大空间框排架结构脚手架.doc

大空间框排架结构脚手架
在风荷载作用下架体稳定技术措施探讨

张建忠、周健

（常熟市建筑管理处 215500）

[摘 要]： 大空间（开间、跨度、层高较大）框架或排架结构，由于构件（指可供连墙件可靠连接的梁、柱、板等）间距较大，脚手架连墙件设置往往不能满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）的规定，架体侧向（横向）支座减少，造成侧向刚度减弱，在风荷载作用下，架体的侧向刚度对整个架体稳定性起着关键作用。
[关键词]： 大空间 脚手架 风荷载 稳定措施

随着经济建设和建筑技术的发展，大开间、大跨度、大体量建筑逐年增多。由于这类建筑的柱网尺寸、建筑层高、水平构件的竖向间距较大，使建筑施工脚手架连墙件的布置受到限制，不能满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130）（以下简称《规范》）等技术标准的要求，给脚手架安全带来了新的问题。笔者通过调研分析，针对柱网尺寸、建筑层高和水平构件竖向间距较大工程的脚手架在风荷载作用下稳定问题，提出相应的技术措施，供读者参考。
1.定义
大空间（柱网尺寸、建筑层高和水平构件竖向间距较大）的定义：当柱网尺寸、建筑层高和水平构件的竖向间距大于脚手架立杆的3步或3跨，连墙件的布置不能满足《规范》规定时，即认为柱网尺寸、建筑层高和水平构件（以下简称：柱网尺寸、建筑层高、竖向间距）较大，脚手架的设计和施工应当采取相应的技术措施。
2. 影响脚手架稳定的因素分析
2.1架体宽度的影响
脚手架如同垂直放置的构格式平板，其厚度（即脚手架横距、架体宽度）远小于纵向长度和竖向高度，侧向刚度很小，只能依靠连墙件与建筑物的可靠连接来保持整体稳定。架体宽度越小，脚手架的侧向刚度越小，风荷载作用下的侧向变形就越大。当脚手架处于悬臂状态时，架体宽度对脚手架稳定的影响更为明显，高宽比越大，稳定性越差。
2.2施工工况的影响
（1）在混凝土柱子的模板支撑、钢筋帮扎、混凝土施工阶段，由于不能安装连墙件或建筑结构还不能承受脚手架因风荷载产生的水平推力，脚手架如同悬臂构件，悬臂长度越大（高度越高），稳定性越差。
（2）在柱子施工缝以上部位进行模板、钢筋和混凝土施工时，下部脚手架顶端的连墙件将要承受包括脚手架悬臂部分传来的风荷载，对连墙件的承载力提出了更高的要求。
（3）架体高度较大的悬臂式脚手架，即使高宽比合理，在风荷载作用下，地基承载力不足时，仍将对架体的整体稳定产生不利影响。
在上述三种工况条件下，若大面积张挂密目式安全网，对脚手架的稳定是极为不利的。
2.3连墙件设置间距和位置的影响
在脚手架的侧向平面内，连墙件作为中间支座，可以阻止脚手架整体侧向位移，防止脚手架向内或向外倾覆，连墙件设置的间距和位置对脚手架稳定起到一定作用。
（1）在风荷载作用下，脚手架将产生整体弯曲变形，使立杆成为压弯构件。连墙件的竖向间距越大，这种变形也就更大，立杆的工作条件越差，承载力越低。
（2）连墙件与脚手架主节点的距离也是影响立杆稳定性的重要因素。由于作用于脚手架的风荷载是通过连墙件，以集中力的形式传给工程结构的，这个集中力对脚手架立杆的稳定显然是不利的，水平集中力越大、距脚手架主节点的距离越大，影响就越严重。
3.提高脚手架整体稳定和立杆承载力的技术措施
3.1框架结构工程的脚手架立杆，应根据柱网布局进行布置。即在每个柱子部位布置一排立杆，中间按照≤计算跨度的原则平均设置立杆，将连墙件布置在柱子上，为满足有关连墙件设置部位、间距的《规范》规定创造条件。
3.2 在框架结构的柱子和水平构件上设置连墙件。
（1）连墙件设置间距：垂直方向不大于2步，水平方向不大于3跨。
（2）应采用刚性连墙件，并按在最不利工况条件下连墙件实际承担的水平荷载进行承载力计算。
（3）楼面结构或水平构件上的连墙件宜设置在梁柱的外侧，以便调节连墙件位置，使之与主节点的距离满足《规范》的要求，必要时可适当调节脚手架步距，使水平构件上连墙件的设置位置与脚手架主节点重合或尽可能靠近主节点，以减少水平力对立杆受力的不利影响，改善立杆的受力性能。
3.3在框架结构柱子的模板、钢筋和混凝土施工阶段，脚手架应与楼面结构模板支撑体系连成一体，以确保架体的稳定。在楼面结构混凝土浇筑完成、模板支撑体系拆除前应及时安装脚手架连墙件、设置横向和水平斜撑，以保证脚手架与建筑物的可靠连结和减少架体的横向变形。横向斜撑的设置位置应与连墙件位置一致，垂直横向斜撑的间距宜≯3跨，水平斜撑的间距宜≯2步架。（图1）必要时可同时采取适当加大脚手架横向宽度的方法，提高架体的横向刚度。

柱网间距≥4跨层高≯3步
柱网间距≥4跨，层高≥4步
图1：脚手架平面、剖面图
3.4排架结构在屋面结构安装前，由于尚未形成空间结构体系，柱子处于悬臂状态，其承受水平荷载的能力较为薄弱，不宜采用连墙件使脚手架与排架柱连接的方法保证脚手架的稳定，宜采用脚手架和支模架合而为一、加大架体宽度、加强立杆地基承载力、设置垂直和水平剪刀撑等技术措施来提高架体的抗倾覆能力和侧向刚度，保证架体的稳定。架体的宽度宜取高度的1/2.5~1/3，横向剪刀撑的设置间距宜为≯3跨，水平剪刀撑的设置间距宜为≯2步。排架纵向各柱的架体应连成一体，并设置纵向剪刀撑（图2）。

图2： 排架结构脚手架平面图
3.5 排架结构的模架设计时，应考虑在风荷载作用下架体的侧向位移对排架柱的模板垂直度和新浇混凝土结构的影响。
3.6 脚手架立杆的纵向间距和横向间距宜一致，以便水平剪刀撑的布置，使水平剪刀撑与立杆主节点相交，脚手架搭设的其他构造要求按《规范》执行。
3.7框架结构在模板支撑、钢筋帮扎、混凝土浇筑和混凝土的强度未达到要求的施工阶段和排架结构在未形成空间体系前，不宜大面积张挂密目式安全网，建议只在操作层设置安全网，以减少风荷载的不利影响。

参考文献
[1]中国建筑科学研究院主编 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程（JGJ130） 建设部标准定额研究所 2001

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