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多层混凝土结构改造中钢管扣件支撑架应用

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'学兔兔www.xuetutu.com江苏建筑��11年第1期(总第�39期)55多层混凝土结构改造中钢管扣件支撑架应用陈晓云1�张旭君2�徐良根21南京海外建筑工程有限公司�江苏南京210016�2华仁建设集团有限公司�江苏南京210007)�[摘要�某多层建筑改造中拟将一剪力墙井筒拆除�按常规该工程在拆改中应用型钢对悬臂部分作可靠支撑�但经综合分析�考虑到施工安全性�支撑的难度�工期�费用等因素�确定采用钢管扣件支撑方案�经工程实践�取得了较好的技术经济效益�[关键词�钢管扣件支撑架�机械冲击锤�振动影响�立杆可调底座�安全监察[中图分类号�TU755[文献标识码�B[文章编号�1005-6270�2011�01-0055-04A���������������������C�������������������������������������������-������C����������������CHENX���-���1ZHANGX�-���2XUL����-���2�1.N������O�������C�����������C�.,L��,N������J������210016C����;2.H�����C�����������G����C�.,L��,N������J������210007C�����A�������:A�����������������������������������������-��������������’����������������������.A�����������������������������������������,����������������������������������������������������������.C�������������������������������,�����������������������,�������������������������,���������������������������������������������������������������������������������������&����������������.��������:��������������������;����������������������;������������������;�����������������������������;�����������������1工程概况下搭设钢管扣件支撑架�为赶工期当6层�5层支撑架搭设某钢筋混凝土框架楼原设计为一高层公共建筑�含2完毕后�核心筒即从6层起向下�由机械冲击锤实施破碎拆层地下室�在底部6层结构完成后即停工成为一"烂尾楼"�除�为减小冲击锤剧烈振动对支撑及保留梁板部分结构的现拟将该楼经改造后作为大型超市用房�原楼中有一钢筋影响�在离支撑300��梁板处�由人工用风镐作修正拆混凝土核心筒(如图1)�拟将其破除后浇筑与周边楼层一除�待全部混凝土破碎拆除并清理完毕后�按常规由底层到致的楼面�形成整体的框架结构(如图2)�钢筋混凝土井筒屋面再搭设模板支架进行钢筋混凝土结构施工�拆除后�周边的梁板呈悬臂状�为此应在梁板端设置支撑�2支撑架设计计算经多个方案的比较�确定采用钢管扣件支撑架作梁板端反2.1荷载计算力承重支撑�以一个开间7.8�宽为计算单元�如表1�2.2支撑力反力计算计算由6层起�以结构7.8�一个开间作为计算单元�在悬臂梁板A端为钢管支撑排架立杆�另一端B为悬臂梁板根部�由于�轴为边轴线�其外为悬挑梁�且悬挑梁在核心筒拆除的过程中也逐步在拆除�故悬臂梁板A�B二端作简支状计算较为合理�偏于安全�并按拆除作业层�=63.46�N/�与拆除完成层(�0=45.24�N/�)求支撑反力�计算简图见图3�图1核心筒改造前平面图2改造后的平面[收稿日期���10�12�22施工步骤为�在核心筒周边1.8�处从6层起逐层向[作者简介�陈晓云�南京海外建筑工程有限公司�总工程师� 学兔兔www.xuetutu.com56江苏建筑��11年第1期(总第�39期)表1悬臂梁板计算荷载表荷载拆除作业层/��/�2拆除完成层/��/�2梁板自重(梁板折算厚17��)1.2�0.17�25�7.8=39.7839.78施工荷载1.4�2.0�7.8=21.841.4�0.5�7.8=5.46机械拆除中振动荷载(39.78+21.84)�3%=1.84/合计�=63.46��=45.24注��梁板自重�混凝土板厚14���梁400���700���故折算厚度取17����施工荷载�拆除作业层禁止混凝土碎碴堆载�考虑施工操作人员及运送砼碎碴小车作业�荷载取2��/�2�拆除完成层禁止堆载及闲人进入�仅允许安监人员进入�故取0.5��/�2��冲击锤拆除混凝土时�机械停于尚未拆除的核心筒内��机械振动荷载�按本工程冲击锤钎杆直径68���打击频率500次/���-900次/���(8.3H�-15H�)�冲击力70�����机械功率约为10��左右�按有关资料�本工程拆除作业引起竖向荷载约增加3%�影响半径约15���支撑架自重荷载�由于钢管扣件支撑架从顶到底为相同位置�故不参与梁板荷载计算�且数值甚小�故只作立杆设计承载力调整差值计算�12�63.46�5.52拆除作业层反力为��==192��A5图3支撑架反力计算简图12�45.24�5.5图4边排钢管支撑混凝土楼板抗冲切图2拆除完成层反力为��0==136.9��代入得�A5��=0.7�1.89�265�120=42071�(��)大于钢管立杆设计承载由于拆除作业层荷载192���仅在作业层发生�故支撑力35.4��反力荷载向下逐层传递时�应以拆除完成层荷载136.9��由于支撑架立杆在同一位置向下传递�对6层以下各进行叠加�层板的抗冲切有利的�其值大于6层�故不再验算�2�3单根钢管立杆设计承载力2�4钢管支撑架自重影响及立杆设计承载力调整按�建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规程�(JGJ130-立杆/�(含纵横拉结�垂直�水平剪刀撑�扣件等)折算2001)计算�支撑架构造最大步距为1.6��顶端纵横向拉结自重�距顶小于��0.3���=3.84��/��3�1.2=13.82��=0.13��/�支撑立杆计算长度��0=1.6�+2�0.3=2.2�式中�3为立杆与相关杆件之和的折算长度系数钢管�45�3.5�=4.89��2�=5.08��3�=1.58��1.2为相应配套的扣件重量系数�=3.84��/�支撑架由6层至地下室底板总高为40��最底层支撑22.2�10�==139.24�=0.353架自重荷载�1.581单根立杆设计承载力�=0.353�489�205=35386�=35.4��0.13��/��40��=2.6��2由于支撑立杆沿悬挑梁板A端布置�边排立杆承载力式中1/2系数是因支撑架立杆数是逐层向下增加的�尚应按�混凝土结构设计规范�(GB50010-2002)对板作抗底层立杆数最多�但并非每根立杆皆为40�高的自重�故冲切验算�取平均值�由此单根钢管立杆设计承载力调整为�按钢管支撑位置(见图4)在离板边第一排支撑立杆����=��2.6=35.4�2.6=32.8��/根其计算抗冲切面仅为中间立杆抗冲切面的1/2�2�5支撑架立杆(计算单元7.8�开间)各层数量计算按公式���=(0.7���+0.15���,�)����0由6层混凝土核心筒拆除后�悬臂梁板A端计算反力14545值按计算设置支撑架立杆数量�随着核心筒逐层叠加向下��=���+�(120�)�=265��222传递�现计算6层每一计算单元(7.8�宽)立杆配置数� 学兔兔www.xuetutu.com江苏建筑��11年第1期(总第�39期)57�按规范5.3.1�5.3.4条设计说明�虽然本次计算形式上�192��拆除作业层立杆��===5.85根取6根���32.8��/根是对单根立杆的稳定计算�但实质上是对支撑架整体稳定���1136.9��验算�故本方案支撑架局部及整体是稳定的�安全的�拆除完成层立杆��0===5.08根取5根6���32.8��/根�连墙杆设计由于拆除作业层�只允许逐层向下�在同一层内进行�因底层层高最大(10.1�)�支撑架计算单元杆数最多故任一层支撑架立杆数等于上一层立杆数(已包含一个施(36根)�所受支撑荷载最大�故验算底层连墙杆数量及布工层立杆数)加一个拆除完成层立杆数之和�置图�2�6各层支撑架立杆平面布置图�见图5支撑计算单元(7.8�开间)�竖向设计总荷载(压力)����=36�32.8=1180.8��按2%竖向总压力为压屈剪力值,即为连墙杆设计总轴向力,按连墙杆平面布置图(图6),侧立面(图7)�其支撑压屈剪力值��=1180.8�2%=23.6��图5钢管支撑架单元(7.8�)立杆�纵横拉接杆拉结构平面图2�7支撑架单元局部及整体稳定验算�连墙杆设计�支撑架单元局部及整体稳定验算�以底层为例(1-6层类同)由于该支撑架横向高宽比较大�类似脚手架形式�应加图6连墙杆平面布置图图7连墙侧立面图侧向连墙杆措施�设计计算按�建筑施工扣件钢管脚手架安每个连墙结点(指混凝土框架柱)汇交四肢直杆四肢斜杆,全技术规程�(���130-2001)�相当于脚手架二步二跨附墙,按各杆传递轴向力相等则有:立杆稳定验算�按图6(平面图)�图7(立面图)计算如��23.6每一直杆传递水平支撑轴向力为�1===2.95��88下�22立杆计算长度�0=����=1.155�=1.5�=0.94.85+1.4�4.85�0=1.155�1.5�0.9=1.56�每一斜杆传递水平支撑轴向力为�2=�1�=8�01.56�100长细比�===98.75.04�1.582.95�=3.06��4.85轴心受压稳定系数�=0.595采用48�3.5钢管作为连墙结点所有杆件连墙结构可立杆轴向力设计值�=�����=0.959�4.89�100�205=靠,安全采用直角扣件,其抗滑也满足要求�搭设也方便�59645�=59.6��3支撑架构造及质量安全监督管理此值大于本方案支撑架自重设计承载力���=32.8���3�1支撑架构造考虑到多层混凝土结构拆除作为支撑架�尚缺经验�故立杆(1)立杆平面布置各层平面布置图方案不再调整�偏于安全�立杆平面布置应与支撑反力设计计算要求一致�并由表2各层支撑立杆数层次6层5层4层3层2层1层底层立杆数计算值(根)6111621263136实际取值(根)12122424303036注��为使得各层立杆布置在施工时简化�偏于安全取两层一样��表中数据未包括构造立杆数��1层立杆数为30根与设计误差为3.2%�主要考虑平面布置合理�同时因设计过程中已有较多的安全因素储备�同时考虑立杆平面布置及构造合理� 学兔兔www.xuetutu.com58江苏建筑��11年第1期(总第�39期)表3钢管扣件体系与型钢体系支撑架技术经济比较表项目钢管扣件体系支撑架弄钢体系支撑架钢管扣件周转材料取用�运输�搭设�拆除简易方便�由于型钢支撑架应先搭设后拆除井筒混凝土�故本支撑架前期作悬挑梁板混凝土支撑架�后期现浇梁型钢材料运输�安装�拆除在楼层高度内进行�机施工可行性板混凝土支撑体系互为融合�依托�相应减少后期施械化作业难以发挥�后期拆除材料损失较大�周工混凝土的支撑工作量�转使用效果差�由6层起向下搭设速度快�施工工期决定于混凝土由6层起向下搭设�进度慢�搭设过程与混凝土核心井筒�破碎拆除速度�后浇混凝土支撑架搭设可工期井筒结构协调进度受一定影响�后期拆除速度也借用部份前期支撑架�钢管扣件体系�故总进度可在慢�总进度约在5个月内完成�4个月内完成�采用�203�8钢管从设计上最为合理�底层在主工程费用搭设支撑架主要材料(按图)约为�梁�次梁�悬臂端为双立管�在离地高5�处在纵(指直接费�48�3.5钢管116�向有型钢拉接�1-6层则在主梁�次梁端为单立用�不含工扣件26000只管��203�8钢管56��拉接型钢及立管上下铁件期等影响因可调支座1400只约4��合计60��素)使用期4个月�各项费用(含搭设�加工)约19.5万元各项费用(含搭拆人工�材料回收)约32.2万元�6层在同一位置向下逐层传递�有利于搭设操用�确保搭设质量�为简化计算�除底层外�每两层立杆布置相同�(2)在支撑梁内侧�增设一排构造性立杆�主要考虑可增加支撑架�侧向刚度并可保护支撑架�不会直接受到意外的撞击�(3)纵横向拉接水平钢管按1.3��1.6�步高布置(4)离按地面200��高设纵横向扫地杆�离顶楼为200��距离设纵横向连杆�以稳定立杆顶部支撑点�图8附墙水平杆变形示意(5)每一计算单元(7.8�)设一与楼层混凝土框架柱连4技术经济效果接稳定钢管桁架�综合比较如表3�(6)在支撑架四侧转角处及中间一个开间设置一组垂5结语直支撑架�在多层混凝土结构改造中�因部分结构拆除�而需临时(7)在底层�由于层高达10.1��故在相应垂直支撑架加固相关区段的梁板结构�待到结构改造完成后�再行回收位置处设置2道水平支撑架�临时加固的材料�这就是结构改造中常遇的型钢结构"托梁3.2质量安全监督管理换柱"方式�实际施工中甚为不便�且费用较高�本工程采用(1)材料�搭设支撑架的钢管�扣件其质量要求支撑架施工周转材料钢管扣件体系代替型钢"托梁换柱"取得了较体要求按�建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规程�好的效果�对施工中因振动破碎出现一些问题�则作了及时(���130-2001)验收�有效的措施�(2)由于钢管支撑受力计算模式为半刚性结点�为确保参考文献这一条件�应重点抽查扣件施工质量�其扣件螺栓扭紧力�1���50009-2001建筑结构荷载规范���.中国建筑工业出矩�以测力扳手进行抽测�其扭力矩以45����为合格�版社�2001.(3)本工程拆除采用冲击锤破碎混凝土�虽然功率较�2���50010-2002混凝土结构设计规范���.中国建筑工业小�但在其3�-5�范围内有感觉振动�故应检查�在���出版社�2002.轴处�由于该处结构外部为挑梁走道�刚度小�振动相应大��3����130-2001建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规程有个别螺栓底座有松动脱落现象�应及时进行调正����.中国建筑工业出版社�2001.(4)采用可调底座螺栓防松动装置�水平钢管支撑与柱�4���50040-96动力机器基础设计规范���.中国计划出版连接抱箍下落�连接拉杆变弯(如图8)�此情况在6层破碎社�1997.拆除混凝土结构时发生后�及时作了将水平支撑改为桁架�5����147-2004建筑拆除工程安全技术规范���.中国建筑式如图6�图7�确保了水平支撑可靠传力和支撑架体稳定�工业出版社�2004.'