悬挑钢平台设计

2024-08-08

悬挑钢平台设计（精选4篇）

悬挑钢平台设计篇1

在城市建设中, 越来越多的高层建筑因外观、使用需要, 设计了高空外挑板、空中连廊等建筑形式, 其结构主要多为型钢—钢筋混凝土、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土等形式。由湖南省第一工程公司承建的华洋花园的实例证明了连廊施工中具有作业危险性高、跨度及自重大、连廊板施工荷载对临近标准楼层影响大、工期影响面广等特点。

1 工程概况

广西梧州华洋花园项目共4栋28层, 框剪结构, 总造价7 788万元。由湖南省第一工程公司承建。其中3号、5号楼地下3层, 地上25层, 两栋之间在结构标高69.60 m, 72.60 m, 75.60 m处各悬挑出梯形楼面连廊, 连廊板厚110 mm, 悬挑梁断面为300 mm×1 000 mm, 最大悬挑长度为4.719 m。第一层连廊板位于23层楼面结构标高+69.60 m。结构受荷最不利部位轴间门洞连梁, 门洞连梁LL6 (标高+60.60) , b×h=250 mm×500 mm, 梁正、负弯矩筋均为3ϕ16, 箍筋为ϕ8@100。平面结构布置见图1。

2 工程难点

此施工过程属于危险性较大的高空重载支模施工。存在以下施工难点:1) 施工处位于高空, 如采用传统落地架搭设难度大、工期长、费用高;2) 连廊悬挑跨度大, 单板最大悬挑距离达4.719 m, 传统单段型钢悬挑难以满足承载要求;3) 连廊自重等施工荷载大, 设计要求高;4) 垂直方向连廊板相对一般情况多, 达到三块, 施工方法、过程控制要求严格;5) 连廊施工直接影响标准层施工进度, 工期紧、任务重, 业主要求项目完善方案并组织专家论证后方能施工。

3 方案的选择

3.1 采用满堂脚手架方案

参考市政工程中高架桥和高层建筑中高空连廊的施工经验, 采用满堂钢管脚手架搭设到69.6 m高空, 相互拉结形成群柱。然后在上面架设操作平台, 进行支模。该方案施工简便, 不需要专门脚手架器材, 但投入大, 且受力不够明确, 稳定性较难控制, 技术上经济上均不尽合理。

3.2 采用斜拉悬空挑平台方案

该方案需要在69.6 m的高空上搭设悬空平台, 平台由工字钢和钢丝绳吊索组成, 钢丝绳斜拉在建筑结构上, 把大梁混凝土自重、模板自重和施工荷载通过斜拉钢丝绳传给建筑结构。此方案理论上较为合理。相对满堂架成本较低, 安装方便, 节省工期, 但受力体系为柔性结构, 势必引起模板变形, 同时, 该方案要求工程结构设计作一定变动和修改, 技术难度较大, 加上工期紧, 该方案实施难度较大。

3.3 采用高空悬挑支模钢平台方案

采用基于普通悬挑外脚手架的型钢搭设形式与方法, 在挑板、连廊施工层下部相邻三层梁板上分别设置两次型钢悬挑与斜撑钢梁, 将其焊接成悬挑三角架式支模钢平台。支模脚手架搭设后, 可进行钢筋混凝土、型钢—钢筋混凝土的梁、板模板制作与混凝土的浇捣, 完成高层外挑、空中连廊结构的施工方案。该方案装拆方便、施工速度快、稳定性高、刚度大、受力明确、安全可靠、费用省, 方案可行。本工程最后选用此方案施工。

4 支模钢平台设计

4.1 方案设计

利用挑板、连廊施工层下部相邻三层梁板 (标高+66.60 m, +63.60 m, +60.60 m处) 分别设置两次型钢悬挑与斜撑钢梁, 将其焊接成悬挑三角架式支模钢平台。两次悬挑型钢均采用16号普通热轧工字钢, 斜撑钢梁采用16号普通热轧槽钢, 支撑杆采用14号普通热轧槽钢, 抗水平力钢丝绳选用ϕ16 mm。钢平台立面布置见图2。

4.2 设计计算

4.2.1 荷载取值

鉴于连廊板为梯形, 悬挑跨度逐渐变化, 对于4.719 m的一榀连廊挑梁及连廊板计算单元, 整体钢梁平台仍然具有刚度、强度储备, 从充分利用材料的角度考虑, 受荷最大的一榀计算单元可按下面取值:1) 按一层连廊板计算;2) 活荷载取3.0 kN/m2;3) 钢梁平台自重转化为集中荷载;4) 施工完第一层连廊后, 必须达到100%的强度后方能进入第二层板施工。第二层板达到80%以上的强度后可进入第三层施工;5) 根据设计院建议的每层连廊梁竖向变形控制在10 mm以内要求, 第一层连廊的变形应控制在3 mm以内。

4.2.2 计算简图

根据现场工况对钢平台进行力学计算模型简化, 对钢平台各杆件的弹性模量、抗弯刚度、抗剪刚度计算确定后, 计算简图见图3。

4.2.3 计算与验算

利用结构有限元计算软件计算结果可知, 节点8处弯矩与剪力最大, 其最大弯矩Mmax=8.985 kN·m;最大剪力Vmax=34.37 kN;节点7处轴力最大, 最大受压轴力为100.09 kN。其中最大受压轴力水平分力64 kN (由楼板约束, 不对其验算) , 竖向分力77 kN。节点3处位移最大值约为1.9 mm。

通过下列部位验算证明该钢平台符合施工安全与质量要求:1) 经计算8号节点最大抗弯、抗剪计算, 7号杆强度、稳定性验算均满足要求;2) 支模平台焊缝宽度均按10 mm四面围焊施工, 按6 mm计算均满足要求;3) 节点3的竖向位移为1.9 mm, 小于3 mm控制值, 符合要求;4) 支模脚手架计算满足要求;5) 结构混凝土梁LL6抗弯、抗剪、箍筋配筋率、变形验算符合要求。

5 支模钢平台施工

5.1 施工顺序

构件预留、预埋及处理→悬挑钢梁、斜撑杆件 (1号件) 制作安装→斜拉钢丝绳安装→第一施工操作防护层搭设→型钢连梁 (2号件) 安装→支撑钢柱 (3号件) 安装→型钢连梁 (4号件) 安装→悬挑钢梁 (5号件) 安装→斜撑杆 (6号件) 安装→第二施工操作防护层搭设→支模架搭设→梁、板底模安装→内包型钢、钢筋安装→模板封闭→浇捣第一层连廊梁、板→拆除。

5.2 施工要点

1) 型钢锚固段钢筋布置点数不少于3处, 锚固段中部与两端均应埋设, 两端埋点应尽量设置于板梁上及靠近有梁处, 悬挑梁远端锚固点钢筋与该处型钢端头距离不小于250 mm。2) 悬挑钢梁、斜撑杆 (1号件) 安装前, 斜撑杆 (1号件) 底端支座安设层的楼、墙面应预留预埋方形钢垫板, 钢垫板长度为斜撑杆型钢加工后斜面长度L1+50 mm, 宽度取3.0倍斜撑杆 (1号件) 型钢翼缘宽度, 厚度不小于15 mm。如楼面钢垫板事前未进行预埋, 垫板可先与斜撑杆焊接成一体, 待凿除楼、墙表面混凝土后再与其钢筋网焊接, 并采用比原楼面结构高一个等级快硬性细石混凝土补强。3) 利用焊接操作悬挑段搭设临时操作脚手架, 悬挑长度不大于2 000 mm, 待悬挑钢梁 (5号件) 、斜撑杆 (6号件) 安装后截断, 截断点至第二段斜撑杆下端外缘不小于500 mm。4) 临时操作脚手架搭设高度宜大于1.5 m且不大于2.0 m, 并需设纵横向扫地杆与剪刀撑。人员操作时, 焊接操作悬挑段上应满布脚手板。5) 操作防护层主钢管应与建筑物墙体或梁可靠刚性拉结, 水平沿墙间距不大于300 mm。分布钢管水平间距不大于500 mm。6) 防护层分布钢管上应满铺竹夹板, 板长方向垂直于分布钢管, 竹夹板两端用8号镀锌铁线捆紧, 并在四周设一竹夹板高的踢脚板。7) 竹夹板层上满铺双层密目式安全网, 焊渣溅落处可加铺一层湿麻袋防止热焊渣损坏安全网。8) 当浇捣完首层连廊板混凝土后, 必须待首层混凝土强度达到100%后, 方能进行第二层连廊板混凝土施工。9) 当混凝土强度达到拆模强度时, 悬挑梁板模板架体拆除应自上而下, 如遇多层悬挑梁板施工时, 应先浇捣的梁板模架后拆, 后浇捣的梁板模架先拆, 严禁先拆最先浇捣的梁板模架。

6 结语

2009年7月连廊施工全部顺利完成, 主体圆满封顶, 梁、板结构无损坏, 连廊施工质量达到要求, 保证了工期, 获得业主、监理方的高度好评, 收到了预期效果。该方案与传统方案相比, 具有整体性好, 质量、安全容易控制, 工期短, 成本低等优点, 缺点是钢平台材料周转率低。

摘要：通过对华洋花园项目施工难点的分析, 选择了高空悬挑支模钢平台方案, 对支模钢平台设计与施工进行了重点阐述, 并总结了该方案的特点, 以期在类似工程中进一步推广应用。

关键词：悬挑连廊,支模,钢平台,设计,施工

参考文献

[1]钱春芳.高空连廊施工技术及安全措施[J].建筑安全, 1998 (9) :15-16.

[2]姚晓东.高空连廊模板支撑架比选及设计[J].中国建筑金属结构, 2007 (3) :35.

[3]谢冰.87 m高空大跨度现浇大梁支模方案的优化与设计[J].广西城镇建设, 2006 (5) :21-22.

某项目悬挑式钢平台计算方案篇2

某项目1#-12#楼, 各设2只, 平台主梁长度为5米, 外排3.3米, 搁置0.8米, 平台宽度2.2米, 具体搁置位置以方便班组施工为原则, 但必须搁置梁板上。

2 平台基本结构

周边采用[20槽钢, 次梁采用[10槽钢, 加固用L50×5角钢, 钢平台吊耳用20厚铁板三边满焊, 采用Ф18 6×19钢丝绳作拉索, 上部直接穿入砼, 圈梁用夹具夹牢, 每根各不少于三只, 保险钢丝绳用Ф20 6×19。

3 铁板悬挑钢平台

⑴悬挑钢平台搁置层搭设临时脚手, 进行钢平台的就位安装。

⑵将钢平台提升到位后, 将钢索与吊耳连接, 扳紧销栓, 并调节钢平台上各个螺栓, 让其均匀受力。

⑶悬挑钢平台翻层时, 应先在上一层布设安装四点拉索吊耳, 然后用塔吊将悬挑钢平台稍微起高5-10cm (此时钢索已不受力) , 将上吊耳拉索卸扣拆除, 最后将钢平台提升到位进行组装。

4 技术措施

由于高层箭镞施工, 虽搭设了钢平台组装哟的临时操作脚手, 但仍需对扣件、脚手管、工具、组装吊耳支座及螺栓等细心操作, 防止高空物坠落伤人。在悬挑钢平台下层下层加设挑网。

5 验算

经计算钢平台自重703.8kg=7038N, 相当于每平方米均布荷载为7038/11.5=612N/m2., 上部堆荷不大于1000Nm2, 设恒载为G, 活载为q, 每根[16槽钢承受的恒载为:G=1.2× (1/2×2.3×612) =845N/m.。

每根[16槽钢承受的活动荷载为q=1.4× (1/2×2.3×1000) =1 6 1 0 N m。经计算主梁最大弯距:M=1/8 (G+q) l2=2455×52/8=7671.8N.M, 根据Nx/An+Mx/Wx≤f, 验算安全。因槽钢顶封铁板, 故主梁与次梁均不存在平面外失稳问题。对于次梁利用公式M/Wx验算满足要求。

根据本工地实际操作平台制作要求计算, 长为3.3m, 宽2.4m, 铺板采用5mm钢板, 自重400N/M2, 次梁采用[20槽钢, 自重260N/M。平台表面积为3.3×2.4m=7.92M2, 钢丝绳采用6×37, 直径为17.5mm2, 对次梁, 主梁, 钢丝绳分别计算。

5.1 次梁计算

(1) 按构造[10槽钢次梁2.4m, 间距60cm。

木铺板自重400N/M2×0.6×1.2=288N/M;[10槽钢自重100N/M2×1.2=120N/M;施工活荷载500N/M2×0.6×1.4=420N/M;荷载设计值=728N/M;悬臂比值为入=M/L=500/4000=0.125;故得跨中弯矩为M=1/8L2 (1-入2) 2=627.05N.M

(2) 验算弯曲强度:

查得[10cm槽钢的截面抵抗矩为Wn=39.7cm3, 算得Wnf=39.7×218=8535.5N.M, 故M大于Wnf。

5.2 主梁计算

(1) 按构造计算荷载, 以[20槽钢作主梁, 长3.3m, 从次梁计算简图得外侧主梁上的支座管力为R外=1/2PL (1+入) 2=919.67N

为安全计算, 按第二道钢丝绳不起作用, 所拉结的槽钢边不起作用考虑。外侧主梁弯矩为M=1/8PL2=0.125×1525.3×3.32=2076N.M

(2) 验算弯曲强度:查得[10cm槽钢截面抵抗矩为Wn=191.4cm3, 得

Wnf=191.4×215=41151N.M, 故M=Wnf

5.3 钢丝绳验算

(1) 每个侧面采用两根6×37直径17.5mm, 镀锌钢丝绳。

现仅以个侧一根受力作计算, 取钢丝强度极限为1550N/MM2时, 查得破断拉力总和为213500N, 换算系数为0.82, 现取钢丝绳夹角为450, 得钢丝绳所受拉力为T=PL/2sin=5063/2×3.3/0.707=11816N。

(2) 故得钢丝绳的安全系数为:K=213500×0.82÷11816=14.8, 满足安全使用要求。

6 结构构造和使用

⑴悬挑式钢平台, 制作虽有所不同, 但其构造是采用梁板结构的型式。由于是悬挑的, 并无立柱动承, 一边搁置于建筑物楼层边沿, 平台的受荷较大, 故不用钢管而采用槽钢作次梁和主梁。至于铺板用5mm铁板。

⑵悬挑式钢平台的搁支点与上部结点, 必须位于建筑物上, 不得设备在脚手架等施工设施上, 斜拉杆或钢丝绳, 应在两边各设前后两道。两道中的一道均按单道作受力验算, 特殊情况下, 左右各只设一道时, 其安全系数应比应采用两道时适当提高。

⑶制作钢平台、吊点上需设四个经过验算的吊环, 吊环用20mm厚钢板制作。钢平台两侧设有按规定设置固定的防护栏杆, 钢平台设计时应考虑装拆容易。

⑷安装好悬挑平台, 钢丝绳应采用专用的卸扣扣牢, 每根钢丝绳每头不少于3只夹具并设钢丝绳安全环。吊装后须待横梁支撑点搁稳, 电焊固定, 钢丝绳接好, 调整完毕, 并经过检查验收后, 方可松卸起重吊构, 供上下操作使用, 钢平台外口应略高于内口, 不可向外下倾, 钢丝绳与建筑构件围系处若有坚锐利口, 可加软物作衬垫, 以防钢丝绳磨损。

悬挑钢平台设计篇3

在我们日常施工的过程中,经常会遇到需要搭设卸料平台的情况,但经常会因计算参考资料较少,计算时会遇到不少问题,所以我们在相关书籍的编写过程中,针对这一问题进行了表述,为相互交流学习,本文针对此问题进一步加以探讨。

2 设计计算书

2.1 编制依据

1)工程施工图纸及现场概况。2)JGJ 130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(2002年局部修订)。3)GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范。4)DBJ 14- 033-2005建筑施工现场管理标准。5)GB 50009-2001建筑结构荷载规范。6)GB 50017-2003钢结构设计规范。7)GB/T 20118-2006一般用途钢丝绳。8)JGJ 80-91建筑施工高处作业安全技术规范。

2.2 工程参数

1)荷载参数。脚手板类别:木脚手板,脚手板自重标准值:0.35 kN/m2;栏杆、挡板类别:钢栏杆、木挡板脚手板自重标准值:0.14 kN/m2;施工人员等活荷载:2 kN/m2,最大堆放材料荷载:10 kN。

2)悬挑参数。水平梁拉结点距悬挑端距离:0.5 m;上部拉结点与水平梁的垂直距离:3 m;钢丝绳安全系数K:10;预埋件的直径:18 mm(注:作吊索用钢丝绳的安全系数为10)。

主梁槽钢型号:16号工字钢,槽口水平[;次梁槽钢型号:16a号槽钢,槽口水平[;水平钢梁(主梁)的悬挑长度:4.5 m,水平钢梁(主梁)的锚固长度:1.5 m;平台计算宽度:2.5 m(见图1)。

2.3 次梁的验算

次梁选择16a号槽钢,槽口水平[,其截面特性为:

面积A=21.95 cm2,截面惯性距I= 866.2 cm4,截面模量W=108.3 cm3,回转半径i=6.28 cm,截面尺寸:b=63.0 mm,h=160.0 mm,t=10.0 mm。

2.3.1 荷载计算

自悬挑端始,第9个次梁的受力面积最大,受力宽度为左右间距的一半,为0.500/2+0.500/2=0.500 m,取此次梁进行验算。

1)脚手板的自重标准值:本例采用木脚手板,标准值为0.35 kN/m2:

q1=0.35×0.500=0.175 kN/m。

2)施工人员等活荷载为2 kN/m2:

q2=2×0.500=1.000 kN/m。

3)槽钢自重荷载q3= 21.95×0.000 1×78.5=0.172 kN/m;

经计算得到静荷载设计值q=1.2×(q1+q2+q3)=1.616 kN;

经计算得到活荷载设计值P=1.4×10=14.00 kN。

2.3.2 内力验算

内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算,计算简图如图2所示。

最大弯矩M的计算公式为:

$Μ_{\max} = \frac{q l^{2}}{8} + \frac{Ρ l}{4} = \frac{1.616 \times 2.5^{2}}{8} + \frac{14.000 \times 2.5}{4} = 10.013$ kN·m。

2.3.3 抗弯强度验算

次梁应力:

$σ = \frac{Μ_{\max}}{γ_{x} W} = \frac{10.013 \times 10^{3}}{1.05 \times 108.3} = 88.053 Ν / m m$ 2<[f]=205.000 N/mm2。

2.3.4 整体稳定性计算

1)求均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数φb。

根据《钢结构设计规范》附录B.3:

$φ_{b} = \frac{570 b t}{L_{1} h} \times \frac{235}{f_{y}}$ 。

$φ_{b} = \frac{570 \times 63.0 \times 10.0}{2 500.0 \times 160.0} \times \frac{235}{235} = 0.898$ 。

当φb>0.6时,根据《钢结构设计规范》附录B.1-2式:

$φ_{b} = 1.07 - \frac{0.282}{φ_{b}} = 0.756$ 。

取φb=0.756。

2)整体稳定验算。

根据《钢结构设计规范》4.2.2式,整体稳定验算应按下式计算:

$σ = \frac{10.013 \times 10^{6}}{0.756 \times 108.3 \times 10^{3}} = 122.296 Ν / m m$ 2<205 N/mm2。

2.4 主梁的验算

悬挑水平主梁按照带悬臂的连续梁计算,根据现场实际情况和一般做法,卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。

主梁选择16号工字钢,其截面特性为:面积A=26.1 cm2;惯性距Ix=1 130.0 cm4;转动惯量Wx=141.0 cm3;回转半径ix=6.58 cm;截面尺寸b=88.0 mm,h=160.0 mm,t=9.9 mm。

2.4.1 荷载验算

1)栏杆与挡脚手板自重标准值:本例采用木脚手板,标准值为0.14 kN/m;

Q1=0.14 kN/m。

2)悬挑梁自重荷载Q2=26.1×0.000 1×78.5=0.205 kN/m;

静荷载设计值q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.14+0.205)=0.414 0 kN/m;

次梁传递的集中荷载取次梁支座力。

P1=1.139 kN;P2=2.021 kN;P3=2.021 kN;

P4=2.021 kN;P5=9.021 kN;P6=2.021 kN;

P7=2.021 kN;P8=2.021 kN;P9=2.021 kN。

2.4.2 内力验算

水平钢梁的锚固长度为1.5 m;悬挑长度为4.5 m;钢丝绳拉结点距悬挑端距离L1=0.5 m,计算简图见图3,水平悬挑梁弯矩图和剪力图见图4,图5。

经过连续梁的计算得到:

支座反力从左到右各支座力分别为:

N1=15.799 kN;N2=10.371 kN。

最大弯矩Mmax=14.529 kN·m;最大变形Vmax=9.790 mm,在第1跨。

2.4.3 抗弯强度计算

水平悬挑梁的抗弯强度设计值[f]=205 N/mm2;

水平悬挑梁的弯曲应力按下式计算:

$\frac{Μ_{\max}}{γ_{x} W} + \frac{Ν}{A} = \frac{14.529 \times 10^{6}}{1.05 \times 141.0 \times 10^{3}} +$

$\frac{21.065 \times 10^{3}}{26.1 \times 10^{2}} = 106.207 Ν / m m$ 2<205 N/mm2。

其中,γx为截面塑性发展系数,取1.05。

2.4.4 整体稳定性计算

1)求均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数φb。

根据《钢结构设计规范》附录表B.2,φb=0.895。

当φb>0.6时,根据《钢结构设计规范》附录B.1-2式:

$φ_{b} = 1.07 - \frac{0.282}{φ_{b}} = 0.755$ 。

取φb=0.755。

2)整体稳定验算。

根据《钢结构设计规范》4.2.2式,整体稳定验算应按下式计算:

$σ = \frac{Μ}{φ_{b} W} \leq$

[f]。

$σ = \frac{14.529 \times 10^{6}}{0.755 \times 141.0 \times 10^{3}} = 136.480 Ν / m m$ 2<205 N/mm2。

2.5 钢丝绳的受力计算

1)钢丝拉绳的轴力计算:

$R_{u} = \frac{R_{A}}{s i n a} = \frac{15.799}{0.600} = 26.332$ kN。

其中, $\sin a = \frac{l h}{\sqrt{l 1^{2} + l h^{2}}} = 3 / 5.00 = 0.600$ 。

2)钢丝拉绳的容许拉力:

钢丝拉绳的容许拉力按照下式计算:

$[F_{g}] = \frac{α F_{g}}{Κ}$ 。

钢丝绳最小破断拉力:

Fg≥[Fg]×K=26.332×10=263.30 kN。

依据规范《一般用途钢丝绳》,钢丝绳选择6×19,公称抗拉强度1 670 MPa,钢丝绳直径应不小于22 mm,其破断拉力为:267.0 kN。

3)钢丝拉绳的拉环强度计算。

钢丝拉绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N=26.332 kN。

钢丝拉绳(斜拉杆)拉环的强度计算公式为:

$σ = \frac{Ν}{A} = \frac{Ν}{\frac{π d^{2}}{4}} \leq$

[f]。

其中,[f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《建筑结构荷载规范》第10.9.8条所述在物件的自重标准值作用下,每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50 N/mm2,故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0 N/mm2;所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径:

$d = \sqrt{\frac{Ν \times 4}{2 π [f]}} = \sqrt{\frac{26 332.000 \times 4}{3.141 5 \times 50 \times 2}} = 18$ mm。

所需要的钢丝拉绳的拉环最小直径为18 mm。

2.6 钢丝拉绳拉环的拉拔强度计算

框架梁预埋HPB235钢筋拉环锚固长度计算:

τa=α(fy/ft)d。

其中,钢筋的外形系数α=0.16。

HPB235钢筋抗拉强度设计值fy=210 N/mm2;

C35混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.57 N/mm2;

HPB235拉环钢筋的设计直径d=18 mm;

则最小锚固长度τa=0.16×(210/1.57)×18=385 mm;

拉环一定要压在框架梁钢筋下面,并要保证两侧400 mm以上锚固长度可满足要求。

摘要：专门针对建筑施工的卸料平台设计,以详尽的计算书的形式,表述了一个型钢悬挑卸料平台的相关设计计算,并给出了相应的计算公式,以指导设计实践。

悬挑钢平台设计篇4

苏州大学附属第二人民医院门急诊大楼工程 (本工程获国优工程和省优工程) , 在69.4m高屋面部位有一悬挑装饰钢构需进行铝板全封闭外装饰施工。由于该钢结构从建筑外边线挑出8m, 整个结构下方无建筑结构。钢结构安装时利用原塔吊进行组装, 而当装饰进场时, 塔吊已经拆除, 因此给该部位的装饰施工带来困难。如何解决该部位的施工操作平台成为该部分装饰工程的施工难点。铝板装饰部位详见图1, 部分完成的铝板装饰见图2。

二、方案选择

要满足施工需求, 在装饰钢构下方必须有一个12m×9m的安装平台。经过对土建设计图纸的分析, 初步拟订了两个设计方案, 第一方案:借鉴悬挑脚手架, 在十四层上采用悬挑钢梁, 上设钢管脚手架钢丝绳拉结, 再通过钢管脚手架体的两次悬挑形成操作平台;第二方案:借鉴卸料钢平台, 在67.7m屋面结构上采用钢丝绳悬挑钢梁形成操作平台。在对现场实地的踏勘后发现选择第一方案存在若干缺陷, 首先建筑主体结构13轴内侧为楼梯间, 该部分墙体为混凝土结构, 外侧为仅1.5m宽的混凝土平台, 且平台上砖墙已全部砌筑封闭, 作为16m高的脚手架支点的悬挑钢梁布置安装有困难, 悬挑脚手架采用钢丝绳软拉结整体稳定性较差, 搭设脚手架时施工操作人员风险较大, 因此否定了该方案。第二方案主要通过工字钢作为主梁, 通过初步估算, 在钢平台搭设过程中可纯悬臂受力;当施工架体荷载附加后, 悬臂钢梁挠度过大, 因此在形成平台后, 必须采用钢丝绳吊索斜拉, 工字钢钢梁以简支受力, 形成悬吊钢平台。然后在平台上进行施工脚手架搭设, 四周利用槽钢联系梁悬挑出操作平台, 悬挑端采用钢丝绳与装饰悬臂钢梁拉结。该方案虽然施工钢平台时较烦琐, 但安装风险小, 铝板安装时施工方便, 安全可靠。主要难点在于钢平台已高于屋面, 吊索后部拉节点无处可拉。

三、设计方案

受启发于斜拉索桥, 我们通过设置桅杆来改变拉索受力方向, 采用了第二方案。斜拉索悬吊钢平台主要由5根12m长25号工字钢作为主钢梁、14号槽钢作为次梁和联系梁, 局部联系梁悬挑区域采用Φ48×3.5钢管作为区间支撑、直径140×5圆钢管作为桅杆, 其所用钢材均为Q235-B;钢丝绳主拉索采用规格为直径26mm (6×19) , 钢丝强度极限为1850N/mm2的索材、联系梁悬挑处次拉索采用规格为直径14mm (6×19) , 钢丝强度极限为1550N/mm2的索材共同组成悬吊平台。为尽可能降低平台用钢量, 同时又要满足施工操作要求, 我们拟定了分阶段在钢平台上按设计要求进行脚手架搭设的方案, 以降低恒载值。脚手架使用活荷载控制在1.5KN/m2, 脚手架采用Φ48×3.5钢管扣件搭设, 上满铺竹片, 钢平台与脚手间采用平网进行防护。钢平台与脚手架剖面和平面图详见图3、图4。

四、斜拉索悬吊钢平台主要构件组成

1、主钢梁:采用5根12m长25号工字钢,

间距2m;从13轴向西外挑8m, 每榀钢梁在离悬挑端处2.3m处设置吊点, 采用钢丝绳、葫芦悬吊;在屋面 (13轴后侧) 部分的4m钢梁以楼梯间两侧的混凝土墙板作为拉结、支撑点。

2、次梁

(联系梁) :采用12m长14号槽钢, 间距约2m, 以主钢梁作为支座, 两侧各挑出边跨主钢梁北2.5m、南1.5m, 考虑到上部安装脚手后挠度偏大, 因此在次梁悬挑端采用直径14mm (6×19) , 钢丝强度极限为1550N/mm2的钢丝绳与已完成的土建装饰钢架拉接, 形成拉杆并增加钢平台的整体稳定性。

3、桅杆和钢丝绳:桅杆采用5根2.2m高、

直径140×5圆钢管, 立于13轴67.7m屋面上方土建已完成的H600×300×10×16钢梁上, 并焊接连接, 桅杆作为改变钢丝绳受力方向的主要构件同时分解部分钢丝绳拉力, 因此作为桅杆支承的钢梁视为悬挑钢平台构件通过计算复核满足结构受力要求。而悬吊力还是依靠钢丝绳来承受, 杆前布置6根, 杆后布置6根, 受力分布详见图5钢平台三维结构布置图。杆后钢丝绳拉结点将布置在楼梯东侧靠近混凝土墙板的屋面板底。完成的斜拉索悬吊钢平台见图6所示。

4、脚手架:

在钢平台上搭设脚手架分为三个步骤, 首先搭设14号悬挑槽钢两侧部位的脚手及部分通道, 满足两侧铝板施工, 见图7;其次施工完南北两侧悬挑部分后先拆除南北两侧脚手架, 最后在8m×8m的钢平台范围内搭设满堂脚手, 先施工完成外边缘4m范围内的全部铝板, 见图8;最后拆除平台上内侧4m范围内的脚手, 将钢平台向内移进4米, 拆除钢丝绳和桅杆, 将钢平台受力改成纯悬臂形式, 在此过程中陆续将因受钢丝绳限制而无法安装的铝板组装完成;见图9。脚手立杆全部设置在工字钢上翼缘, 纵向间距1.2m, 横向间距2.00m;立杆与工字钢采用焊接钢套管插入连接, 立杆下端加纵横牵杆保证架子的稳定和安全, 脚手底部平网围护, 四周扶手安全网围护。脚手架搭设形式见图10。

5、拉撑节点及桅杆:钢平台钢梁安装时,

需将做支座部位的屋面保温层、整浇层及女儿墙部分凿除;进行支座安装, 主钢梁支座设在混凝土墙体部位, 后支座采用拉结形式, 前支座采用承压形式;将13轴上方的土建装饰钢梁作为桅杆支座, 支座做法见图11;在混凝土墙板上、桅杆上设置好钢丝绳连接支座, 在主钢梁底、女儿墙处设置钢限位, 以抵抗因钢丝绳产生的对主钢梁的水平推力, 采用葫芦固定、收紧钢丝绳, 使其受力均匀并与已完成的拉接点扣紧。

6、结构计算:

钢平台悬索状态下的结构计算, 在初步确定材料规格、型号后, 采用上海同济大学3D3S软件进行复核验算, 强度、稳定性、挠度满足设计规范要求;钢平台纯悬臂状态下的计算, 采用手工进行, 同样满足要求。

五、安全技术要求

1、脚手是仅供施工人员行走和操作的安全平台, 严禁在脚手上堆放施工材料、工具等。

2、由于平台面悬索在70m左右高度, 风力大, 脚手上必须每天派专人进行杂物清理。

3、每天使用前必须应有专人检查吊索及保险钢丝绳的外表及其连接情况, 不得遗漏。

4、对因使用功能设置的补强、拉结、封闭设施, 应有专人负责检查, 如操作中有妨碍严禁擅自拆除, 如需改变必须由专业安全工程师批准。

5、平台在转换受力状态 (即在由拉结简支受力到纯悬臂受力) 时, 应有专人检查钢梁钢丝绳和各支点情况, 不得遗漏, 严禁带病操作。

六、结语

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