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摘要:随着近几年,国内的建筑工程施工中,出现了越来越多新型的脚手架系统。通过技术人员对于包括传统脚手架与新型脚手架的各类脚手架的各项指标的对比,研究发现,附着式升降脚手架在多个方面具有其他脚手架无可匹敌的优势,也因此越来越广泛的被运用于国内外超高层的建筑工程中:首先它的架体外形就比较美观,也更加防火耐用、其次维护和保养起来更加简便,安装与拆卸也更加方便、重要的是,它不仅能够有效得节约工程成本、因为其可以有效避免高空散装散拆的坠物隐患,也为爬架平台作业打造了一个更具人性化的工作环境。
关键词:附着式升降脚手架;荷载计算;结构模型;竖向主框架;水平支承桁架
伴随着国民生活水平的提高,建筑业的发展迎来了欣欣向荣的美好局面。特别是包括万科、万达、绿城等国内知名的房地产开放商在内的地产品牌,国内外超高层建筑产品不断涌现。对建筑产品数量需求的增多,对建筑品质量要求的提高,导致国内出现了越来越多新型的脚手架系统。虽然,脚手架工程只是在工程建造的过程中,临时性在建筑物外搭建的临时结构,后期会进行拆除,但是就建筑工程的施工而言,它的存在是不容小觑的。不仅能够直接影响工程进度工期,其专业的使用也能够有效提升经济效益。
一、附着式脚手架的使用优势
与悬挑式脚手架相比,附着式升降脚手架最大的优点就是,后者的安全性较于前者,优势明显。对比传统的“木、竹、钢管”材料的脚手架,新型的脚手架材料添加了铝合金板和钢板等。类似偏心、受力不均勾、钢丝绳的伸长率、固接端断丝等等,附着式升降脚架并不存在这些问题,而且因为新型附着式脚手架的施工工艺也在逐渐成熟,现在正在越来越广泛得运用到了建筑工程,特别是超高层的建筑工程之中。
(一)对于施工过程的成本控制
尽管在工程施工伊始,一次性投入租赁费较大,但是新型附着式升降脚架能够在地面上完成快速得组装拼接,而且还能够实现模块式框架化的吊装拆除,有效的加快了建筑工程的施工进度,从而节约了大量的人力物力财力,所以说从总体成本的控制上来看,使用费用还是远远低于悬挑式脚手架的。
(二)施工的安全系数大大提高
因为其外立面防护网和走道板均釆用的是钢质材料模块化拼装,而且走道板、防护翻板采用防滑花纹钢板,所以附着式升降脚手架具备经久耐用、防火绝燃、高强度耐冲击的特点;同时它采用中心提升,工人在作业中升降更加稳定、安全性也大大得受到改善,所以该体系具备绝对的安全优势;提升动力设备安装在平台走道下面,能够在后期作业当中与爬架平台进行同步的升降,不再需要周转,不仅能够有效得消除了因搬运重件产生的安全隐患,同时也大大减少了因搬运对提升机产生的损坏,内挑加、宽走道板组合简单、强度高,尤其适用于超高楼层大型建筑的外墙施工防护。
二、附着式升降脚手架体系的结构分析
本文对新型附着式升降脚手架进行结构受力计算,得出优化后附着式升降脚手架的设计方案,对一些构造进行改进。从附着式升降脚手架各个部位的设计到特殊关键部位的处理,本文都进行了深入阐述,过程中,作者重点考虑了附着式升降脚手架支撑体系受力、节点连接方式等等,以进一步优化新型附着式升降脚手架的结构构造,所总结的计算方法可为其他形式新型附着式升降脚手架的结构计算提供参考,使其在工程应用中更安全、更便捷,该研究成果在国内建筑的施工中具有广泛的应用价值。
附着式升降脚手架是龙骨板、挡脚板、冲孔网、电缆、电控柜、电崩卢组成等多个部件组成的一个体系,具体来说,它的构成,主要有以下的几个部分,竖向主框架、架体立杆、同步升降控制系统、水平支承桁架以及附墙支座。具体来讲,附墙支座会包括顶撑和导座等部件,升降机构中包括吊挂梁、提升支座、电动葫芦、滑轮组等部件,同时附着式升降脚手架还必须配备必要的安全保护装置,包含安全网、脚手板、防倾覆装置、防坠落装置等。
(一)针对水平支承桁架内外排受力分析的探讨
通常,我们会选取附着式升降脚手架的水平桁架其中等截面、等跨五跨连续梁作为针对脚手架的计算力学模型。
将自重荷载、施工荷载单独施加到五跨连续梁上,分别计算其产生的弯矩、剪力,再按“概率极限状态法”进行组合,求出各工况的结构应力,从中选取应力最大的一跨进行计算。
(二)关于竖向主框架计算的探讨
部分情况下,我们会采用手算的计算方式,计算结构简单的脚手架的结构。但是,由于手算会导致比较大的误差,所以采用软件建模,但是要注意的是,所建的模型必须与实际情况相符,不能差距太大。
我们在分析升降脚手架时,会涉及到它的结构受力时的约束点,它一般是指每个机位与建筑物之间的拉结点,根据情况的不同,还可能包括,吊拉杆支撑点、钢丝绳的提升点、临时支撑点等,这要根据架子的构造及工况不同。
关于竖向主框架的荷载布置,通常情况下,我们会求出荷载作用下的上下导轨作用反力。但是由于现在很多升降脚手架的导轨的段与段之间都通过连接达到一根导轨的效果,所以我们只能另辟蹊径,进一步将荷载细化,从而达到更精确的计算效果,即为前面提到过的,采用软件建模的方式。建模过程中,必须注意的是,自重荷载、风荷载、以及施工荷载,必须如下图所示中,分别施加在竖向主框架的内外立杆上。
(三)关于附着式升降架整体变形分析
为了进一步了解附着式升降脚手架在施工过程中的性能,并且妥善得确保其安全性,我们会通过有限元软件对升降脚手架的变形趋势进行分析。
分析整体变形趋势,内立杆竖向变形大于外立杆,同时竖向主框架的上部呈现外倾状态,下部呈现内倾状态。进一步分析其原因,是外立杆有整体钢板网的拉结作用,而内立杆因为是单独构件,彼此无拉结,竖向主框架因为荷载偏心,顶部“外拉”,底部“内压”。
所以我们可以得出结论,为了保障今后的新型附着式升降脚手架设计时,建议在上部外倾的位置设置拉杆,底部设顶墙杆件。
结语:
可以预见的是,未来,新型附着式升降脚手架会在越来越多的工程施工中应用,而且其结构形式,也会根据不同的建筑结构相应发生变化。但是归根究底,对于新型附着式升降脚手架的结构计算及工作原理却不会变。希望本文能为今后各式新型附着式升降脚手架的结构计算提供参考。
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