双管立杆双排钢管脚手架在工程中的应用

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随着建筑业的迅速发展和城镇化进程的加快，全国各大、中、小城城市兴建了越来越多的高层建筑，高层建筑成为城市建设的主流。在工程施工中，单管落地式双排钢管脚手架因容许搭设高度的限制，不能满足施工的要求。例如，浙江台州地区，基本风压500N/m2，当施工场地为地城市郊区，地面粗糙度为B类，立杆纵距1.5m，立杆横距1.05m，步距1.8m，连墙件竖向间距×水平间距＝层高×4.5m，竹笆板脚手板层层铺设，踢脚杆、栏杆层层设置，外侧用密目式安全立网全封闭的外脚手架（作为在结构主体施工阶段作临边防护用、在外墙装饰装修施工阶段作操作平台用，每层装修荷载2KN/m2，同时作业层数2层），脚手架架体搭设高度大约在28m至29m之间，不超过30m。这时，除可采取分段悬挑或卸载措施外，还有一种有效的方法，就是采用双管立杆，工程实践证明，架体高度在一定范围内（50m以内）时是安全的，满足工程施工要求。当脚手板采用竹笆板时，双管立杆脚手架构造作法如下。

一、双管立杆体系
采用横杆混合承重方式，内部大横杆与小横杆用直角扣件（或旋转扣件）连接，小横杆用直角扣件与与双管立杆中的一根立杆（被连接的立杆称为主立杆，另一根称为副立杆），两侧大横杆都用直角扣件与双管立杆的两根立杆连接。
横杆混合承重方式受力分析：脚手板和施工荷载大部分由小横杆承担，小横杆把荷载传给立杆，传力直接，但小横杆只与其中一根立杆（主立杆）连接，所以本步架内的荷载绝大部分由主立杆承受，副立杆受力很小，传力不均衡，对此作如下改进:
相邻步架的小横杆分别与双管立杆中的为主、副立杆用直角扣件连接，这样，两根立杆在总体上受荷均衡。
二、上部单立杆与双管立杆的连接
有两种方式：对接式和搭接式。
对接式：单立杆与双管立杆中的主立杆用直角扣件连接（也就是双管立杆中的主立杆沿竖轴线搭设到顶）。
搭接式：上部单立杆与下部双管立杆的两根立杆用不少于3只旋转扣件搭接。
对接式受力分析：对接式上部单立杆把荷载先传给双管立杆中的主立杆。传力不均衡，为使传力均衡合理，改进如下：每步架内双管立杆的两根立杆用不少于2只旋转扣件连接（这样两根立杆便可以共同工作）。由于旋转扣件长度的限制，双管立杆中的为主、副立杆只能有一根与大横杆（纵向水平杆）用直角扣件连接。
搭接式受力分析：上部单立杆传来的荷载由下部双管立杆中的主、副立杆平均分担。受力均衡，但上下立杆采用旋转扣件搭接，旋转扣件抗滑承载力小（旋转扣件抗滑承载力极限值10KN，设计值8KN），可靠性和安全性差。
实际施工中，最常用的是横杆混合承重方式和对接式的双管立杆构造。以下是一个双管立杆脚手架设计的实例。
 
双管立杆脚手架设计实例
一工程采用双管立杆双排钢管脚手架，搭设高度46.95M，具体搭设如下：架体下部36m（标高-0.300至+35.700）为双管立杆，上部10.95m为单管立杆，立杆纵距la＝1.2m，立杆横距1.05m，步距1.8m，连墙件竖向间距×水平间距＝层高×3.6m，钢管外径与壁厚φ48×3.5，该架体在结构主体施工阶段作临边防护用，在外墙装饰装修施工阶段作操作平台用，每层装修荷载2KN/m2，同时作业层数2层，施工总荷载4KN/m2，脚手架采用竹笆板，踢脚杆、栏杆和脚手片层层设置，纵向水平杆置于小横杆（横向水平杆）之上，建筑物结构型式为框架，用密目式安全立网全封闭脚手架。
主立杆沿竖轴线搭设到顶，辅立杆与主立杆之间的中心距不大于200mm，主、辅立杆中的一根用直角扣件与纵向水平杆连接，每步架内双管立杆的两根立杆用不少于2只旋转扣件连接；小横杆（横向水平杆）设于双立杆之间，相邻步架的小横杆分别与双管立杆中的主、副立杆用直角扣件连接。构造图如下：

施工地区基本风压500N/m2，城市郊区，地面粗糙度为B类。
φ48×3.5钢管特性：截面积A＝489mm2，截面模量W＝5080mm3，回转半径i＝15.8mm，每米重标准值38.4N/m，抗弯强度设计值f＝205N/mm2。
各种构配件自重标准值：竹笆板84N/m2，对接扣件18.4N/个，直角扣件13.2N/个，密目式安全立网5N/m2（密目式安全立网按1.8×6m网重30N计算，即30/（1.8×6）＝2.78N/m2，考虑到安全网上可能存留一些建筑杂物，取5N/m2计算）。
施工荷载2KN/m2×2＝4000N/m2，基本风压Wo＝500N/m2
（1）主立杆稳定性
①双管立杆脚手架每米立杆结构自重标准值gk＇计算
单管立杆双排钢管脚手架每米立杆结构自重标准值0.1161KN/m（查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001附录A表-1）。
副立杆每步与纵向水平杆相交处用直角扣件扣牢，每6m用对接扣件扣牢，增加的副立杆每米自重为（13.2+38.4×1.8+1.8/6×18.4）/1.8＝48.8N/m＝0.0488KN/m。
gk＇＝0.1161+0.0488＝0.1649KN/m
②主立杆结构自重标准值NG1K
主、副立杆荷载分配：主、副立杆分别承担脚手架结构自重的65％、35％，活荷载均由主立杆承受。
NG1K＝【（46.95-24）×0.1161+0.1649×24】×65％＝4.30KN
③主立杆构配件自重标准值NG2K
双管立杆24m和单管立杆22.95m分别折合成层数24/1.8＝13层，22.95/1.8＝13层
NG2K＝【（0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×24×0.005）+（0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×22.95×0.005）】×65％＝4.19KN，式中4为外立杆两道栏杆、一道踢脚杆和一道竹笆板支承杆的钢管根数和。
④密目式安全立网双管立杆双排钢管脚手架挡风系数φ
36m以下敞开式双管立杆脚手架挡风系数φ2＝1.2An2/（la·h）＝1.2（la+2h+0.325la·h）·d/（la·h）＝1.2（1.2+2×1.8+0.325×1.2×1.8）×0.048/（1.2×1.8）＝0.1467
密目式安全立网网目密度2300目/100cm2，每目孔隙面积约为Ao＝1.3mm2，安全立网挡风系数φ1＝1.2（10000-2300×1.3）/10000＝0.841
φ＝φ1+φ2-φ1·φ2/1.2＝0.841+0.1467-0.841×0.1467/1.2＝0.8849
⑤验算长细比
k＝1，μ＝1.5，λ＝lo/i＝kμh/i＝1×1.5×1800/15.8＝171＜[λ]＝210，可
k＝1.55，μ＝1.5，λ＝lo/i＝kμh/i＝1.55×1.5×1800/15.8＝197.4，φ＝0.185
⑥风荷载设计值产生的弯距Mw
场区粗糙度B类，场面处风压高度变化系数μz＝1，风荷载体型系数μs＝1.3φ＝1.3×0.8849＝1.15
Mw＝0.85×1.4×（0.7×1×1.15×0.5）×1.2×1.82×0.1＝0.186KN·m
⑦主立杆稳定性