屋顶高空悬挑结构支撑体系设计与施工

摘 要 :通过工程实例介绍了景德镇城市管理监控指挥中心工程屋顶高空悬挑结构,并对其脚手架支撑体系的设计与施工作了较为详尽的叙述.

关 键 词 :高空悬挑结构;脚手架支撑体系设计与施工

前言:本工程为景德镇市城市管理监控指挥中心,位于景德镇市东三路,十一层,建筑面积6600平方米.在屋面结构的东西两侧分别从1轴、21轴向外挑出4820,南北两侧分别从A轴、J轴向外挑出3890,钢筋混凝土悬挑屋面结构的梁底标高为43.90,挑梁规格为250*700,结构板厚度100.屋顶高空悬挑结构给建筑物立面效果及造型添加了亮点,也增加了现场施工的难度,为了做到技术先进、经济合理、保证质量、确保安全,本人在该工程管理过程中,根据实际情况对该结构支撑体系的设计和施工作了一些有益的尝试,具有非常显著的现实意义.


图一

2.支撑体系的设计

悬挑支撑体系采用18#工字钢纯悬挑体系,悬挑工字钢支承在十一层框架封口梁上,外悬挑长度小于(从框架封口梁外边算起)内压锚长度;工字钢根部压锚采用两道φ20的圆钢∩形卡锚固在现浇板内,位置见图2;工字钢布置原则上沿封口梁每1000mm左右均匀布置(可适当避开柱);悬挑部分工字钢上采用20的焊短钢筋头作为立杆钢管定位.悬挑工字钢安装完毕,搭设满堂钢管支撑作为悬挑结构的支撑系统.

悬挑结构模板支撑系统:搭设满堂钢管脚手架(1500×1500)作模板的支撑固定系统.平面布置见图2,剖面图见图3.

图二

图三

3.支撑体系悬挑结构的验算

工字钢为纯受弯构件,工字钢最大挑出长度为5.0m,承受最不利荷载.实际施工满堂架纵横杆间距1500×1500,大横杆步距为1500mm.验算时按立柱的间距为1500×1500mm,大横杆步距1500mm进行验算.

3.1.梁支撑验算

按悬挑结构外侧梁截面为700*250,结构板厚100进行计算,

3.1.1.荷载标准值

1)模板及支撑自重标准值

取0.75KN/M3,高度取4.60m,得:

0.75KN/M3×4.60m×1.5m×1.5m等于7.76KN

2)、3)、新浇混凝土及钢筋自重

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25*(0.7*0.25+0.1*1)*1.5等于10.31KN

4)施工人员及设备荷载标准值

施工人员及小型设备,取1.0 KN/M2;

则1.0×1.50×1.50等于2.25KN

5)振捣混凝土产生的荷载标准值

取1.0 KN/M2

则1.0×1.50×1.50等于2.25 KN

3.1.2.荷载设计值

第1)、2)、3)项为恒载,取荷载分项系数γi等于1.2;第4)、5)项为活载取荷载分项系数1.4.

3.1.3.荷载组合

按1)+2)+3)+4)+5)进行组合,得:

(7.76+10.31)×1.2+4.5×1.4等于27.98KN

3.1.4.计算

仅计算钢管立柱稳定性,其余大小横杆、剪刀撑、模板背楞等按构造要求设置.

立柱稳定性计算,按两端铰接受压构件来简化计算.

钢管立柱应采用对接扣件进行连接,接点不能设置在同一截面上,钢管立柱不得采用其他方式连接.

满堂架大横杆步距为1500mm.立柱的间距为1500×1500mm.

立柱稳定性验算:

σ=N/ΨA≤f

N等于27.98 /3等于9.33 KN

A等于4.89cm2

长细比 λ=L/i 等于1500/15.8等于95

查表得Ψ=0.626

σ=N/ΨA

等于9.33×103/(0.626×4.89×102)等于30.78N/mm2<180 N/mm2

立柱稳定性满足要求.

3.2.悬挑工字钢验算

悬挑脚手架的水平钢梁是一个悬臂梁,悬挑水平钢梁采用双道锚环固定.

悬挑水平钢梁采用18号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度按最长处5.0m验算.

最大弯矩

等于9.33×(5.0+3.5+2.0+0.5)等于102.63kN.m

支座反力

=102.63/4.75=21.60kN

最大应力σ等于M/1.05W+N/A等于102.63×106/(1.05×185400.0)+0等于527.20N/mm2;

水平支撑梁的最大应力计算值527.20N/mm2 大于水平支撑梁的抗压强度设计值 215.000 N/mm2,单根工字钢不满足要求!

4.对初步方案的调整及验算

4.1.对初步方案的调整

对以上纯悬挑工字钢支撑体系进行调整:在屋面下两层(十、九层)采用满堂钢管斜撑体系加固(见图四),在屋面下两层(十、九层)采用满堂钢管斜撑体系加固.纵横杆间距与上部对应,以便将上部荷载有效传递.

图四

4.2.对调整后悬挑工字钢的验算

4.2.1.工字钢的承载验算

先验算工字钢下内两根斜杆的承载:

内外斜杆水平杆步距匀按1600考虑

长细比λ=L/i 等于1600/15.8等于101.3

查表得Ψ=0.580 A等于4.89cm2

N max等于σ×ΨA等于180×0.580×4.89×102等于51052N等于51.1KN

根据单扣件抗滑承载力8KN,双扣件抗滑承载力12KN考虑.

则下方斜撑可承受最大弯矩为:

单扣件M max等于8×cos500×4.0+8×cos360×5.0等于52.92KN.M

双扣件M max等于12×cos500×4.0+12×cos360×5.0等于79.39KN.M