验算:
  该连墙件采用2只扣件锁住脚手架内外两立杆,而且连墙件偏离主节点的距离不应大于300mm,大于该值时可增加斜杆作支撑,从《脚手架规范》中查得,每个扣件的承载力为8kN,那么扣件的可承受能力:2×8=16kN> NL=12.89kN,该扣件安全。D、螺栓安全性验算:
  已知该螺栓所采用的材料许用剪应力[ι]=123 N/mm2,许用挤压应力[σc]=308 N/mm2,螺栓的许用抗拉应力为[σ]=205 N/mm2。
  ι=4P/(π×d2)= 4×12890/(3.14×12×12)= 114N/mm2 < [ι]
  σc=P/dt=12890/(12×5)=230N/mm2< [σc]
  σ=4P/[π×(d-2)2]= 4×12890/[3.14×(12-2)2]=164N/mm2< [σ]
  由上式中可知,该螺栓能够满足安全要求。
  E、钢板安全性验算:
  热轧等边角钢45×45×5的钻孔的孔径d=13mm,有效抗拉截面:(45-13) ×5=160 mm2
  该角钢的抗拉强度设计值为:160×205=32.8kN > NL=12.89kN,满足安全要求。
  F、焊接安全性验算:
  该等边角钢采用搭接的方法与钢管焊接,采用E43型焊条,手工电弧焊t=5mm,已知焊条的容许抗拉、抗剪、抗压强度[ιh]=160Mpa,该连墙件所受拉力NL=12.89kN。
  ι=NL/(0.7×t×ΣLf)=12.89×103/(0.7×5×10-3×150×10-3)
  =24.55Mpa<[ιh]=160Mpa,满足安全要求。
  通过以上的验算,可知其钢性连墙件符合一般的高层建筑的安全要求。该连墙件通过实验室进行试拉,抗拉的极限值为40kN,因此该连墙件的安全性可以得到肯定的。
  总结:该连墙件制作简单,选材方便,在多项的建筑项目中已多次使用,均取得了较好的效果。但该连墙件也存在一定的缺陷,由于脚手架的基础是混凝土,基础要较为坚固,脚手架下沉的幅度不大。但当脚手架在松软的地基上搭设时,脚手架因地基松软而发生下沉,在较低层脚手架的连墙件将受到弯距,解决的方法:可将变形较大的连墙件续个重新调整安装。
     
 
 
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