CN117669082A - 宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，包括如下步骤：(1)确定宽景阳台脚手架施工过程，并根据宽景阳台脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，及其下一挑脚手架临时支承的脚手架高度；(2)计算转动刚度系数和比例因子；(3)计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量；(4)计算临时卸荷拉杆初始张拉力。本发明提供了一种可行的计算方法，为宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的应用提供理论依据，降低了安全风险。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体是涉及悬挑脚手架施工技术领域，尤其是涉及宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法。
背景技术
上拉式悬挑脚手架近年得到广泛应用，该类脚手架也较适用于装配式建筑施工。根据相关要求，上拉式悬挑脚手架一次悬挑高度不宜超过20m。实际工程应用中，当下面脚手架一次悬挑高度接近20m时，会紧接着在上面楼层边梁、边柱上安装悬挑型钢梁，以支承上一挑脚手架。对于上拉式悬挑脚手架，需要待混凝土强度达到特定要求时，才可以张拉拉杆，此时上一挑脚手架的荷载才通过其下方的型钢梁及相应拉杆传递至安装楼层。然而，为保证施工进度，通常在上一挑脚手架拉杆张拉前，就已继续向上浇筑了3层左右。为保证建筑施工安全，相应地需要向上继续搭建超过10m高度的脚手架。这部分脚手架荷载在上一挑拉杆张拉承力前，仍然传递至下一挑脚手架支承系统上，下一挑脚手架支承系统实际支承的脚手架高度远超过20m，这造成较大的安全隐患。
为解决上述问题，有专家学者发明了临时卸荷装置，即在上拉式悬挑脚手架系统中，引入临时卸荷拉杆系统、可调顶托，通过临时卸荷拉杆将一部分脚手架荷载转移到相应楼层，使得下一挑脚手架支承系统实际支承的脚手架高度不超过20m。待上一挑脚手架支承系统承载后，调整可调顶托，使下一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离，不在支承上一挑脚手架荷载。此时，再拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用。具体临时卸荷装置可以参考CN111335609 A公开的一种悬挂脚手架用夹持式转换卸荷装置。然而，针对宽景阳台用脚手架，何时张拉临时卸荷拉杆，初始张拉力如何确定，此前尚未有明确的依据。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，明确了临时卸荷拉杆的张拉时机，以及初始张拉力的计算方法。
技术方案：本发明所述宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，包括如下步骤：
步骤1、确定宽景阳台脚手架施工过程，并根据宽景阳台脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，记为H1，及其下一挑脚手架临时支承的脚手架高度，记为H2；
步骤2、计算转动刚度系数和比例因子；
假定临时支承型钢梁与结构连接处为铰接时，将仅在临时卸荷拉杆约束下该型钢梁绕铰接点的转动刚度系数，记为S1；假定上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁与结构连接处为铰接时，将下一挑悬挑型钢梁绕铰接点的转动刚度系数，记为S2；将临时支承型钢梁与下一挑悬挑型钢梁相对转动刚度系数，记为S3；分别计算S1、S2、S3，并通过式(1)计算出比例因子
步骤3、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量；
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度记为H0，由H1、H2和比例因子确定：
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量，记为G0，计算方法如式(3)：
式中，为每根悬挑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值；
步骤4、计算临时卸荷拉杆初始张拉力；
临时卸荷拉杆初始张拉力记为FT1，由临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量G0和无量纲系数λ确定，计算方法如式(4)：
FT1＝G0λ (4)。
本发明进一步优选地技术方案为，步骤1中宽景阳台脚手架施工过程为：
步骤1a、在落地脚手架上安装第一挑上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁，以及第二拉杆和第三拉杆，且暂不张拉，待其起挑层及上一层结构达到特定强度后，张拉第二拉杆和第三拉杆，第一挑脚手架荷载开始由悬挑型钢梁、第二拉杆和第三拉杆传递至相应楼层；
步骤1b、结构继续向上施工过程中，安装临时支承系统，包括临时支承型钢梁和临时卸荷拉杆，即第一拉杆，暂不张拉；
步骤1c、在第一挑脚手架顶端安装可调顶托，并将上一挑脚手架的悬挑型钢梁搁置在可调顶托上；
步骤1d、按照初始张拉力FT1，张拉第一拉杆；
步骤1e、继续向上安装脚手架，进行结构施工；
步骤1f、待上一挑脚手架支承系统足以承力后，张拉其拉杆，并调整可调顶托，使第一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离；
步骤1g、拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用；
步骤1h、继续向上搭建脚手架，进行结构施工；如仍需安装新一挑脚手架，重复上述步骤1c及之后步骤，直至整个建筑施工完成。
作为优选地，步骤2中假定临时支承型钢梁与结构连接处为铰接时，仅在第一拉杆约束下该型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S1为：
假定上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁与结构连接处为铰接时，下一挑悬挑型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S2为：
临时支承型钢梁与下一挑悬挑型钢梁相对转动刚度系数S3为：
式(5)、(6)和(7)中，xi为拉杆i两端在型钢梁上投影间的距离，i＝1，2，3，yi为拉杆i两端高差；di为拉杆i下端与铰接点间的水平距离；Es为钢管钢材弹性模量；As为单根钢管截面积；ys为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，近似为对应楼层标高差；D1为里立杆与铰接点间的水平距离，D2为外立杆与铰接点间的水平距离；ki e为拉杆i的等效拉伸刚度系数。
优选地，ki e由下式计算：
式(8)中E为拉杆钢材弹性模量；Aj i、lj i为根据截面形状把拉杆i分成j段，每段拉杆的截面面积和长度。
优选地，步骤4中无量纲系数λ由下式计算：
优选地，步骤3中临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H0，偏保守将H0近似为：
有益效果：本发明针对宽景阳台用脚手架用临时卸荷拉杆张拉问题，对整个临时卸荷系统进行分析，计算出临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆初始张拉力，通过临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度能够明确临时卸荷拉杆的张拉时机，通过计算临时卸荷拉杆初始张拉力可以确定初始张拉力。本发明能够有效分析宽景阳台用脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力，为宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的应用提供理论依据，降低了安全风险。
附图说明
图1为本发明的初始张拉力分析方法的逻辑流程框图；
图2为实施例中宽景阳台用脚手架的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，包括如下步骤：
步骤1、首先确定宽景阳台脚手架施工过程，如图2所示：
步骤1a、在落地脚手架上安装第一挑上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁，以及拉杆2和拉杆3，且暂不张拉，待其起挑层及上一层结构达到特定强度后，张拉拉杆2和拉杆3，第一挑脚手架荷载开始由悬挑型钢梁、拉杆2和拉杆3传递至相应楼层；
步骤1b、结构继续向上施工过程中，安装临时支承系统，包括临时支承型钢梁和临时卸荷拉杆，即拉杆1，暂不张拉；
步骤1c、在第一挑脚手架顶端安装可调顶托，并将上一挑脚手架的悬挑型钢梁搁置在可调顶托上，要求第一挑脚手架高度小于20m；
步骤1d、按照初始张拉力，张拉拉杆1；
步骤1e、继续向上安装脚手架，进行结构施工；
步骤1f、待上一挑脚手架支承系统足以承力后，张拉其拉杆，并调整可调顶托，使第一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离；
步骤1g、拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用；
步骤1h、继续向上搭建脚手架，进行结构施工；如仍需安装新一挑脚手架，重复上述步骤1c及之后步骤，直至整个建筑施工完成。
根据宽景阳台脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，记为H1，本实施例中，层高为2.9m，7层楼高度为20.3m，取H1≈20m；及其下一挑脚手架临时支承的脚手架高度，记为H2，根据施工速度、混凝土养护等因素，综合确定上一挑脚手架支撑系统具备承载能力前，上一挑脚手架搭设近4层，具体高度H2≈11m。
步骤2、计算转动刚度系数和比例因子；
假定临时支承型钢梁与结构连接处为铰接时，仅在拉杆1约束下该型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S1为：
假定上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁与结构连接处为铰接时，下一挑悬挑型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S2为：
临时支承型钢梁与下一挑悬挑型钢梁相对转动刚度系数S3为：
式(5)、(6)和(7)中，xi为拉杆i两端在型钢梁上投影间的距离，i＝1，2，3，yi为拉杆i两端高差；di为拉杆i下端与铰接点间的水平距离；Es为钢管钢材弹性模量；As为单根钢管截面积；ys为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，近似为对应楼层标高差；D1为里立杆与铰接点间的水平距离，D2为外立杆与铰接点间的水平距离；ki e为拉杆i的等效拉伸刚度系数，由下式计算：
式(8)中E为拉杆钢材弹性模量；Aj i、lj i为根据截面形状把拉杆i分成j段，每段拉杆的截面面积和长度。
本实施例中下一挑悬挑脚手架支承系统中拉杆与临时卸荷拉杆规格相同，将根据具体截面情况把拉杆分为几段，根据每段截面积、长度和刚才弹性模量等取值计算得拉杆的等效刚度系数为k1 e＝23.246kN/mm，k2 e＝26.630kN/mm，k3 e＝21.990kN/mm，参数x1＝2510mm，x2＝1865mm，x3＝2665mm，y1＝3170mm，y2＝2895mm，y3＝3025mm，d1＝2640mm，d2＝1990mm，d3＝2790mm，D1＝2100mm，d2＝2900mm，计算得到S1＝99583kNm/rad，S2＝170901kNm/rad。临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差ys近似为三层楼高，即ys≈9.0m，钢管规格为Φ48.3×3.6mm，钢材弹性模量为2.06×105N/mm2。计算得到S3＝1.543×108kNm/rad。
将S1、S2、S3，代入比例因子计算公式：
计算得比例因子
步骤3、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量；
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度记为H0，由H1、H2和比例因子确定：
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量，记为G0，计算方法如下式：
式中，为每根悬挑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值。
计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H0＝6.949m，根据相关规范，以及实际情况，综合考虑恒载、活载后，计算得到每根支撑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值进一步计算得到临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量G0＝6.094kN。
步骤4、计算临时卸荷拉杆初始张拉力；
临时卸荷拉杆初始张拉力记为FT1，由临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量G0和无量纲系数λ确定，计算方法如下式：
FT1＝G0λ (8)；
无量纲系数λ由下式计算：
计算无量纲系数λ＝1.015，计算得到临时卸荷拉杆初始张拉力FT1＝6.185kN。
本实施例最终取得的效果说明，本发明所提出的方法能够有效分析宽景阳台用脚手架用临时卸荷拉杆初始张拉力。具体施工的时候，可通过便携式传感装置实时显示拉杆表面应变，以实现对张拉力的控制。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1.一种宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、确定宽景阳台脚手架施工过程，并根据宽景阳台脚手架施工要求，确定下一挑脚手架高度，记为H1，及其下一挑脚手架临时支承的脚手架高度，记为H2；
步骤2、计算转动刚度系数和比例因子；
假定临时支承型钢梁与结构连接处为铰接时，将仅在临时卸荷拉杆约束下该型钢梁绕铰接点的转动刚度系数，记为S1；假定上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁与结构连接处为铰接时，将下一挑悬挑型钢梁绕铰接点的转动刚度系数，记为S2；将临时支承型钢梁与下一挑悬挑型钢梁相对转动刚度系数，记为S3；分别计算S1、S2、S3，并通过式(1)计算出比例因子
步骤3、计算临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度，以及临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量；
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度记为H0，由H1、H2和比例因子确定：
临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量，记为G0，计算方法如式(3)：
式中，为每根悬挑梁上方脚手架沿高度方向分布的平均竖向线荷载设计值；
步骤4、计算临时卸荷拉杆初始张拉力；
临时卸荷拉杆初始张拉力记为FT1，由临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架重量G0和无量纲系数λ确定，计算方法如式(4)：
FT1＝G0λ (4)。
2.根据权利要求1所述的宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤1中宽景阳台脚手架施工过程为：
步骤1a、在落地脚手架上安装第一挑上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁，以及第二拉杆和第三拉杆，且暂不张拉，待其起挑层及上一层结构达到特定强度后，张拉第二拉杆和第三拉杆，第一挑脚手架荷载开始由悬挑型钢梁、第二拉杆和第三拉杆传递至相应楼层；
步骤1b、结构继续向上施工过程中，安装临时支承系统，包括临时支承型钢梁和临时卸荷拉杆，即第一拉杆，暂不张拉；
步骤1c、在第一挑脚手架顶端安装可调顶托，并将上一挑脚手架的悬挑型钢梁搁置在可调顶托上；
步骤1d、按照初始张拉力FT1，张拉第一拉杆；
步骤1e、继续向上安装脚手架，进行结构施工；
步骤1f、待上一挑脚手架支承系统足以承力后，张拉其拉杆，并调整可调顶托，使第一挑脚手架与上一挑脚手架物理隔离；
步骤1g、拆除临时卸荷拉杆系统以周转使用；
步骤1h、继续向上搭建脚手架，进行结构施工；如仍需安装新一挑脚手架，重复上述步骤1c及之后步骤，直至整个建筑施工完成。
3.根据权利要求2所述的宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤2中假定临时支承型钢梁与结构连接处为铰接时，仅在第一拉杆约束下该型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S1为：
假定上拉式悬挑脚手架悬挑型钢梁与结构连接处为铰接时，下一挑悬挑型钢梁绕铰接点的转动刚度系数S2为：
临时支承型钢梁与下一挑悬挑型钢梁相对转动刚度系数S3为：
式(5)、(6)和(7)中，xi为拉杆i两端在型钢梁上投影间的距离，i＝1，2，3，yi为拉杆i两端高差；di为拉杆i下端与铰接点间的水平距离；Es为钢管钢材弹性模量；As为单根钢管截面积；ys为临时支承梁底部与下一挑型钢梁顶部间高差，近似为对应楼层标高差；D1为里立杆与铰接点间的水平距离，D2为外立杆与铰接点间的水平距离；为拉杆i的等效拉伸刚度系数。
4.根据权利要求3所述的宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，由下式计算：
式(8)中E为拉杆钢材弹性模量；Aj i、lj i为根据截面形状把拉杆i分成j段，每段拉杆的截面面积和长度。
5.根据权利要求3所述的宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤4中无量纲系数λ由下式计算：
6.根据权利要求1所述的宽景阳台用脚手架临时卸荷拉杆的初始张拉力分析方法，其特征在于，步骤3中临时卸荷拉杆张拉时需支承的脚手架高度H0，偏保守将H0近似为：
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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