CN106592948B - 自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于结构设计与施工领域，特别涉及一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，主要采取以下步骤：一、主梁悬臂状态承载力计算；二、悬挂系统受力杆件承载力计算；三、主梁制作；四、竖梁制作；五、次梁制作；六、钢筋拉杆制作；七、主梁安装；八、竖梁安装；九、次梁安装；十、钢筋拉杆安装；十一、搭设悬挂系统脚手架。本发明与型钢悬挑脚手架相比，无预埋钢丝绳吊环和型钢支座锚固环，同时可解决悬挑型钢梁支座倾覆力导致的现浇板开裂和前端扭转变形等全国性关键技术难题。施工操作简单，大幅度缩短脚手架施工周期，大量节约型钢、预埋件和人工费，具有显著经济与社会效益，符合高效节能绿色施工要求。

Description

自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺

技术领域

本发明涉及一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，属于结构设计与施工技术交叉领域。适用于剪力墙、框架、框架-核心筒、筒中筒等结构形式的主体脚手架施工，自稳定型钢悬挂脚手架一次搭设高度可达50m。

背景技术

目前，高层建筑主体结构施工一般采用型钢悬挑脚手架。但是型钢悬挑脚手架的斜拉钢丝绳在立杆荷载作用下产生延伸，从而使型钢梁后端锚固环产生倾覆力而导致现浇板开裂和前端偏心受力而扭曲变形。因此《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定“一次悬挑脚手架高度不宜超过20m”。并且型钢悬挑脚手架需要在楼盖混凝土内大量预埋钢丝绳吊环和型钢梁锚固环等，预埋件用量大且无法重复利用，安装与拆除工序繁琐，施工费用高周期长。因此已成为一项亟待解决的全国普遍性关键技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种装配化程度高，组装速度快，反复循环使用，一次搭设高度可达传统悬挑脚手架的2倍以上，可大幅度节省钢材用量，符合环保节能与绿色施工要求，并且推广应用前景广阔，具有显著经济效益和社会效益的自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺。

本发明所述的自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于采取以下步骤：

自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于采取以下步骤：

一、主梁悬臂状态承载力计算：

二、悬挂系统受力杆件承载力计算：

三、主梁制作：首先截取工字钢，在工字钢上焊接钢筋拉杆下支座、主梁限位器和次梁限位器，然后在工字钢上打膨胀螺栓预留孔和连接螺栓预留孔，组合形成主梁；

四、竖梁制作：首先截取与楼层净高相匹配长度的工字钢，然后在工字钢下端焊接连接钢板并打连接螺栓预留孔，在工字钢上端焊接钢筋拉杆上支座，组合形成竖梁；

五、次梁制作：截取工字钢，打次梁连接螺栓预留孔，在次梁连接螺栓预留孔内打入次梁连接螺栓，焊接立杆限位器，组合形成次梁；

六、钢筋拉杆制作：截取钢筋，并采用套丝机在其上下端分别套丝，钢筋下部与锚固螺栓焊接牢固，组合形成钢筋拉杆；

七、主梁安装：按间距3m～4.5m，在楼盖现浇板上平弹线定位主梁中心线、下翼缘边线和膨胀螺栓位置，窗洞口和剪力墙处分别在下部楼盖边梁和楼盖现浇板上垂直钻孔，使孔深和孔径与膨胀螺栓相匹配；采用2个直径12㎜～14㎜膨胀螺栓固定主梁，并采用固定钢楔将剪力墙处主梁上平缝隙打紧；

八、竖梁安装：在主梁与竖梁连接螺栓预留孔位置，采用直径12㎜～16㎜螺栓将主梁与竖梁连接牢固，并将竖梁顶部与楼盖现浇板之间的预留缝隙采用钢板楔子打紧；

九、次梁安装：将次梁穿入次梁限位器，在次梁接头位置两侧各安装一块4㎜～6㎜厚度连接加强钢板，并采用4个直径18㎜～24㎜次梁连接螺栓连接牢固；

十、钢筋拉杆安装：在次梁上铺设厚度40㎜～60㎜木板操作平台，安装人员在操作平台上，将窗洞口处钢筋拉杆的上端依次分别穿入钢筋拉杆下支座和钢筋拉杆上支座预留孔内；将剪力墙处钢筋拉杆依次分别穿入钢筋拉杆下支座预留孔、钢筋拉杆预留洞和钢筋拉杆上支座预留孔内。然后将钢筋拉杆上部紧固螺栓拧紧，并施加预应力使主梁(1)前端上翘5㎜～10㎜；

十一、搭设悬挂系统脚手架：在立杆限位器位置安装内外立杆，然后安装纵杆和横杆，其他搭设方法与传统悬挑脚手架相同。

所述的步骤一中主梁悬臂状态承载力计算方法为：

1)主梁悬臂状态最大弯矩按下式计算：

式中：K₁、K₂—分别为活荷载和恒荷载分项系数，分别取1.4和1.2；

q₁、q₂—分别为安装钢筋拉杆产生的施工活载和悬臂主梁自重恒载，单位KN/m；

l—悬臂主梁长度，1.2m～1.5m；

2)悬臂主梁抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—悬臂主梁最大弯矩，单位KN·m；

W—悬臂主梁截面抵抗矩，单位mm³；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²。

所述的步骤二中悬挂系统受力杆件承载力计算：

1)脚手架立杆集中荷载计算：

计算获取立杆集中荷载P，单位KN；

2)次梁承载力计算：

计算获取承载力最小安全系数和作用在主梁上的支座反力R；

3)主梁承载力计算：

采用理正结构工具箱简支梁模型，输入主梁支座反力R为集中荷载，计算获取承载力最小安全系数和钢筋拉杆下支座反力R_A、竖梁作用在下部楼盖边梁上的支座反力R_B；

4)钢筋拉杆轴向力按下式计算：

式中：R_u—钢筋拉杆轴向力，单位KN；

R_A—钢筋拉杆下支座反力，单位KN；

sin a—主梁与钢筋拉杆水平夹角正弦系数；

l_h—主梁下平至钢筋拉杆上支座上平中心的垂直距离，单位m；

l_l—钢筋拉杆下支座中心至竖梁内边缘的水平距离，单位m；

5)钢筋拉杆承载力设计值按下式计算：R_g＝KR_u

式中：R_g—钢筋拉杆承载力设计值，单位KN；

K—钢筋拉杆安全系数，取8；

R_u—钢筋拉杆轴向力，单位KN；

6)钢筋拉杆设计直径计算：

钢筋拉杆设计直径按下式计算：

式中:d—钢筋拉杆设计直径，单位㎜；

R_g—钢筋拉杆承载力设计值，单位KN；

f_y—钢筋拉杆抗拉强度设计值，采用HRB400级钢筋，取360N/mm²；

n—钢筋拉杆为2根；

7)钢筋拉杆下支座承载力计算：

7.1钢筋拉杆下支座最大弯矩按下式计算：M_max＝-R_Al₁

式中：M_max—钢筋拉杆下支座最大弯矩，单位KN·m；

R_A—钢筋拉杆下支座反力，单位KN；

l₁—主梁下翼边缘至钢筋拉杆中心的距离，单位m；

7.2钢筋拉杆下支座抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—钢筋拉杆下支座最大弯矩，单位KN·m；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

W_xmin—钢筋拉杆下支座截面抵抗矩最小值，单位mm³；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²；

8)主梁限位器抗剪强度验算：

8.1钢筋拉杆产生的水平分力按下式计算：V＝cos aR_u

式中：V—钢筋拉杆产生的水平分力，单位KN；

R_u—钢筋拉杆轴向力，单位KN；

8.2水平分力系数按下式计算

式中：l_h—主梁下平至钢筋拉杆上支座上平中心的垂直距离，单位m；

l_l—钢筋拉杆下支座中心至竖梁内边缘的水平距离，单位m；

8.3限位器抗剪强度按下式验算：[V]＝A_Vf_V≥V

式中：[V]—限位器抗剪设计值，单位KN；

A_V—限位器抗剪截面面积，单位mm²；

f_V—限位器钢材抗剪强度设计值，取125N/mm²；

V—钢筋拉杆产生的水平分力，单位KN；

9)钢筋拉杆下支座焊缝抗剪强度按下式验算：

式中：σ_f—垂直于焊缝长度方向的剪应力，单位N/mm²，按焊缝有效截面h_el_w计算；

V—钢筋拉杆产生的水平分力，单位KN；

h_e—角焊缝的计算厚度，直角角焊缝h_e＝0.7h_f，h_f为焊脚宽度＝1.5t^0.5，t—限位器翼缘厚度，单位均为㎜；

l_w—角焊缝的计算长度＝∑l-nh_f，∑l-角焊缝实际长度之和为主梁与其限位器的长边重合长度，单位㎜，n—焊缝条数；

β_f—正面角焊缝的强度设计值增大系数，对直接承受动力荷载的结构，β_f＝1.0；

—角焊缝的抗剪强度设计值为125N/mm²；

10)下部楼盖边梁正截面承载力验算

10.1荷载计算：

1)活荷载按下式计算：q₁＝1/4Lb_b q₃/L

2)恒荷载按下式计算：q₂＝1/4Lb_b h_bγ/L

式中：q₁—楼盖现浇板作用在下部楼盖边梁上的线活载，单位KN/m；

q₂—楼盖现浇板作用在下部楼盖边梁上的线恒载，单位KN/m；

L—楼盖现浇板的开间，单位m；

b_b—楼盖现浇板的进深，单位m；

h_b—楼盖现浇板厚度，单位m；

q₃—楼盖现浇板设计楼面活荷载标准值，单位KN/m²

γ—楼盖现浇板混凝土容重取25.1KN/m³；

10.2下部楼盖边梁承受主梁支座反力按下式计算：R_z＝R_B+R_A

式中：R_A—钢筋拉杆下支座反力，单位KN；

R_B—竖梁作用在下部楼盖边梁上的支座反力,单位KN；

10.3下部楼盖边梁正截面承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、主梁支座反力R_z及其荷载分项系数和下部楼盖边梁截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取下部楼盖边梁承载力、刚度和裂缝宽度。

11)上部楼盖边梁抗扭承载力验算：

11.1扭矩按下式计算:T＝KVh_lb

式中：T—竖梁作用于上部楼盖边梁的扭矩，单位KN·m；

K—抗扭矩安全系数取1.2；

V—钢筋拉杆产生的水平分力，单位KN；

h_lb—钢筋拉杆上支座中心至上部楼盖边梁底部的距离，单位m；

11.2上部楼盖边梁抗扭承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、扭矩T、荷载分项系数及上部楼盖边梁截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取上部楼盖边梁承载力、刚度和裂缝宽度。

所述的步骤三中设计长度的国标Ⅰ16工字钢长度为1.2m外伸长度与0.4m支座长度之和；钢筋拉杆下支座采用200㎜～250㎜长L120mm×80mm×10mm角钢，并在钢筋拉杆下支座距主梁外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆直径相匹配的预留孔；主梁限位器采用90mm～100mm长[16a槽钢；膨胀螺栓和连接螺栓预留孔为16㎜～20㎜；次梁限位器采用L30×3等边角钢。[16a代表的是16号a型槽钢，L指代角钢。

所述的步骤四中与楼层净高相匹配长度的国标Ⅰ16工字钢长度为楼层结构净高减170㎜～180㎜，其下端焊接连接钢板厚度10㎜～15㎜；钢筋拉杆上支座采用长度200㎜～250㎜，L120㎜×80㎜×10㎜角钢，并在钢筋拉杆下支座距主梁外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆直径相匹配的预留孔。Ⅰ16指代16号工字钢。

所述的步骤五中截取需要长度的国标Ⅰ16工字钢长度为4.5m～9.0m；次梁连接螺栓预留孔径为18㎜～24㎜；立杆限位器外径36㎜～40㎜，长度50㎜～100㎜。

所述的步骤六中设计长度的国标HRB400级钢筋直径为16㎜～28㎜钢筋，长度为钢筋拉杆下支座中心至钢筋拉杆上支座中心斜线距离加150㎜～200㎜，其上下端分别套丝长度为100㎜～150㎜，套丝螺纹间距为2㎜～2.5㎜。

所述的步骤十中将钢筋拉杆上部紧固螺栓拧紧，并通过施加预应力使主梁前端上翘5㎜～10㎜，是为了满足主梁1和钢筋拉杆共同工作的要求；

所述的步骤一～步骤十中悬挂系统均采用热浸镀锌构配件，以保障悬挂系统反复使用的耐久性和可靠度。

本发明的有益效果是：

1)、采用主梁支座上方设置竖梁形成自稳定结构体系，解决主梁支座倾覆力导致现浇板开裂等关键性技术难题，并使型钢悬挂系统承载力成倍提高；

2)、主梁两侧对称设置钢筋拉杆并施加预应力，使主梁前端形成对称受力可靠铰支座，解决传统型钢悬挑梁前端扭曲和竖向位移的关键性技术难题；

3)、采用主、次梁结构形式，使主梁间距由型钢悬挑脚手架规定的1.5m扩大到4.5m，解决型钢悬挑脚手架安拆繁琐和施工周期长的关键性技术难题；

4)、采用膨胀螺栓、限位器和竖梁可靠固定主梁支座，解决型钢悬挑脚手架浪费大量预埋钢丝绳预埋吊环和型钢梁锚固环的关键性技术难题；

5)本发明可解决传统悬挑工字钢梁前端偏心柔性支座产生的扭曲变形和后端倾覆力矩导致现浇板开裂等严重设计缺陷；

6)对称设置钢筋拉杆使悬挂工字钢梁前端形成可靠铰支座，使悬挂工字钢梁承载力成倍提高，一次搭设高度可达传统悬挑脚手架的2倍以上，大幅度节省钢材用量。

7)竖向支座工字钢可抵消悬挂工字钢梁后端产生的上浮力，从而消除其倾覆力矩导致的现浇板开裂现象；

8)可取消传统悬挑脚手架大量钢丝绳预埋吊环和工字钢梁后端预埋锚固环等，施工程序简单，质量容易保证。

9)本发明为工厂生产标准化配件，现场螺栓连接。装配化程度高，组装速度快，可反复循环使用，符合环保节能与绿色施工要求，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1、自稳定型钢悬挂脚手架窗洞处剖面图；

图2、自稳定型钢悬挂脚手架剪力墙处剖面图；

图3、自稳定型钢悬挂脚手架安装平面图；

图4、A-A剖面图。

图中：1、主梁；2、钢筋拉杆下支座；3、锚固螺栓；4、钢筋拉杆；5、主梁限位器；6-1、下部楼盖边梁；6-2、上部楼盖边梁；7、楼盖现浇板；8、膨胀螺栓；9、连接钢板；10、连接螺栓；11、竖梁；12、钢筋拉杆上支座；13、钢筋拉杆上部紧固螺栓；14、钢板楔子；15、立杆；16、横杆；17、纵杆；18、立杆限位器；19、次梁；20、次梁限位器；21、钢筋拉杆预留洞；22、连接加强钢板；23、次梁接头；24、次梁连接螺栓；25、固定钢楔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1～4所示，本发明所述的自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺：

一、自稳定型钢悬挂脚手架施工图纸设计：

详见施工设计图1～4；

二、主梁1悬臂状态承载力计算：

安装钢筋拉杆4之前，主梁1处于悬臂状态，故进行如下承载力计算：

1、悬臂主梁1最大弯矩按下式计算：

式中：K₁、K₂—分别为活荷载和恒荷载分项系数，分别取1.4和1.2；

q₁、q₂—分别为安装钢筋拉杆4产生的施工活载和悬臂主梁1自重恒载，单位KN/m；

l—悬臂主梁1长度，一般为1.2m～1.5m。

2、悬臂主梁1抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—悬臂主梁1最大弯矩，单位KN·m；

W—悬臂主梁1截面抵抗矩，单位mm³；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²。

三、悬挂系统受力杆件承载力计算：

1、脚手架立杆15集中荷载计算：

采用建书软件型钢悬挑脚手架模块计算获取立杆15集中荷载P，单位KN；

2、次梁19承载力计算：

采用理正结构工具箱三跨连系梁模型，计算获取承载力最小安全系数和作用在主梁1上的支座反力R。

3、主梁1承载力计算：

采用理正结构工具箱简支梁模型，输入主梁1支座反力R为集中荷载，计算获取承载力最小安全系数和钢筋拉杆下支座2反力R_A、竖梁11作用在下部楼盖边梁6-1上的支座反力R_B。

4、钢筋拉杆4轴向力按下式计算：

式中：R_u—钢筋拉杆4轴向力，单位KN；

R_A—钢筋拉杆下支座2反力，单位KN；

sin a—主梁1与钢筋拉杆4水平夹角正弦系数；

l_h—主梁1下平至钢筋拉杆上支座12上平中心的垂直距离，单位m；

l_l—钢筋拉杆下支座2中心至竖梁11内边缘的水平距离，单位m；

5、钢筋拉杆4承载力设计值按下式计算：R_g＝KR_u

式中：R_g—钢筋拉杆4承载力设计值，单位KN；

K—钢筋拉杆4安全系数，取8；

R_u—钢筋拉杆4轴向力，单位KN；

6、钢筋拉杆4设计直径计算：

钢筋拉杆4设计直径按下式计算：

式中:d—钢筋拉杆4设计直径，单位㎜；

R_g—钢筋拉杆4承载力设计值，单位KN；

f_y—钢筋拉杆4抗拉强度设计值，采用HRB400级钢筋，取360N/mm²；

n—钢筋拉杆4为2根；

7、钢筋拉杆下支座2承载力计算：

7.1钢筋拉杆下支座2最大弯矩按下式计算：M_max＝-R_Al₁

式中：M_max—钢筋拉杆下支座2最大弯矩，单位KN·m；

R_A—钢筋拉杆下支座2反力，单位KN；

l₁—主梁1下翼边缘至钢筋拉杆4中心的距离，单位m；

7.2钢筋拉杆下支座2抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—钢筋拉杆下支座2最大弯矩，单位KN·m；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

W_xmin—钢筋拉杆下支座2截面抵抗矩最小值，单位mm³；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²；

8、主梁限位器5抗剪强度验算：

8.1钢筋拉杆4产生的水平分力按下式计算：V＝cos aR_u

式中：V—钢筋拉杆4产生的水平分力，单位KN；

R_u—钢筋拉杆4轴向力，单位KN；

8.2水平分力系数按下式计算

式中：l_h、l_l—与上述含义相同；

8.3主梁限位器5抗剪强度按下式验算：[V]＝A_Vf_V≥V

式中：[V]—主梁限位器5抗剪设计值，单位KN；

A_V—主梁限位器5抗剪截面面积，单位mm²；

f_V—主梁限位器5钢材抗剪强度设计值，取125N/mm²；

V—钢筋拉杆4产生的水平分力，单位KN。

9、钢筋拉杆下支座2焊缝抗剪强度按下式验算：

式中：σ_f—垂直于焊缝长度方向的剪应力，单位N/mm²，按焊缝有效截面h_el_w计算；

V—钢筋拉杆4产生的水平分力，单位KN；

h_e—角焊缝的计算厚度，直角角焊缝h_e＝0.7h_f，h_f为焊脚宽度＝1.5t^0.5，t—主梁限位器

5翼缘厚度，单位均为㎜；

l_w—角焊缝的计算长度＝∑l-nh_f，∑l-角焊缝实际长度之和为主梁1与其主梁限位器5的长边重合长度，单位㎜，n—焊缝条数；

β_f—正面角焊缝的强度设计值增大系数。对直接承受动力荷载的结构，β_f＝1.0；

—角焊缝的抗剪强度设计值为125N/mm²；

10、下部楼盖边梁6-1正截面承载力验算

10.1荷载计算：

1)活荷载按下式计算：q₁＝1/4Lb_b q₃/L；

2)恒荷载按下式计算：q₂＝1/4Lb_b h_bγ/L；

式中：q₁—楼盖现浇板7作用在下部楼盖边梁6-1上的线活载，单位KN/m；

q₂—楼盖现浇板7作用在下部楼盖边梁6-1上的线恒载，单位KN/m；

L—楼盖现浇板7的开间，单位m；

b_b—楼盖现浇板7的进深，单位m；

h_b—楼盖现浇板7厚度，单位m；

q₃—楼盖现浇板7设计楼面活荷载标准值，单位KN/m²

γ—楼盖现浇板7混凝土容重取25.1KN/m³；

10.2下部楼盖边梁6-1承受主梁1支座反力按下式计算：R_z＝R_B+R_A；

式中：R_A—钢筋拉杆下支座2反力，单位KN；

R_B—竖梁11作用在下部楼盖边梁6-1上的支座反力,单位KN。

10.3下部楼盖边梁6-1正截面承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、主梁1支座反力R_z及其荷载分项系数和下部楼盖边梁6-1截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取下部楼盖边梁6-1承载力、刚度和裂缝宽度。

11、上部楼盖边梁6-2抗扭承载力验算：

11.1扭矩按下式计算:T＝KVh_lb

式中：T—竖梁11作用于上部楼盖边梁6-2的扭矩，单位KN·m；

K—抗扭矩安全系数取1.2；

V—钢筋拉杆4产生的水平分力，单位KN；

h_lb—钢筋拉杆上支座12中心至上部楼盖边梁6-2底部的距离，单位m；

11.2上部楼盖边梁6-2抗扭承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、扭矩T、荷载分项系数及上部楼盖边梁6-2截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取上部楼盖边梁6-2承载力、刚度和裂缝宽度。

四、主梁1制作：首先截取设计长度国标Ⅰ16工字钢，再在图示位置焊接钢筋拉杆下支座2、主梁限位器5和次梁限位器20，然后在图示位置打膨胀螺栓8和连接螺栓10预留孔，组合形成主梁1；

五、竖梁11制作：首先截取与楼层净高相匹配长度的国标Ⅰ16工字钢，然后在其下端焊接连接钢板9和钢筋拉杆上支座12，组合形成竖梁11；

六、次梁19制作：截取需要长度的国标Ⅰ16工字钢，打次梁连接螺栓24预留孔，焊接立杆限位器18，组合形成次梁19；

七、钢筋拉杆4制作：截取设计长度的国标HRB400级钢筋，并采用套丝机在其上下端分别套丝，钢筋下部与锚固螺栓3焊接牢固，组合形成钢筋拉杆4；

八、主梁1安装：按间距3m～4.5m，在楼盖现浇板7上平弹线定位主梁1中心线、下翼缘边线和膨胀螺栓8位置，窗洞口和剪力墙处分别在下部楼盖边梁6-1和楼盖现浇板7上垂直钻孔，使孔深和孔径与膨胀螺栓8相匹配。采用2个直径12㎜～14㎜膨胀螺栓固定主梁1，并采用固定钢楔25将剪力墙处主梁1上平缝隙打紧；

九、竖梁11安装：在主梁1与竖梁11连接螺栓10预留孔位置，采用直径12㎜～16㎜螺栓将主梁1与竖梁11连接牢固，并将竖梁11顶部与楼盖现浇板7之间的预留缝隙采用钢板楔子14打紧；

十、次梁19安装：将次梁19穿入次梁限位器20，在次梁接头23位置两侧各安装一块4㎜～6㎜厚度连接加强钢板22，并采用4个直径18㎜～24㎜次梁连接螺栓24连接牢固。

十、钢筋拉杆安装：在次梁19上铺设厚度40㎜～60㎜木板操作平台，安装人员在操作平台上，将窗洞口处钢筋拉杆4的上端依次分别穿入钢筋拉杆下支座2和钢筋拉杆上支座12预留孔内；将剪力墙处钢筋拉杆4依次分别穿入钢筋拉杆下支座2预留孔、钢筋拉杆预留洞21和钢筋拉杆上支座12预留孔内。然后将钢筋拉杆上部紧固螺栓13拧紧，并施加预应力使主梁1前端上翘5㎜～10㎜；

十二、搭设悬挂系统脚手架：在立杆限位器18位置安装立杆15，然后安装纵杆17和横杆16，其他搭设方法与传统悬挑脚手架相同。

步骤四中设计长度的国标Ⅰ16工字钢长度一般为1.2m外伸长度与0.4m支座长度之和；钢筋拉杆下支座2采用200㎜～250㎜长L120×80×10角钢，并在钢筋拉杆下支座2距主梁1外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆4直径相匹配的预留孔；主梁限位器5采用90mm～100mm长[16a槽钢；膨胀螺栓8和连接螺栓10预留孔为16㎜～20㎜；次梁限位器20采用L30×3等边角钢；

步骤五中与楼层净高相匹配长度的国标Ⅰ16工字钢长度为楼层结构净高-170㎜～180㎜，其下端焊接连接钢板9厚度10㎜～15㎜；钢筋拉杆上支座12长度200㎜～250㎜角钢L120㎜×80㎜×10㎜，并在钢筋拉杆下支座2距主梁1外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆4直径相匹配的预留孔。

步骤六中截取需要长度的国标Ⅰ16工字钢长度为4.5m～9.0m；次梁连接螺栓24预留孔径为18㎜～24㎜；立杆限位器18外径36㎜～40㎜，长度50㎜～100㎜；

步骤七中设计长度的国标HRB400级钢筋直径为16㎜～28㎜钢筋，长度为钢筋拉杆下支座2中心至钢筋拉杆上支座12中心斜线距离加150㎜～200㎜，其上下端分别套丝长度为100㎜～150㎜，套丝螺纹间距为2㎜～2.5㎜。

步骤十一中将钢筋拉杆上部紧固螺栓13拧紧，并通过施加预应力使主梁1前端上翘5㎜～10㎜，是为了满足主梁1和钢筋拉杆4共同工作的要求；

步骤一～十一中悬挂系统均采用热浸镀锌构配件，以保障悬挂系统反复使用的耐久性和可靠度。

Claims (9)

1.一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于采取以下步骤：

一、主梁悬臂状态承载力计算：

二、悬挂系统受力杆件承载力计算：

三、主梁制作：首先截取工字钢，在工字钢上焊接钢筋拉杆下支座(2)、主梁限位器(5)和次梁限位器(20)，然后在工字钢上打膨胀螺栓预留孔和连接螺栓预留孔，组合形成主梁(1)；并在钢筋拉杆下支座(2)距主梁(1)外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆(4)直径相匹配的预留孔；

四、竖梁制作：首先截取与楼层净高相匹配长度的工字钢，然后在工字钢下端焊接连接钢板(9)并打连接螺栓预留孔，在工字钢上端焊接钢筋拉杆上支座(12)，组合形成竖梁(11)；

五、次梁制作：截取工字钢，打次梁连接螺栓预留孔，焊接立杆限位器(18)，组合形成次梁(19)；

六、钢筋拉杆制作：截取钢筋，并采用套丝机在上下端分别套丝，钢筋下部与锚固螺栓(3)焊接牢固，组合形成钢筋拉杆(4)；

七、主梁安装：按间距3m～4.5m，在楼盖现浇板(7)上平弹线定位主梁(1)中心线、下翼缘边线和膨胀螺栓(8)位置，窗洞口和剪力墙处分别在下部楼盖边梁(6-1)和楼盖现浇板(7)上垂直钻孔，使孔深和孔径与膨胀螺栓(8)相匹配；采用2个直径12㎜～14㎜膨胀螺栓固定主梁(1)，并采用固定钢楔(25)将剪力墙处主梁(1)上平缝隙打紧；

八、竖梁安装：在主梁(1)与竖梁(11)连接螺栓预留孔位置，采用直径12㎜～16㎜螺栓将主梁(1)与竖梁(11)连接牢固，并将竖梁(11)顶部与楼盖现浇板(7)之间的预留缝隙采用钢板楔子(14)打紧；

九、次梁安装：将次梁(19)穿入次梁限位器(20)，在次梁接头(23)位置两侧各安装一块4㎜～6㎜厚度连接加强钢板(22)，并采用4个直径18㎜～24㎜次梁连接螺栓(24)连接牢固；

十、钢筋拉杆安装：在次梁(19)上铺设厚度40㎜～60㎜木板操作平台，安装人员在操作平台上，将窗洞口处钢筋拉杆(4)的上端依次分别穿入钢筋拉杆下支座(2)和钢筋拉杆上支座(12)预留孔内；将剪力墙处钢筋拉杆(4)依次分别穿入钢筋拉杆下支座(2)预留孔、钢筋拉杆预留洞(21)和钢筋拉杆上支座(12)预留孔内，然后将钢筋拉杆上部紧固螺栓(13)拧紧，并施加预应力使主梁(1)前端上翘5㎜～10㎜；

十一、搭设悬挂系统脚手架：在立杆限位器(18)位置安装内外立杆(15)，然后安装纵杆(17)和横杆(16)，其他搭设方法与传统悬挑脚手架相同。

2.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤一中主梁悬臂状态承载力计算方法为：

1)主梁悬臂状态最大弯矩按下式计算：

式中：K₁、K₂—分别为活荷载和恒荷载分项系数，分别取1.4和1.2；

q₁、q₂—分别为安装钢筋拉杆(4)产生的施工活载和悬臂主梁(1)自重恒载，单位KN/m；

l—悬臂主梁(1)长度，1.2～1.5m；

2)悬臂主梁(1)抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—悬臂主梁(1)最大弯矩，单位KN·m；

W—悬臂主梁(1)截面抵抗矩，单位mm³；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²。

3.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：

步骤二中悬挂系统受力杆件承载力计算：

1)脚手架立杆集中荷载计算：

计算获取立杆(15)集中荷载P，单位KN；

2)次梁承载力计算：

计算获取承载力最小安全系数和作用在主梁(1)上的支座反力R；

3)主梁承载力计算：

采用理正结构工具箱简支梁模型，输入主梁(1)支座反力R为集中荷载，计算获取承载力最小安全系数和钢筋拉杆下支座(2)反力R_A、竖梁(11)作用在下部楼盖边梁(6-1)上的支座反力R_B；

4)钢筋拉杆轴向力按下式计算：

式中：R_u—钢筋拉杆(4)轴向力，单位KN；

R_A—钢筋拉杆下支座(2)反力，单位KN；

sina—主梁(1)与钢筋拉杆(4)水平夹角正弦系数；

l_h—主梁(1)下平至钢筋拉杆上支座(12)上平中心的垂直距离，单位m；

l_l—钢筋拉杆下支座(2)中心至竖梁(11)内边缘的水平距离，单位m；

5)钢筋拉杆承载力设计值按下式计算：R_g＝KR_u

式中：R_g—钢筋拉杆(4)承载力设计值，单位KN；

K—钢筋拉杆(4)安全系数，取8；

R_u—钢筋拉杆(4)轴向力，单位KN；

6)钢筋拉杆设计直径计算：

钢筋拉杆(4)设计直径按下式计算：

式中:d—钢筋拉杆(4)设计直径，单位㎜；

R_g—钢筋拉杆(4)承载力设计值，单位KN；

f_y—钢筋拉杆(4)抗拉强度设计值，采用HRB400级钢筋，取360N/mm²；n—钢筋拉杆(4)为2根；

7)钢筋拉杆下支座承载力计算：

7.1钢筋拉杆下支座最大弯矩按下式计算：M_max＝-R_Al₁

式中：M_max—钢筋拉杆下支座(2)最大弯矩，单位KN·m；

R_A—钢筋拉杆下支座(2)反力，单位KN；

l₁—主梁(1)下翼边缘至钢筋拉杆(4)中心的距离，单位m；

7.2钢筋拉杆下支座抗弯强度按下式验算：

式中：M_max—钢筋拉杆下支座(2)最大弯矩，单位KN·m；

γ_x—钢材截面塑性发展系数，取1.05；

W_xmin—钢筋拉杆下支座(2)截面抵抗矩最小值，单位mm³；

f_y—钢材抗弯强度设计值，取205N/mm²；

8)主梁限位器抗剪强度验算：

8.1钢筋拉杆产生的水平分力按下式计算：V＝cosaR_u

式中：V—钢筋拉杆(4)产生的水平分力，单位KN；

R_u—钢筋拉杆(4)轴向力，单位KN；

8.2水平分力系数按下式计算

式中：l_h—主梁(1)下平至钢筋拉杆上支座(12)上平中心的垂直距离，单位m；

l_l—钢筋拉杆下支座(2)中心至竖梁(11)内边缘的水平距离，单位m；

8.3主梁限位器抗剪强度按下式验算：[V]＝A_Vf_V≥V

式中：[V]—主梁限位器(5)抗剪设计值，单位KN；

A_V—主梁限位器(5)抗剪截面面积，单位mm²；

f_V—主梁限位器(5)钢材抗剪强度设计值，取125N/mm²；

V—钢筋拉杆(4)产生的水平分力，单位KN；

9)钢筋拉杆下支座焊缝抗剪强度按下式验算：

式中：σ_f—垂直于焊缝长度方向的剪应力，单位N/mm²，按焊缝有效截面h_el_w计算；

V—钢筋拉杆(4)产生的水平分力，单位KN；

h_e—角焊缝的计算厚度，直角角焊缝h_e＝0.7h_f，h_f为焊脚宽度＝1.5t^0.5，t—主梁限位器(5)翼缘厚度，单位均为㎜；

l_w—角焊缝的计算长度＝∑l-nh_f，∑l-角焊缝实际长度之和为主梁(1)与其主梁限位器(5)的长边重合长度，单位㎜，n—焊缝条数；

β_f—正面角焊缝的强度设计值增大系数，对直接承受动力荷载的结构，β_f＝1.0；

f_f ^w—角焊缝的抗剪强度设计值为125N/mm²；

10)下部楼盖边梁正截面承载力验算

10.1荷载计算：

1)活荷载按下式计算：q₁＝1/4Lb_bq₃/L

2)恒荷载按下式计算：q₂＝1/4Lb_bh_bγ/L

式中：q₁—楼盖现浇板(7)作用在下部楼盖边梁(6-1)上的线活载，单位KN/m；

q₂—楼盖现浇板(7)作用在下部楼盖边梁(6-1)上的线恒载，单位KN/m；

L—楼盖现浇板(7)的开间，单位m；

b_b—楼盖现浇板(7)的进深，单位m；

h_b—楼盖现浇板(7)厚度，单位m；

q₃—楼盖现浇板(7)设计楼面活荷载标准值，单位KN/m²

γ—楼盖现浇板(7)混凝土容重取25.1KN/m³；

10.2下部楼盖边梁承受主梁支座反力按下式计算：R_z＝R_B+R_A

式中：R_A—钢筋拉杆下支座(2)反力，单位KN；

R_B—竖梁(11)作用在下部楼盖边梁(6-1)上的支座反力,单位KN；

10.3下部楼盖边梁正截面承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、主梁(1)支座反力R_z及其荷载分项系数和下部楼盖边梁(6-1)截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取下部楼盖边梁(6-1)承载力、刚度和裂缝宽度；

11)上部楼盖边梁抗扭承载力验算：

11.1扭矩按下式计算:T＝KVh_lb

式中：T—竖梁(11)作用于上部楼盖边梁(6-2)的扭矩，单位KN·m；

K—抗扭矩安全系数取1.2；

V—钢筋拉杆(4)产生的水平分力，单位KN；

h_lb—钢筋拉杆上支座(12)中心至上部楼盖边梁(6-2)底部的距离，单位m；

11.2上部楼盖边梁抗扭承载力验算：

采用理正结构工具箱框架梁计算模型，输入活荷载q₁和恒荷载q₂、扭矩T、荷载分项系数及上部楼盖边梁(6-2)截面、配筋和混凝土强度参数后，计算获取上部楼盖边梁(6-2)承载力、刚度和裂缝宽度。

4.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤三中设计长度的国标Ⅰ16工字钢长度为1.2m～1.5m外伸长度与0.4m支座长度之和；钢筋拉杆下支座(2)采用200㎜～250㎜长L120mm×80mm×10mm角钢，主梁限位器(5)采用90mm～100mm长[16a槽钢；膨胀螺栓(8)和连接螺栓(10)预留孔为16㎜～20㎜；次梁限位器(20)采用L30×3等边角钢。

5.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤四中与楼层净高相匹配长度的国标Ⅰ16工字钢长度为楼层结构净高减170㎜～180㎜，其下端焊接连接钢板(9)厚度10㎜～15㎜；钢筋拉杆上支座(12)采用长度200㎜～250㎜，L120㎜×80㎜×10㎜角钢，并在钢筋拉杆下支座(2)距主梁(1)外边缘20㎜～50㎜处打与钢筋拉杆(4)直径相匹配的预留孔。

6.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤五中截取需要长度的国标Ⅰ16工字钢长度为4.5m～9.0m；次梁连接螺栓(24)预留孔径为18㎜～24㎜；立杆限位器(18)外径36㎜～40㎜，长度50㎜～100㎜。

7.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤六中设计长度的国标HRB400级钢筋直径为16㎜～28㎜钢筋，长度为钢筋拉杆下支座(2)中心至钢筋拉杆上支座(12)中心斜线距离加150㎜～200㎜，其上下端分别套丝长度为100㎜～150㎜，套丝螺纹间距为2㎜～2.5㎜。

8.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤十中将钢筋拉杆上部紧固螺栓(13)拧紧，并通过施加预应力使主梁(1)前端上翘5㎜～10㎜，是为了满足主梁(1)和钢筋拉杆(4)共同工作的要求。

9.根据权利要求1所述的一种自稳定型钢悬挂脚手架设计与施工工艺，其特征在于：步骤一～步骤十中悬挂系统受力杆件均采用热浸镀锌构配件，以保障悬挂系统反复使用的耐久性和可靠度。