扣件式钢管外脚手架钢筋焊接式连墙件的设计与施工 摘要:为了减少建筑施工时在建筑物外墙遗留的脚手眼,杜绝外墙渗水、开裂等质量通病,提高外脚手架的施工效率,确保扣件式钢管外脚手架的安全使用,结合建筑施工的实际情况,设计出一种在建筑物四周混凝土构件内预埋普通钢筋,并与脚手架横向短钢管焊接成整体的连墙件施工方法。 关键词:脚手架;焊接;连墙件 Abstract: in order to reduce construction in building external wall left foot hand-eye, put an end to exterior wall water penetration, cracking and other quality problems, improve the scaffold construction efficiency, ensure fastener type steel pipe scaffold outside the safe use of the construction, combined with the actual situation, design a building around in concrete component in embedded ordinary reinforced, and with the scaffold lateral short steel pipe welding into overall even wall a construction method. Keywords: scaffold; Welding; Even the wall a 中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012) 1、前言 建筑外脚手架作为施工阶段综合生产设施,它的安全、经济、实用还有较多需要完善和提高的方面。连墙件是外脚手架的重要组成部分,其较普遍的做法是采用预埋钢板、预埋钢管、钢管抱箍等连接方式,传统做法费时费力,还较容易造成外墙渗水、开裂等质量通病,安全管理过程中投入的人财物较大。近四年时间,通过理论计算和施工过程实践检验,调查研究并参考相关标准规范,最终在一线管理人员和生产工人共同努力,总结出一种新型的外脚手架连墙件的施工方法,取得了良好的综合效益。 2、与传统做法相比的优缺点 2.1、预埋钢板连墙件的做法,从预埋到焊接固定,要经过钢板下料切割、焊接锚筋、预埋固定、与小横杆焊接、切割拆除等多个施工步骤,费时费力,成本较高,但安全性很好。预埋钢管的做法,要从钢管下料切割、预埋固定、用扣件与小横杆连接拧紧等步骤,该方式预埋在边梁内,容易照成工程质量隐患,并且后期拆除时也较困难,但成本较低,安全性较好。钢管抱箍的做法,从施工到拆除,操作简便、灵活,但在外墙墙体会遗留较多的脚手眼,很容易产生外墙工程质量缺陷。 2.2、钢筋焊接式连墙件解决了上述方法的缺点,保留了上述方法的优点,可用于砖混、框架、剪力墙结构低层、高层建筑物,技术经济优势明显,具体包括以下几个方面: (1)、该连墙件从设置到拆除,施工简便。连墙件钢筋可利用结构钢筋在加工过程中剩余的材料,钢管可利用以往工程遗留下来的材料,人机材节约费用82%左右。 (2)、该连墙件的设计布局和数量不会受结构外型的影响,对脚手架横向约束起到重要作用,使脚手架安全系数更高。 (3)、该连墙件施工工序少,工期节省时间75%左右,不宜受人为随意拆改或破坏,一劳永逸,外脚手架安全易管控。 (4)、与连墙件传统做法相比,在外墙上不会遗留大口径脚手眼,减少填补脚手眼的工程量, 因脚手眼填补不密实造成外墙漏水、开裂等缺陷的概率大大降低,并且方便外墙装饰施工。 3、焊接式连墙件的基本做法 在建筑混凝土边缘结构构件预埋Q235ф8预埋钢筋作为连接件,混凝土凝固后与外脚手架连接的横向短钢管焊接,横向短钢管顶紧外墙结构构件表面,最终形成安全稳定的附墙结构,待脚手架拆除时用钢钳或无齿锯截断钢筋即可。 4、焊接式连墙件的操作步骤及要求 4.1、脚手架焊接式连墙件施工工艺流程为: 4.2、脚手架施工示意图如下: 4.3、连墙件大样图: 4.4、工艺操作要点: 4.4.1、在浇筑结构楼层混凝土之前需将不小于ф8钢筋连墙件预埋入梁、墙或柱等构件,钢筋长度400~500mm,锚固长度不小于250mm,锚入端带180°弯勾。连墙件间距为两步三跨,并且不得大于16㎡。 4.4.2、按照既定脚手架搭设方案进行施工,每段脚手架搭设高度不超过24m,搭建时架体的纵距还要根据外墙实际状况及连墙件位置作适当调整,但最大距离不得超过设计值。 4.4.3、当结构混凝土强度超过50%,并且边缘构件外侧模板已拆除方可进行连墙件的施工。 4.4.4、短钢管一端与外架扣件连接,节点处用双扣件固定,另一端可顶住外墙表面间距不超过50mm。 4.4.5、预埋连墙钢筋与短钢管在焊接时,应按照结构钢筋焊接操作规程进行作业,焊缝长度、焊缝厚度等必须达到钢结构焊接规范要求。焊接完成后,横向短钢管与外墙表面的空隙用木楔打紧。 4.4.6、外脚手架连墙件与上一步架的距离不能超过两步。外架拆除时,露出外墙结构面的连墙钢筋用无齿锯或钢筋钳割除,钢筋距面层不小于20mm,然后即时用少量防水砂浆将该部位抹平。 5、焊接式连墙件力学计算 连墙件的形式是采用钢筋和短钢管相组合的方式,验算钢筋所受到的轴向力、扣件的抗滑力和焊接强度,连墙件计算长度为50cm。 5.1连墙件的轴向力计算值按照下式计算: Nl = Nlw + No=11.38kN+5 kN =16.38 kN 其中: Nw —— 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),应按照下式计算: Nlw = 1.4 ×Wk × Aw=1.4×0.508×16=11.38kN Wk —— 风荷载标准值,按照下式计算 其中W0 —— 基本风压(kN/m2),参照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:W0 = 0.65 kN/m2(按山东威海地区计算) Uz —— 风荷载高度变化系数,参照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:Uz = 0.93 Us —— 风荷载体型系数:Us = 1.2(按当地不利地形取值) 经计算得到:风荷载标准值Wk = 0.7×0.93×1.2×0.65= 0.508kN/m2。 Aw—— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积, Aw =3.6×4.2= 15.12m2,按照16m2计算。 No —— 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按照双排架取5kN Nf——连墙件轴向力设计值,按照ф8钢筋抗拉强度计算,取18.6kN。 结论:Nf>Nl,连墙件钢筋满足设计要求! 5.2扣件抗滑力计算 经过计算得到 连墙件受到的轴向力为16.38kN,大于直角扣件的抗滑力8kN,不满足要求。因此,短钢管与小横杆连接时,必须采用双扣件连接。 5.3焊缝强度计算(参照《钢结构设计规范》GB50017-2003) ——焊缝剪应力 ——焊缝抗剪强度,125N/mm2 K、L——焊缝最小计算宽度5mm,焊缝计算长度80mm =125×0.7×5×80=35kN>Nl ,焊缝强度满足要求。 6、单位架体所需准备的相关材料与设备 7、质量要求 7.1、材料质量 7.1.1、钢管:采用外径48mm,壁厚≮3.0mm的3号钢焊接钢管,壁厚不得小于3.0mm,每根钢管的最大其化学成份与机械性能符合国家标准《碳素结构钢》(GB/T700-2006)中Q235-A的要求。立杆、纵向水平杆(大横杆)的钢管长度为2m、4 m、 6m三中规格,横向水平杆(小横杆)为2.0m。钢管应涂防锈漆。各种钢管端部在1.5m长范围内允许偏差小于5mm,水平杆、斜杆允许偏差小于30mm。 7.1.2、扣件:应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831-2006)的规定。扣件不能有裂纹、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷。扣件与钢管的贴合面要接触良好,扣件夹紧钢管时,开口处的最小距离要小于5mm。扣件在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时,不得发生破坏或滑丝。 7.1.3、脚手板:采用厚为50mm的杉木或松木切割而成,其材质应符合现行国家标准《木结构设计规范》(GB50005-2003)中Ⅱ级的规定,脚手板宽度为300mm,长度为4米。 7.1.4、连墙钢筋:应符合国家现行标准《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》(GB 1499.1-2008)的规定,进场钢筋须有出厂合格证,材料备案证和材料复试报告。 7.2、施工质量 7.2.1、横向间距允许搭设偏差±20mm,纵向间距允许搭设偏差50mm,立杆总高度垂直度允许搭设偏差±10 cm。采用经纬仪或吊线和钢卷尺检查 7.2.2、垫板往上20cm处,设置扫地杆,扫地杆采用对接接头。扫地杆在端头与立杆交接处伸出扣件长度不小于10cm。采用钢卷尺检查 7.2.3、纵向水平杆全长高差不超过±20cm,横向水平杆高差不超过±10cm。采用水平仪和钢卷尺检查。 7.2.4、两相邻立杆接头在高度方向错开的距离不应小于500mm,各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3,连墙杆距主节点不得大于300mm,超过的应适当增加拉节点数量。采用钢卷尺检查。 7.2.5、扣件螺栓拧紧扭力矩在40~65N·m,采用扭力扳手检查。 7.2.6、该工法应严格控制连墙件焊接质量,安全员、质检员应重点监督,焊工应是专业人员,持证上岗。连墙件钢筋采用电弧搭接焊,焊条型号采用E4303,焊缝厚度不小于5mm,焊缝宽度不小于10mm。接头区域不得有裂纹,焊缝表面不得有凹陷或焊瘤。采用游标卡尺和目测检查 8、职业健康、安全及环保要求 8.1、作业层每1平方米架面上施工荷载不得超过以下规定值,结构脚手架300kg/m2;装修脚手架200kg/m2。 8.2、在架板上堆放的标准砖不得多于单排立码3层,砂浆和容器总重不得大于150kg;施工设备单重不得大于100kg,使用人力在架上般运和安装的构件的自重不得大于250kg。 8.3、搭设过程中划出工作标志区,禁止行人进人、统一指挥、上下呼应、动作协调指挥下作业。 8.4、技术人员严格按外脚手架搭设(拆除)施工方案对架子工进行现场和书面安全交底。 8.5、登高作业人员必须持有特种作业人员上岗证,施工人员严禁凌空投掷杆件、物料、扣件及其他物品,材料、工具用滑轮和绳索运输,不得乱扔。使用的工具要放在工具袋内,防止掉落伤人;登高要穿防滑鞋,袖口及裤口要扎紧。 8.6、检查脚手架所用构配件是否有缺陷,否则不能使用,对接扣件的开口应朝向架子的内侧,螺栓朝上,直角扣件的开口不得朝下,以确保安全,连墙件和剪刀撑应及时设置,不得滞后超过两步。 8.7、开始搭设立杆时,应每隔6跨设置一根临时抛撑,直至连墙件安装稳定后,方可根据情况拆除。 8.8、安全网应用尼龙绳绑扎牢固,脚手板两端用镀锌铁丝箍两道,脚手板按照设计层数铺设完后用铁丝与钢管帮扎牢固。 8.9、连墙件在施焊之前应将作业平台、消防器材、防火设施准备好,周围杂物清理干净,焊接时有专人进行看护,作业工人向有关管理人员申请动火令,批准后方可作业,防止火星和切割物溅落引燃可燃物,严防火灾事故的发生。 8.10、施工时出现雨、雪及六级以上大风天气严禁进行脚手架搭设、连墙杆焊接、拆除等工作; 8.11、脚手架应及时制作连墙件,确保架体稳定。架子工应有专人负责对扣件是否松动、是否符合设计要求进行自检,焊接质量应报项目质检员进行检查,同时,要重视脚手架后期维护工作。 8.12、在作业中,禁止随意拆除脚手架的基本构架杆件、整体性杆件、连续加固件和连墙件。确因操作要求需要临时拆除时,必须经主管人员同意,采取相应弥补措施,并在作业完毕后,及时予以恢复。 8.13、脚手架堆放场做到整洁、摆放合理、专人保管,钢管派专人涂刷安全色,新、旧扣件要及时保养,采取措施防止机油污染土壤和地面。 8.14、运至地面的材料应按指定地点随拆随运,分类堆放,当天拆当天清,拆下的扣件和铁丝要集中回收处理。应随时整理、检查,按品种、分规格堆放整齐,妥善保管。整理钢管和扣件时要尽量轻拿轻放,防止噪音污染。 8.15、焊接作业时,施工人员要戴好绝缘手套、焊工专用面罩。要设置警示标志,防止作业时对人身体和眼睛造成伤害。 9、经济效益分析 焊接式连墙件施工工法与传统连墙件施工方法(钢管和钢板相结合的方法)优点在于能较好的充分利用施工现场的现有资源,节约材料和能源,施工简便,工序少,工人劳动强度低,两种方法成本和工期的对比见下表: 10、工程应用的使用效果 我公司在山东威海多个住宅小区高层建筑施工外脚手架采用了焊接式连墙件,使用面积达到20万余平方米,在施工过程中没有出现架体变形、失稳等事故隐患,并经受住了多次六级以上大风的考验,未出现任何安全事故,外墙没有出现在拉节点处渗水、开裂等质量通病的现象。