高層建筑懸挑腳手架施工方案中存在的問題.doc

高層建筑懸挑腳手架施工方案中存在的問題 【摘要】懸挑腳手架以其投入低、周轉(zhuǎn)快、節(jié)約工期等特點在高層建筑施工中廣泛應用。懸挑腳手架專項施工方案的合理、可靠，是確保腳手架安全的重要因素之一。本文就施工方案中與計算、構(gòu)造措施有關(guān)的幾個問題與廣大同行探討?！娟P(guān)鍵詞】懸挑腳手架施工方案編制隨著高層建筑日趨增多，懸挑腳手架在建筑施工中的應用越來越廣泛。相對于落地式鋼管腳手架，懸挑式腳手架具有投入低、周轉(zhuǎn)快、節(jié)約工期等優(yōu)點。懸挑腳手架施工方案是否完整、合理、可靠，是否能正確指導施工人員制作、安裝、搭設懸挑腳手架，是確保架體安全的重要因素之一。根據(jù)危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法，懸挑腳手架必須編制專項施工方案。方案主要編制依據(jù)有建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ130-2001（以下簡稱JGJ130-2001規(guī)范）、建筑施工安全檢查標準JGJ59-99、鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50017-2003，個別地區(qū)還有相應的地方標準等。方案應有設計計算書(包括對架體整體穩(wěn)定性、支撐桿件的受力計算)，有針對性較強的、較具體的搭設、維護及拆除等安全技術(shù)措施，并應有平面、立面圖以及節(jié)點詳圖。以下結(jié)合筆者在施工方案編制、審核中遇到的問題與廣大同行探討。1、關(guān)于搭設高度目前懸挑腳手架施工方案編制的主要依據(jù)是JGJ130-2001規(guī)范，該規(guī)范對懸挑腳手架并沒有限高的規(guī)定，而各省的做法不盡相同，如福建省建設廳在2004年6月1日起實施的建筑施工懸挑式腳手架安全技術(shù)若干規(guī)定（試行）中規(guī)定每段搭設高度不得大于24m；上海市建設和交通委員會在2006年12月1日起實施的懸挑式腳手架安全技術(shù)規(guī)程DG/TJ08-2002-2006（以下簡稱上海規(guī)程）中第1.0.3條規(guī)定：每道型鋼支承架上部的腳手架高度不宜大于24m。方案編制時一般先根據(jù)經(jīng)驗初步擬定每段懸挑腳手架的高度及各項參數(shù)，再核算外腳手架本身的力學性能，如不能通過驗算，再逐個調(diào)整參數(shù)，繼續(xù)驗算直至強度、剛度、穩(wěn)定性、節(jié)點強度等各項要求均滿足。編制時應考慮風荷載的影響。對于高層建筑而言，風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，風荷載的作用會逐漸增大。在立桿的穩(wěn)定性驗算中，對于基本風壓較大的地區(qū)，有風組合為控制組合，因此在分段懸挑時，應使上一步懸挑高度小于下一步的，確保立桿的穩(wěn)定性。2、關(guān)于鋼管壁厚在JGJ130-2001規(guī)范中，腳手架鋼管列出了兩種規(guī)格：外徑48mm、壁厚3.5mm和外徑51mm、壁厚3.0mm，推薦采用3.5mm的鋼管，逐步淘汰3.0mm的鋼管。目前我國建筑市場鋼管和扣件采用租賃方式，市場租賃到的鋼管壁厚多為3.2mm3.0mm，達不到規(guī)范要求的3.5mm。并且材料經(jīng)多次周轉(zhuǎn)使用后，鋼管銹蝕使壁厚減薄，鋼管慣性矩還要減少。因此筆者建議在編制方案時對材料壁厚進行折減，外徑48mm、壁厚3.5mm的鋼管，按3.0mm厚度計算，以確保安全。3、關(guān)于懸挑梁的截面選型懸挑腳手架應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，一般僅選擇危險性較大的有代表性的幾根梁進行驗算，通常選擇凸陽臺、飄窗等懸挑長度較長處。實際上，在建筑物的陽角處，雖然型鋼梁懸挑長度并不是最長的，但此處是兩側(cè)立桿的交匯點，其承受的荷載是最大的，且不易固定。但很多方案編制人員忽略了此處的計算，仍按普通位置設置，造成一定的安全隱患。上海規(guī)程第4.6.6條規(guī)定：轉(zhuǎn)角等特殊部位應根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取加強措施，并且在專項方案中應有驗算和構(gòu)造詳圖。4、關(guān)于斜拉鋼絲繩筆者曾參與某大型住宅小區(qū)施工，該小區(qū)共有20棟住宅樓及部分公共建筑，分別由八家施工單位施工。在懸挑腳手架施工中發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：相同高度的住宅樓，不同施工單位在同一高度懸挑，懸挑高度相同，均采用普通工字鋼懸挑、鋼絲繩斜拉方式，采用的工字鋼規(guī)格卻不同，有I14、I16、I18，個別陽臺部位采用I22a。相差如此之大，究其原因，是各施工單位對鋼絲繩是否考慮受力的理解不一樣。懸挑腳手架按其受力型式分為斜撐式、懸臂式、斜拉式，目前使用最多的是斜拉式懸挑架，即普通型鋼懸挑、鋼絲繩斜拉。而鋼絲繩是否受力，直接影響到受力模型，也直接影響到型鋼梁的選擇。如果鋼絲繩按受力考慮，則型鋼梁的力學模型為簡支結(jié)構(gòu)（前端錨固點不考慮受力）；如果不考慮鋼絲繩受力，僅作為一種安全儲備，則型鋼梁的力學模型為懸挑結(jié)構(gòu)。兩種力學模型的計算簡圖見圖1。 圖1斜拉式懸挑架計算簡圖多數(shù)專家的意見是鋼絲繩作為柔性材料，承擔荷載的多少不易確定，計算時應按以下兩種情況共同確定型鋼與鋼絲繩的規(guī)格：一是型鋼梁完全受力，鋼絲繩不考慮受力，僅作為一種安全儲備，按懸挑結(jié)構(gòu)核算型鋼的承載能力，從而選擇型鋼；二是鋼絲繩完全受力，以鋼絲繩的破斷拉力作為極限荷載，按簡支結(jié)構(gòu)核算鋼絲繩的承載能力，從而選擇鋼絲繩。上海規(guī)程第4.6.7條規(guī)定：鋼絲繩等柔性材料不得作為懸挑結(jié)構(gòu)的受拉桿件。但腳手架的專業(yè)搭設人員則認為鋼絲繩是可以受力的，并且腳手架的大部分荷載是由鋼絲繩來承擔的，計算模型按懸挑結(jié)構(gòu)考慮與實際并不相符。筆者認為，在斜拉式懸挑腳手架搭設和使用過程中，鋼絲繩雖已受力，但各繩張緊程度并不一致，說明各繩受力的大小不一樣。如果按簡支結(jié)構(gòu)作為計算模型，以鋼絲繩的破斷拉力作為極限荷載，這樣選擇的型鋼偏小；但如果完全按懸挑結(jié)構(gòu)計算，選擇的型鋼則很大，造成了很大的浪費。能否將兩種模型進行綜合，考慮型鋼梁和鋼絲繩各承擔一部分荷載，使方案安全經(jīng)濟？可以考慮對鋼絲繩的極限荷載進行折減，如折減30%40%，以確保安全，這還需要進行試驗測定。5、關(guān)于型鋼梁的固定型鋼梁與主體混凝土結(jié)構(gòu)的固定可采用預埋螺栓固定、鋼筋拉環(huán)錨固，不得采用扣件連接，連接強度應經(jīng)計算確定，見圖2。當采用鋼筋拉環(huán)錨固時，拉環(huán)應錨入樓板30d，并壓在樓板下層鋼筋下面。如不能保證鋼筋的混凝土保護層厚度，也可以將拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋上面，同時在拉環(huán)上部兩側(cè)各附加兩根直徑1416的鋼筋，并與樓板鋼筋綁扎牢固，以確保拉環(huán)不會從混凝土樓板中拔出。 a) 預埋螺栓固定b)鋼筋拉環(huán)錨固（拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋下面） c)鋼筋拉環(huán)錨固（拉環(huán)壓在樓板下層鋼筋上面） d)鋼筋拉環(huán)大樣圖2型鋼梁與主體混凝土結(jié)構(gòu)的固定方式6、關(guān)于連墻件的設置JGJ130-2001規(guī)范規(guī)定，連墻件宜靠近主節(jié)點設置，偏離主節(jié)點的距離不應大于300mm，在實際施工中并不易實現(xiàn)。施工方案一般按兩步三跨或兩步兩跨設置，腳手架的步距一般為1.5m1.8m，為了方便施工人員行走，通常采用1.8m，由于層高很難與步距的整數(shù)倍匹配，因此連墻件的位置有可能會在洞口等無法設置的地方。編制人員在計算時應考慮此問題，避免出現(xiàn)無法固定的情況，給架體的穩(wěn)定帶來隱患。7、關(guān)于主體結(jié)構(gòu)相關(guān)位置的承載力驗算型鋼梁固定在主體結(jié)構(gòu)上，腳手架上的荷載通過型鋼梁傳到支承的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，如果外腳手架懸挑太高或型鋼梁懸挑太長，該荷載超過了型鋼梁的支承構(gòu)件的承載能力，將會引起構(gòu)件的損傷或破壞，將導致外架的失穩(wěn)和垮塌。但在施工方案中卻經(jīng)常忽略對支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件的驗算。型鋼梁支承在梁、樓板或墻上，對于墻，一般認為可以不再驗算，對于梁、板，則需要驗算其強度和剛度，驗算內(nèi)容包括：支承點混凝土的抗彎、抗剪、抗扭、局部承壓承載力，如采用鋼筋拉環(huán)，還應驗算混凝土的抗拔承載力。如不滿足承載力的要求，或者降低懸挑腳手架的高度，或者對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加強。8、關(guān)于抗風渦流的措施抗風渦流的措施在施工方案中是經(jīng)常被忽略的，僅在連墻件的設置中會出現(xiàn)一句“架高超過40m且有風渦流作用時，應采取抗上升翻流作用的連墻措施”，這實際是引用JGJ130-2001規(guī)范中的6.4.7條。但具體應采取什么連墻措施來抵抗上升翻流作用？方案中鮮有提及。客觀地說，落實該條規(guī)定有一定的難度。如何確定風渦流作用力的大小？規(guī)范并未提及，國內(nèi)也乏有相關(guān)數(shù)據(jù)可供參考。風渦流產(chǎn)生的原因很復雜，在不同建筑物的不同平、立面產(chǎn)生的作用力大小不同，在不易定量分析計算的情況下可采取如下預防措施：在與連墻桿對應的外立桿處設置剛性斜拉桿與上層主體結(jié)構(gòu)的預埋件連接，或?qū)⑦B墻件改為雙扣件，間距加密。9、保證水平方向穩(wěn)定的構(gòu)造措施限制腳手架的側(cè)向變形、保證腳手架的側(cè)向穩(wěn)定也是施工中應注意的問題。一般情況下，按規(guī)范要求設置剪刀撐、縱向和橫向掃地桿，能很好的限制腳手架的側(cè)向變形，起到保證腳手架側(cè)向穩(wěn)定