新型模块式脚手架在大跨超高超重结构支撑中的应用

新型模块式脚手架在大跨超高超重结构支撑中的应用

徐子伟

中国化学工程第十三建设有限公司  河北沧州  061000

摘要：大型空间的钢筋砼梁支承工程由网球场和游泳池组成，由于其高度高、重量大，传统的钢管脚手架支撑不仅耗费人力物力，而且其安全难以保障，新型模块脚手架因其受力较好、材质较好而被广泛地用于该项目。采用 FE米对脚手架系统进行了总体模型化，并对其强度、稳定和变形进行了研究。从材料用量、工期、外观、整体性能等几个角度来看，新型模块脚手架在大跨、超高、超重结构上具有优越性。

关键词：模块式脚手架；结构支撑；主梁；横向间距；纵向间距

随着社会和经济的迅速发展，城市化水平的提高，城市中的高楼大厦和超高层建筑数量急剧增加，尤其是城市用地紧张，其高层和超高层建筑的数量也在持续增加。然而，由于高楼大厦在高空施工，施工中容易发生各种意外，比如：脚手架失重、坍塌、边缘保护不力等，焊接工作中的安全网起火引起的火灾。在高层建筑中，使用最多的是落地型、悬挑型、初期连接型脚手架。由于安全无保障、经济性差等因素，在建筑工程中的使用量逐步下降，而模块式连接脚手架集各种优势于一身，无需重复搭建。使高空工作变为低层室内，具有全钢结构、智能、低碳等特点，有较高的安全性和良好的形象，可提高工作的工作速度、缩短工期和节约投资，与当今国家绿色生态建设、绿色施工建设、智能建设趋势相一致。

1项目概述

大型空间梁式支承项目由两个主要组成：网球场馆和游泳场馆。网球场的平面面积为21.6米*42 米，地上标高0.00米，屋顶板标高18.05米，屋顶板的高度为18.05 米，沿宽度放坡至标高15.892米，沿长度放坡至标高16.296米。屋顶构造中，最大的梁柱长度为0.4米x1.35米，间隔3米，高度最大为0.3米*0.8米，间隔7.2米。该项目的场地面积为27.9米x60米，地板高度-2.7~-0.23 米，采用钢筋水泥路面，屋顶板高度11.92 米，四角加铺到标高9.832米。在屋顶构造中，最大跨度为0.45米x1.65米，间隔3米，次梁柱最大直径为0.3米*0.8米，间隔9.3米。网球和游泳场馆的房板都是120毫米。

此梁式脚手架的主体承重棒是新型模块60.3毫米的Q345B型，并采用热镀锌工艺，具有较高的承载性。脚手架脚手架体系的柱子和固定螺栓焊接为一个整体，通过 C型自锁楔固定器与竖杆 U形卡套相连接，在重力的作用下，楔形卡会自行转动，并与U形卡锁合，安装方便，安全性高。

本脚手架具有智能控制等多种作用，能够进行工厂生产，标准化预制，工具化安拆，具有优良的安全性，使用方便快捷，可节省很多人力。它解决了施工工人成本日益增长，工程造价不断攀升的难题，使施工作业整齐化，高空作业平整化，安装设备简单化，不但外观更漂亮，施工质量也更明显。鉴于新型模块模组脚手架在大跨、超高、超重结构中的运用，结合网球场楼盖梁的实例，对其进行了实例分析。

2方案设计

该项目是一种用于屋面结构梁板支承的脚手架，根据其横梁的截面大小和模组脚手架的特性，采取了一种660.3毫米（垂直杆）和一种悬挂式竖杆（垂直横杆）和一种普通钢管脚手架（承载楼板载荷）相结合的方式，可以分别利用不同杆件的优点，既满足使用要求，又节省材料。次龙骨为50毫米*100毫米的方形材，下主龙骨和横幅不超过0.35米*1.3米的下主龙骨为100毫米*100毫米的方形材，下主龙骨为I10。脚手架结构为1米*1米的地面塔，脚手架与塔架在与主梁正交方向上的距离为3米，周围部分按1米、2米的间隔进行调节，在与大梁平行的3米处，部分使用4米，横梁的台阶距离2米，并按支承梁板高进行部分调节。在塔与塔间6 米处设有双向框架式横向支承，以达到其横向稳定的目的。

3桁架的总体设计

结合全网球场的布局，计算出采用的平面为12米*21.6米，高度15.8米(18.05米除掉梁高度、模板和龙骨高度、顶托调节高度），在进行设计时，将上部、下部龙骨和梁荷载作为总体载荷的计算。结构设计中，利用SAP2000进行了结构分析，在此基础上，脚手架与地板的连接方式为关节式，立柱与竖柱的连接方式为刚接式，横向立柱和竖直柱和斜柱的连接方式为关节式。根据GB50017-2003《钢结构设计规范》和GB50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002对其进行了分析。

3.1工程计算负荷

支撑结构的荷载分为施工活荷载、梁板自重和模板自重，在不计风载荷的情况下，主、副龙骨体的自身重量和吊顶的自重均未计入。不同的载荷计算结果如下：①建筑活动载荷的标准量为3kN/米2，②120毫米厚钢板的重量标准为25*0.12=3公斤/平方米，③400毫米*1350毫米的横杆重量：25*1.35*0.4=13.5公斤/米，④350毫米*1100毫米的横杆重量标准为25x1.1x0.35=9.63公斤/米，⑤350毫米*1300毫米的横杆重量标准为25x1.3x0.35=11.38公斤/米，200毫米*600毫米的横杆重量标准为25*0.6*0.2=3公斤/米，300毫米*600毫米的横杆重量标准为25*0.6*0.3=4.5公斤/米，300毫米*800毫米的横杆重量标准为25*0.8*0.3=6公斤/米，⑨模板与龙骨的总重量基准为1.0公斤/平方米。

3.2荷载计算

在考虑载荷的情况下，将各个部件的自重作为常荷，将其作为活载荷，根据以下两种载荷组合来计算：①1.2恒荷载+1.4活荷载，②1.35等载荷+0.98有效载荷.

3.3数值模拟的分析

根据分析得出：①在1.35恒载+0.98活载加（也就是用恒载进行的）下，地基和竖柱的应力最大。最大的受力位置是在最大悬跨（x=16 米和 y=7 米交叉处立杆）的轴心，承受45.27kN和0.4的应力比，竖向的支撑强度达到了设计的标准。②最大承载量和最大悬移位置的位移最大，在3 米处，梁的最大位移为4.3毫米，低于L/400=7.5毫米，整体的位移符合设计的需要。

4结论

从工程整体的施工和工程的测算可知，新型模块脚手架系统较之常规的钢管脚手架系统有如下特征。

1)低损耗

新型模块脚手架的材质高，结构系统的受力也比较好，而且可以用悬跨的方式来进行支承，所以在相同的情况下，耗能较小。一般的钢管脚手架需要1620 t，固定240,000个，新型模块足手架只需要500 t，节省了将近三分之二的原材料。

2)快速建造时间

新型模块脚手架属于模块化结构，在工程中无需使用大的机械设备，因而具有快速的施工周期。

3)结构整体性、稳定性好

新型模块脚手架结构为斜拉杆型结构，其结构稳定性和稳定性比一般的钢管框架结构好，适合大跨度大空间梁板支承系统。

4)外观优美

新型模块脚手架的所有制品均为内、外热镀锌、耐腐蚀处理，既能延长产品的使用年限，又能增加外观的美感。

总之，新型模块脚手架系统在大跨、超高、超重结构的基础上，在材料用量、施工周期、安全性能和外形等诸多优点中，与常规脚手架相比，结构合理，承载力高，稳定性好，快速快速的装配，有着更加广泛的发展空间。

参考文献

[1] 李云峰,赵红军.新型模块式脚手架在北京南站中的应用[J].施工技术,2018,37(8):67-68.

[2]中国建筑科学研究院,哈尔滨工业大学.JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[3]北京钢铁设计研究总院.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.