特大型網架結構安裝承重腳手架施工技術

摘要:介紹了某大學圖書館主樓屋頂特大型空間網架結構安裝獨立腳手架施工方案的編制依據、計算方法和實際效果。

關鍵詞：網架結構安裝 獨立腳手架 施工方案

1 工程概況

某大學圖書館主樓屋頂采用正方四角錐網架結構，網架平面呈等腰梯形，長邊82.50m，短邊37.50m，寬2400m，網架距地面高42m，網架總重約50噸，為特大型空間結構；根據現場情況和結構特點，網架采取搭設獨立腳手架空中拼裝的施工方法。由于網架結構的自重要由腳手架承擔，依據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》，本腳手架可定義為承重超高超寬腳手架工程。

2 施工方案

2.1 地基處理：腳手架搭設現場地勢低洼，由于長期積水，造成土壤松軟，承載力根本無法承受上部腳手架的重量，經計算作如下處理。①首先清理場地內的積水，然后鋪設10cm厚三七灰土，夯實。②三七灰土上鋪15cm厚碎石，用壓路機壓實。③碎石上鋪設12mm厚鋼板及50mm厚木板。

2.2 腳手架搭設要求：本腳手架縱距為1000mm，橫距為1000mm，步距為1600mm，腳手架搭設的技術要求、允許偏差、與檢驗方法均按照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》執行。

3 腳手架設計

3.1 腳手架構造設計 ①腳手架平面為等腰梯形。②采用扣件式鋼管腳手架，立桿縱距和橫距均為1m，步高為1.60m，腳手架全高42m。③腳手架的搭設、檢查、驗收及拆除均執行《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-2001的規定。

3.2 腳手架計算 按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》JGJ130-2001規定的程序和方法及腳手架的實際受力情況，對作業層水平﹙縱橫向﹚桿抗彎強度，立桿底部穩定性，連墻桿強度及立桿地基土承載力四項內容進行了驗算。

3.2.1 荷載計算 ①網架總重量500KN，安裝時荷載分散布置，作業層上均布荷載為500KN/1026m2=0.49KN/m2；作業層上施工活荷載按1KN/m2考慮；作業層上實際發生的荷載為q′=0.49+1=

1.49KN/m2；作業層可變荷載標準值取2.5KN/m2＞1.49KN/m2，滿足安全使用要求；可變荷載分項系數取1.4，水平桿可變線荷載為ql=1.4×2.5=3.5KN/m2。②竹腳手板自重取0.35KN/m2；水平鋼管￠48×3.5自重取38.4N/m，永久荷載分項系數取1.2；水平桿永久線荷載為q2=1.2﹙0.35×1+0.0384×1﹚=0.47KN/m。

3.3.2 彎矩計算 ①按三跨連接計算M=0.1qL2，水平桿跨度L=1m；永久荷載產生的彎矩MGK=0.1×0.47×12=0.05KN.m；可變荷載產生的彎矩MQK=0.1×3.5×12=0.35KN.m。②彎矩設計值：M=1.2MGK+1.4MGK=1.2×0.05+1.4×0.35=0.55KN.m。

3.3.3 抗彎強度驗算 48×3.5鋼管截面模量w=5.08cm2，鋼材強度設計值f=205N/mm2。水平桿抗彎強度=M/w=550000/5080=

108N/mm2＜〔f〕=205N/mm2故桿件安全。

3.3.4 撓度驗算 48×3.5鋼管彈性模量E=2.6×105N/mm2；慣性矩I=12.19cm4；受彎構件允許撓度值〔u〕=﹙1/150﹚×510mm=3.4，q=ql+q2=3.5+0.47=3.97KN/m；水平桿撓度u=kw﹙ql4/100EI﹚=

0.677；〔3.97×10004/﹙100×2.06×105×121900﹚〕=1.1<〔u〕=10mm，故符合規定；1000/1.1=1/909<〔u〕=1/150，故符合規定。

3.4 直角扣件抗滑驗算 水平桿傳給兩端扣件壓力為﹙3.97KN×

1﹚/2=1.985KN；一個直角扣件抗滑力設計值為8KN>1，985KN故安全。

3.5 立桿穩定性計算

3.5.1 荷載計算 ①立桿結構自重，取q=0.1291=5.164KN；立桿高度40m時自重產生的軸向力:NG1K=40×0.1291=5.164KN；立桿高度40m時，腳手板共四層，折算到立桿上的軸力取：1×1×0.35×4=1.4KN；作業層欄桿，擋腳板自重取0.14KN.m，高度1.3m立桿上的軸力取0.14×1.3=0.182KN；密目安全網自重取0.02KN/m，立桿高度40m時，軸力為:40×0.02=0.8KN；立桿高度40m時，構配件產生的總軸力為:NG2K=1.4+0.182=2.382KN；可變荷載產生的軸力NQK=1×1×2.5=2.5KN；不組合風載時，立桿軸向力總和:N=1.2﹙NG1K+NG2K﹚+1.4NQK，1.2（5.164+2.382）+1.4×2.5=9.055+3.5=12.555KN。

②查《建筑結構荷載規范》GB19，開封市基本風壓值WO=

0.35KN/m2，市區風力40m高度變化系數μ2=1.17；當步距1.6m，縱距1m時腳手架擋風系數取￠=0.105；腳手架風載體型系

數μs=1.3￠=1.3×0.105=0.1365；腳手架上風載標準值Wk=

0.7μ2μSwo=0.7×1.17×0.1365×0.35=0.033KN/m2；立桿縱距La=1m，步距h=1.6m，風載設計值產生立桿段彎距為：Mw=0.085×1.4wk×La×h2=0.085×1.4×0.033×1×1.62=0.01KN.m；組合風載時，立桿軸間力總和：N=1.2（KG1k+NG2k）+0.85×1.4∑NQk =1.2（5.164+2.382）+0.85×1.4×2.5 =9.055+2.975=12.03KN。

3.5.2 穩定性驗算①立桿長度附加系數K=1，按表5.3.3長度系數μ：1.5立桿步距h=1.6m；立桿計算長度L0=Kμh=1×1.5×1.6=2.4m；立桿48×3.51回轉半徑I=1.58cm，截面模量w=5.08cm3；長細比λ=L0/I=240/1.58=151.9＜[λ]=210……符合規定，查表C，穩定系數φ=0.301。

②48×3.5鋼管面積A=4.89cm2，鋼材強度設計值f=205N/mm，

截面模量w=5.08cm3；不組合風載時立桿穩定性取：N/φA=12555/（0.301×489）=86N/mm2……安全；組合風載時，立桿穩定性取：

N/φA+Mw/w=12030/(0.301×489)+10000/5080=82+2=84N/mm2

＜[f]=205N/mm2……安全。

3.6 連墻桿強度計算

3.6.1 荷載計算由本計算書得知風載標準值Wk=0.033KN/m2，連接桿覆蓋面積Aw=40m2；連接桿約束腳手架平面外變形所產生的軸向力No=5KN；連墻桿軸向力設計值NL=NLw+No=1.4wkAw+No=1.4×0.033×40+5=6.848KN。

3.6.2 穩定性驗算剛性連墻桿用48×3.5鋼管與建筑結構砼柱或梁作可靠連接，承受拉力或壓力，連墻桿連接長度h=0.35計算長度附加系數k=1.155，長度系數μ=1.5；連墻桿計算長度Lo=kμh=1.155×1.5×0.35=0.61m；48×3.5鋼管回轉半徑I=1.58cm；長細比λ=Lo/I=61/1.58=39＜[λ]=250……符合規定，查表C穩定系數φ=0.889；軸向力NL=6.848KN，鋼管截面積A=4.89cm2鋼材強度設計值f=205N/mm2……安全。

3.7 立桿地基承載力計算立桿最大軸向力N=12.55KN；基礎墊木面積取A=1×0.35=0.35m2，由腳手架地基承載力特征值R≥120KN/m2，故0.35m2×120KN/m2=42KN＞N=12.55KN……安全。

4 結語

工程實踐表明，由于本施工方案編制的科學合理，各項準備、管理、安全措施到位，有效保證了屋頂特大型空間網架結構的安裝質量，希望能為此類工程提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1]GB 50009-2001，建筑結構荷載規范[S].

[2]JGJ130-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

作者簡介：段景聯（1956—），男，工程師，河南大學基建處.