大跨度悬挑架.docx

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大跨度悬挑架

大跨度悬挑架施工（应考虑的几个问题或者实例）

大跨度悬挑结构在施工中一直是比较复杂的问题，考虑的因素也比较多。

其中最主要最根本的还是支撑结构的牢靠性、安全性。

不仅要考虑最大受弯力矩还要考虑在跨中的竖向荷载作用下支撑结构的变形；另外既然是悬挑结构其支撑点的安全性也是要考虑的。

现结合在厦门海底隧道通风塔施工的具体实例进行分析，为以后再类似工程施工中能提供参考。

一、工程概况：

本工程由塔身和裙房构成，塔身为圆形下大上小，直径为23.4—12m双圆筒型框架-剪力墙结构，高度71.8m；裙房为三层框架-剪力墙结构，裙房围绕在塔身周围，裙房高度16m。

塔体高度在塔体56.10米标高处设计有雷达设备基础平台，基础平台从塔体结构外侧悬挑3.5米，基础结构悬挑梁截面尺寸为200mm×600mm,结构板厚为100mm，局部板厚300mm。

二、施工方案设计：

考虑到施工工期、质量、安全和合同要求，故在选择方案时，应充分考虑以下几点：

、架体的结构设计，力求做到结构要安全可靠，选择合理的力学计算模型，造价经济合理。

、选用材料时，考虑到其结构安全可靠性、耐久性要求，尽量选择惯性矩及接触面较大的材料，满足设计刚度及挠度要求，并做到常见通用、可周转利用，便于保养维修。

、结构选型时，选择合理简便的力学模型，力求做到受力明确，构造措施到位，搭拆方便，便于检查验收；

4外部气象环境影响:

本工程地处回填的海滨滩涂，四周比较空旷，平时的风力较大，在加上热带风暴影响，风荷载影响较大。

结合以上脚手架设计原则，同时结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定采用以下脚手架方案：

+52.1～+57.6m段：

（雷达设备基础）支撑悬挑脚手架，搭设高度5.5米，立杆采用单立管。

立杆的纵距1.20米，立杆的横距0.90米，内排架距离结构0.50米，立杆的步距1.50米。

采用的钢管类型为

48×3.0，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.00米，水平间距2.40米。

施工活荷载为3.0kN/m2，同时考虑2层施工。

脚手板采用竹串片，荷载为0.35kN/m2，按照铺设3层计算。

栏杆采用木板，荷载为0.14kN/m，安全网荷载取0.0050kN/m2。

脚手板下小横杆在大横杆上面，且主结点间增加一根小横杆。

基本风压0.8kN/m2，高度变化系数2.200，体型系数0.8720。

悬挑水平钢梁采用22a型工字钢，其中建筑物外悬挑段长度4.2米，建筑物内锚固段长度2.00米。

悬挑梁锚固段采用预先在现浇结构梁板预埋Φ18的钢筋环，（间距450mm）钢筋环与悬挑梁采用焊接连接，悬挑水平钢梁计算采用悬臂式结构，下部支杆采用18a型工字钢斜撑，下部支杆与水平支撑梁采用焊接连接，在水平支撑梁悬挑端部与支杆连接处用Φ25的钢筋与支撑梁焊接，以防水平滑移，在搭设脚手架立杆前，在水平选挑梁上焊接Φ25的（15cm长）钢筋头，以防立杆滑移。

并用

14钢丝绳与建筑物向上拉结。

通风塔塔体为双筒结构，56.0米标高层梁板支撑满堂架基础设计为在52.10标高层现浇梁上架设工字钢，内筒直径为8.3米，为了满足型钢的挠度要求，在筒体的中部设计28a的工字钢横担，其他18a的工字钢一头搁置在现浇梁上，一头与28a的工字钢焊接连接，为了增加大跨度悬挑架的整体稳定性，在施工外侧大跨度悬挑架前先施工内部满堂架支撑型钢，并将悬挑架钢梁与内部28a工字钢梁焊接连接，先搭设内部满堂架，后搭设悬挑架上部脚手架。

（具体见下图）

悬挑架施工平面图（52.0）

四、悬挑脚手架计算：

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

计算参数:

多排支撑脚手架，搭设高度5.5米，立杆采用单立管。

立杆的纵距1.20米，立杆的横距0.90米，内排架距离结构0.50米，立杆的步距1.50米。

采用的钢管类型为

48×3.0，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.00米，水平间距2.40米。

施工活荷载为5.0kN/m2基本风压0.80kN/m2，高度变化系数2.1200，体型系数0.8720。

悬挑水平钢梁采用22号a型工字钢，其中建筑物外悬挑段长度4.2米，建筑物内锚固段长度2.00米，悬挑水平钢梁采用混合结构计算。

1、脚手架荷载标准值

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、静荷载标准值

（1）每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）；本例为0.1291

NG1=0.111×5.50=0.6105kN

（2）模板自重

NG2=0.35×1.20×0.9=0.378kN

（3）梁板传递下来的荷载

NG3=60/25=2.4kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=2.778kN。

2、活荷载

活荷载为施工荷载及振捣荷载，取3kN/m2。

经计算得到，活荷载标准值NQ=3×1.200×0.900=3.24kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.80×1.38×1.2=0.927kN/m2。

（1）考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.85×1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.389+0.85×1.4×3.24=8.11kN

（2）不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.389+0.85×1.4×3.24=8.60kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

MW=0.85×1.4Wklah2/10

经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.85×1.4×0.927×1.200×1.500×1.500/10=0.298kN.m

2、立杆的稳定性计算

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

=8600/（0.27×424）=75.1N/mm2；[f]=205.00N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

=8110/（0.27×424）+298000/4491=137.2N/mm2；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

3、连墙件的计算

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=Nlw+No

经计算得到Nlw=9.344kN，连墙件轴向力计算值Nl=14.344kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

A=4.24cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=79.7kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用普通螺栓连接，普通螺栓计算参见《施工计算手册》钢结构部分。

连墙件普通螺栓连接示意图

4、悬挑梁的受力计算

悬挑梁按照带悬臂的混合结构计算

采用22号a型工字钢，截面惯性矩I=3400cm4,截面模量（抵抗矩）W=309cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=8.60kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×0.33=0.396kN/m

计算简图及内力图见图1-图4

图1计算简图

图2弯矩图

图3剪力图

图5挠曲线图

由图可得到：

支座反力RA=19.126kN

支座反力RB=25.537kN

最大弯矩M=13.013kN.m

抗弯计算强度f=13.013×106/（1.05×309000）=40.1N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!

最大挠度Vmax=0.78mm

按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，

Vmax=0.78mm<3500/400mm,满足要求。

5、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用22号a型工字钢,计算公式如下

其中

b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

b=1.00

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值0.769

经过计算得到强度

=13.013×106/（0.769×309000.00）=54.8N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

最大剪力Nq=19/1.2=15.8kN

最大剪应力公式

max=Fs·Sx/Ix·d

对22号a型工字钢Sx/Ix=177.7×10-9/3406×10-12d=7.5mm

带入公式计算可得：

max=110N/mm2

[f]----抗剪强度设计值；[f]=125N/mm2

水平钢梁的抗剪强度计算

<[f],满足要求!

6、锚固段与楼板连接的计算

水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=25.574kN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f]=50N/mm2；拉环截面面积A=25.574×1000/（2×50）=255.74mm2拉环直径D2=4A/3.14D=18mm

水平钢梁与楼板压点的拉环采用d>18mm并要保证两侧30cm以上搭接长度。

7、支撑架计算

竖向反力为RB=34.239kN，

支撑架轴力为：

N=RB/sin52°=43.45kN

经计算得到

=43450/（0.19×1569）=145.8N/mm2；

[f]——支撑架抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

支撑架的稳定性计算

<[f],满足要求

五、施工照片：

图1大跨度悬挑架锚固段施工

图2大跨度悬挑架立杆防侧向滑移施

图3大跨度悬挑架钢丝绳卸载

图252.07m标高处4.2m悬挑梁（雷达基础）

图4钢丝绳塔体梁上拉结点