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脚手架基础处理

脚手架沉降加固措施

1. 工程概况

中城竹源居五六区工程,由五区1#-3#楼、六区1#-3#楼构成地上分别为29、26、18、28、18、26层;地下1层;标准层层高:3m。施工用落地式脚手架用φ48×3.25钢管搭设,脚手架纵距1.4m,横距1.05m,步距1.8m,落地式脚手架搭设高度40m;施工到五、六层时,脚手架发生沉陷,局部立杆悬空。

2. 分析原因

引起事故的原因,脚手架基础是在夯实的回填土上对地面进行混凝土硬化后铺200mm宽木板。脚手架底部立杆承受的竖向力较大,经计算不组合风荷载时立杆的轴向压力设计值N=17.54kN。立杆基础底面的平均压力p=17.54(1.5×0.25)=46.7kN/m2,地基础承载力设计值

fg=kc×fgk=120kN/m2,p

3. 处理方案

因1#楼施工已经接近六层,拆除后重新搭设一方面不能满足进度要求,一方面也不经济,所以决定以加固脚手架使之满足安全要求为原则对它进行加固处理。加固方案分二个步骤进行,第一、对脚手架地基基础再次进行混凝土浇筑至垫板立杆底部。第二、增设连墙件(原两步三跨现加强两层设为两步两跨)。

对脚手架基础的处理按以下顺序进行施工:先初步垫实悬空的脚手架立杆→在脚手架底部每一纵距处设置三角形抛撑→选一条立杆垫板长度区域地基进行再次混凝土硬化→重新铺设垫板至悬空立杆脚手架底部→将悬空立杆所有扣件松开至立杆落在垫板上→四周做好排水沟→拆除抛撑。夯实之前要先将所有脚手架立杆初步垫实并设置好三角形抛撑后方可开始。基础混凝土浇筑后铺实立杆下的垫板,保证悬空部位落实到垫板上通过立杆将荷载传递到地基上。

连墙件采用每层中设置,所以加固时在层高建筑外边梁部位区域增设连墙件。

4. 方案验算

4.1 脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容:

(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1219kN/m

NG1 = [0.1219+(1.40×2/2)×0.036/1.80]×40.00 = 5.993kN;(2)脚手板的自重标准值;采用竹笆片脚手板,标准值为0.3kN/m2

NG2= 0.3×13×1.4×(1.05+0.2)/2 = 3.549 kN;

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15kN/m

NG3 = 0.15×13×1.4/2 = 1.365 kN;

(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:0.005 kN/m2

NG4 = 0.005×1.4×40 = 0.28 kN;

经计算得到,静荷载标准值

NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 11.187 kN;

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到,活荷载标准值

NQ = 2×1.05×1.4×2/2 = 2.94 kN;

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×11.187+ 0.85×1.4×2.94= 16.923 kN;

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×11.187+1.4×2.94=17.54kN;

4.2 立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p ≤ fg

地基承载力设计值:

fg = fgk×kc = 120 kPa;

其中,地基承载力标准值:fgk= 120 kPa ;

脚手架地基承载力调整系数:kc = 1 ;

立杆基础底面的平均压力:p = N/A =86.768 kPa ;

其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:N = N+0.036×H1 = 16.923+0.036×12=17.354 kN;

基础底面面积:A = 0.2 m2 。

p=86.768kPa ≤ fg=120 kPa 。地基承载力满足要求!

4.3 立杆的稳定性计算

外脚手架采用双立杆搭设部分,按照构造要求设置,不进行稳定性计算,只进行单立杆的稳定性计算。

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0 -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》

(GB50009-2001)的规定采用:ω0 = 0.35 kN/m2;

μz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》

(GB50009-2001)的规定采用:μz= 0.74;

μs -- 风荷载体型系数:取值为0.214;

经计算得到,风荷载标准值为:

Wk = 0.7 ×0.35×0.74×0.214 = 0.039 kN/m2;

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为:

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.039×1.4×1.82/10 = 0.021 kN·m;

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA) + MW/W ≤ [f]

立杆的轴心压力设计值:N = Nd = 16.923 kN;

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA)≤ [f]

立杆的轴心压力设计值:N = N'= 17.54kN;

计算立杆的截面回转半径:i = 1.59 cm;

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得: k = 1.155 ;

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

(JGJ130-2001)表5.3.3得:μ = 1.5 ;

计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定:l0 = 3.118 m;

长细比: L0/i = 196 ;

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到:φ=

0.188

立杆净截面面积: A = 4.57 cm2;

立杆净截面模量(抵抗矩) :W = 4.79 cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f] =205 N/mm2;

考虑风荷载时

σ = 16922.867/(0.188×457)+20942.648/4790 = 201.342 N/mm2;

立杆稳定性计算σ = 201.342 N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!

不考虑风荷载时

σ = 17540.267/(0.188×457)=204.156 N/mm2;

立杆稳定性计算σ = 204.156 N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!

4.4 连墙件的稳定性计算

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:

Nl = Nlw + N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=0.92,μs=0.214,ω0=0.35,

Wk = 0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.35 = 0.048 kN/m2;

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 15.12 m2;

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000 kN;风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:

Nlw = 1.4×Wk×Aw = 1.021 kN;

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 6.021 kN;

连墙件承载力设计值按下式计算:

Nf = φ·A·[f]

其中φ -- 轴心受压立杆的稳定系数;

由长细比 l/i = 250/15.9的结果查表得到φ=0.958,l为内排架距离墙的长度;

A = 4.57 cm2;[f]=205 N/mm2;

连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.958×4.57×10-4×205×103 = 89.75 kN;

Nl = 6.021 < Nf = 89.75,连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用单扣件与墙体连接。

由以上计算得到 Nl =6.021小于单扣件的抗滑力 8 kN,满足要求!

脚手架基础处理

连墙件扣件连接示意图

5、施工注意事项

1、外径48mm与51mm的钢管及木楞严禁混合使用。

2、主节点处,脚手架固定横向水平杆或纵向水平杆、剪刀撑、横向支撑等扣件的中心线距主节点的距离不大于150mm。

3、各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不小于150mm。

4、对接扣件的开口应朝向架子的内侧,螺栓朝上,直角扣件的开口不得朝下,以确保安全。

5、上架作业人员必须持证上岗,戴好安全帽,系好安全带。

6、严格按搭设方案施工;连墙件和剪刀撑应及时设置,不得滞后超过两步。

7、在搭设过程中,应注意调整脚手架的垂直度,最大允许偏差100mm。

8、在对外脚手架进行处理前必须做好加固措施,不得随意拆除。

9、