悬挑钢管托架在高层施工中的应用洪湖
文章来源：万邦五金网 | 2022-08-12
悬挑钢管托架在高层施工中的应用
悬挑钢管托架在高层施工中的应用 2011年12月02日 来源： 随着我国建设事业的发展，过去的一些建筑造型已渐渐不能适应现阶段市场的需求。近年来，越来越多的建筑师，设计了高层层顶大型悬挑构架的作品，受到社会的青睐。然而，构架的悬飘却给施工带来很大的难处，因为悬飘距大（一般为3～5m），远离地面（常大于50m），高层悬飘支模技术是施工不容忽视且值得研究的一个课题，要么从地面支起，需花费大量钢管和人工、成本高，否则，必须设计相应的悬飘托架，才能解决构架建造问题，托架的设计除必须满足施工荷载和施工工艺要求外，还必须充分利用现场和建筑物本身的有利条件，努力适应越来越快的工期需要和达到安全省料这个目标。以下笔者在工作实践中遇到的工程实例作进一步探讨。 一、简况： 汕头市某工程，为一幢27层商住楼，建筑面积19330m2，高度81.76m，天面设计有钢筋混凝土悬挑构架（标高81.76m）。构架宽16m，长34.5m，南北各挑3.2m。构架梁尺寸分别为250×700及180×700。大楼南北立面在标高71.4m、74.5m及77.5m处各有外挑1.1m梁板。可作为上部施工的支点。 该工程场地夹小，要求赶工期。围绕天面外挑构架模板支撑问题考虑两个方案：一是从地面支杆，要接81.00m高，耗工耗料成本大；二是设立悬挑托架支承，能节省时间，节约钢管，降低造价，但施工难度大，经过比较，选择了悬挑式钢管托架支模这个方案。 二、搭设方案； 1.天面构架悬挑3.2m，考虑其施工荷载分解由两部分支承：一是外挑1.1m内的荷载由杆3、杆4支持，传力于下层外挑梁板，并保证有足够的刚度和稳定性；二是从外挑1.1m至3.2m的荷载为悬挑钢管托架支撑。为了提高压杆的稳定性和群杆的整体性，加设杆1、杆2连系杆予以连结；水平杆、斜杆均与主体结构的剪刀墙、柱、梁牢固连接；（见图1） 图1 悬挑托架构造示意图 2 悬挑钢管架每隔1.04m设立一道，为增强钢管梁的承载力，以3根钢管并联为一悬挑梁，3根管并联作斜撑；并假定水平杆与斜撑杆为铰接； 3.采用直径φ48mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，用作立柱、水平杆、撑杆等构件严格挑接无锈蚀、无弯曲变形的管材投入使用。 三、 托架计算：（见图2） 图2 托架计算模型 1.荷载 ①外挑构架梁自重： g1＝1.8×0.18×0.7×24.5kN＋0.86×0.18×0.7×24.5kN ＝5.56kN＋2.65kN =8.21kN ②外挑梁模板自重： g2＝5kN（0.02×0.18×1.8＋0.02×0.7×1.8×2） ＝5kN（0.00648＋0.0504） ＝0.2844kN ③工作平台模板自重： g3＝1.8×0.82×0.02×5kN ＝0.147kN ④浇注砼的动力荷载（含外脚手架重量）： g4＝1.8m×0.18m×4N/m ＝1.296kN ⑤钢管自重：（查附录B表B，g＝38.4N/m） g5＝2.1m×3×38.4N/m ＝0.242kN 总荷载： g总＝g2＋g2+ g3+ g4 +g5 ＝8.21＋0.284＋0.147＋1.296＋0.242＝10.179kN 上部施工荷载分3个支撑点分别传给悬挑托架的荷载（近似按3个点均分承担荷载）。 10.179kN/3＝3.39kN 即：P 1＝P 2＝P 3＝3.39kN 2. 杆件内力计算： 作为安全储备，按杆1、杆2不受力考虑，其受力如图3所示。 图3 托架受力图 已知：I1＝2.1m H=6.56m; α＝72°15ˊ；β=17°45ˊ ①求ΔDGC中的IDG长度（略） IDG＝6.56m ②求ICG长（略） ICG＝6.89m ③辅助线IDH长（略） IDH＝2m ④求支座反力RD ΣM C＝0 RD×2.1－3.39kN×1.4m-3.39kN×0.7m＝0 RD＝7.119/2.1＝3.39kN ⑤求CG杆轴力NCG（压） 由力矩平衡条件ΣM C＝0得支座反力 NCG×2m－3.39kN×0.7m-3.39kN×1.4m－3.39kN×2.1m＝0 NCG＝14.238/2＝7.119kN ⑥求DC杆轴力（拉）NCG 由力矩平衡条件，求得支座反力 ΣM G＝0 NCG×6.56－3.39×0.7－3.39×1.4－3.39×2.1＝0 NCG＝14.23/6.56＝2.17kN ⑦求DC杆件的最大弯矩Mmax 1）取截面E。 MF＝3.39×1.4－3.39×0.7＝4.956－2.478＝2.373kN·m 2）取截面F MF＝3.39×1.4－3.39×0.7＝4.956－2.478＝2.373kN·m 都是DC杆上最大弯矩之截面。 3.水平杆（DC梁）抗弯强度计算（计算图见图3，C节点搭接见图4） 图4 C节点详图（每1托架由3个构件并联成） 已知DC杆最大弯矩在E、F截面。 M=MB=ME=2.373kN·m 查附录B表B，截面模量。 W=5.08cm< sup>×3＝15.24 cm< sup> 根据5.2.1公式 σ＝M/W≤? 求DC杆的抗弯强度 2.373/15.24 ＝2.373×10< sup>/15.24×3< sup> ＝155.71N/mm，符合要求。 4.DC杆挠度计算 υpb (3ι2－4b2)/48EI ＝3390N×700（3×21002－4×7002）/48×2.06×105×121900×3 ＝0.7mm 查表5.1.8 〔υ〕＝10mm 根据5.2.3公式：υ≤〔υ〕 υ0.7mm<〔υ〕＝10mm 水平杆（DC）能满足变形要求。 5.撑杆（CG）撑杆稳定性计算（3杆并排联成撑杆，并在撑杆两端用扁铁箍固定，形成整体）。 考虑到杆l1、杆2对CG杆的约束作用，故CG撑杆的计算长度取约束点间的最大长度：ι=373.8cm 已知：轴向力N=7119N 查附录B表B，A＝4.89cm2 i=1.58cm ιo=kμι=1.155×1.0×373.8cm=431.739cm λ=ιo/i=431739/1.58=273.3 查附录C表C，φ＝(7320/273.3 2)=0.098 根据5.3.1-1公式：NφA≤f 2373/（0.98×489） ＝49.5N/mm22 满足要求。 根据基本设计规定第5.1.4条，偏心距不大于53mm时，立杆稳定性计算可不考虑偏心距的影响。本例采用扣件连结，其偏心距不超53mm，且抗弯，压强度值控制较严，符合规范计算要求。 四、技术要求 1. 托架CD、CG是主要受力杆件，不得有接头，应采用通长钢管，支撑在砼结构上的杆件必须与两个预埋铁件紧固。 2.托架采用3个构件并排连成1个托架，安装时