雙管立桿雙排鋼管腳手架在工程中的應(yīng)用隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，全國各大、中、小城城市興建了越來越多的高層建筑，高層建筑成為城市建設(shè)的主流。在工程施工中，單管落地式雙排鋼管腳手架因容許搭設(shè)高度的限制，不能滿足施工的要求。例如，浙江臺(tái)州地區(qū)，基本風(fēng)壓500N/m2，當(dāng)施工場(chǎng)地為地城市郊區(qū)，地面粗糙度為B類，立桿縱距1.5m，立桿橫距1.05m，步距1.8m，連墻件豎向間距×水平間距＝層高×4.5m，竹笆板腳手板層層鋪設(shè)，踢腳桿、欄桿層層設(shè)置，外側(cè)用密目式安全立網(wǎng)全封閉的外腳手架（作為在結(jié)構(gòu)主體施工階段作臨邊防護(hù)用、在外墻裝飾裝修施工階段作操作平臺(tái)用，每層裝修荷載2KN/m2，同時(shí)作業(yè)層數(shù)2層），腳手架架體搭設(shè)高度大約在28m至29m之間，不超過30m。這時(shí)，除可采取分段懸挑或卸載措施外，還有一種有效的方法，就是采用雙管立桿，工程實(shí)踐證明，架體高度在一定范圍內(nèi)（50m以內(nèi)）時(shí)是安全的，滿足工程施工要求。當(dāng)腳手板采用竹笆板時(shí)，雙管立桿腳手架構(gòu)造作法如下。一、雙管立桿體系采用橫桿混合承重方式，內(nèi)部大橫桿與小橫桿用直角扣件（或旋轉(zhuǎn)扣件）連接，小橫桿用直角扣件與與雙管立桿中的一根立桿（被連接的立桿稱為主立桿，另一根稱為副立桿），兩側(cè)大橫桿都用直角扣件與雙管立桿的兩根立桿連接。橫桿混合承重方式受力分析：腳手板和施工荷載大部分由小橫桿承擔(dān)，小橫桿把荷載傳給立桿，傳力直接，但小橫桿只與其中一根立桿（主立桿）連接，所以本步架內(nèi)的荷載絕大部分由主立桿承受，副立桿受力很小，傳力不均衡，對(duì)此作如下改進(jìn):相鄰步架的小橫桿分別與雙管立桿中的為主、副立桿用直角扣件連接，這樣，兩根立桿在總體上受荷均衡。二、上部單立桿與雙管立桿的連接有兩種方式：對(duì)接式和搭接式。對(duì)接式：?jiǎn)瘟U與雙管立桿中的主立桿用直角扣件連接（也就是雙管立桿中的主立桿沿豎軸線搭設(shè)到頂）。搭接式：上部單立桿與下部雙管立桿的兩根立桿用不少于3只旋轉(zhuǎn)扣件搭接。對(duì)接式受力分析：對(duì)接式上部單立桿把荷載先傳給雙管立桿中的主立桿。傳力不均衡，為使傳力均衡合理，改進(jìn)如下：每步架內(nèi)雙管立桿的兩根立桿用不少于2只旋轉(zhuǎn)扣件連接（這樣兩根立桿便可以共同工作）。由于旋轉(zhuǎn)扣件長(zhǎng)度的限制，雙管立桿中的為主、副立桿只能有一根與大橫桿（縱向水平桿）用直角扣件連接。搭接式受力分析：上部單立桿傳來的荷載由下部雙管立桿中的主、副立桿平均分擔(dān)。受力均衡，但上下立桿采用旋轉(zhuǎn)扣件搭接，旋轉(zhuǎn)扣件抗滑承載力?。ㄐD(zhuǎn)扣件抗滑承載力極限值10KN，設(shè)計(jì)值8KN），可靠性和安全性差。實(shí)際施工中，最常用的是橫桿混合承重方式和對(duì)接式的雙管立桿構(gòu)造。以下是一個(gè)雙管立桿腳手架設(shè)計(jì)的實(shí)例。雙管立桿腳手架設(shè)計(jì)實(shí)例一工程采用雙管立桿雙排鋼管腳手架，搭設(shè)高度46.95M，具體搭設(shè)如下：架體下部36m（標(biāo)高-0.300至+35.700）為雙管立桿，上部10.95m為單管立桿，立桿縱距l(xiāng)a＝1.2m，立桿橫距1.05m，步距1.8m，連墻件豎向間距×水平間距＝層高×3.6m，鋼管外徑與壁厚φ48×3.5，該架體在結(jié)構(gòu)主體施工階段作臨邊防護(hù)用，在外墻裝飾裝修施工階段作操作平臺(tái)用，每層裝修荷載2KN/m2，同時(shí)作業(yè)層數(shù)2層，施工總荷載4KN/m2，腳手架采用竹笆板，踢腳桿、欄桿和腳手片層層設(shè)置，縱向水平桿置于小橫桿（橫向水平桿）之上，建筑物結(jié)構(gòu)型式為框架，用密目式安全立網(wǎng)全封閉腳手架。主立桿沿豎軸線搭設(shè)到頂，輔立桿與主立桿之間的中心距不大于200mm，主、輔立桿中的一根用直角扣件與縱向水平桿連接，每步架內(nèi)雙管立桿的兩根立桿用不少于2只旋轉(zhuǎn)扣件連接；小橫桿（橫向水平桿）設(shè)于雙立桿之間，相鄰步架的小橫桿分別與雙管立桿中的主、副立桿用直角扣件連接。構(gòu)造圖如下：施工地區(qū)基本風(fēng)壓500N/m2，城市郊區(qū)，地面粗糙度為B類。φ48×3.5鋼管特性：截面積A＝489mm2，截面模量W＝5080mm3，回轉(zhuǎn)半徑i＝15.8mm，每米重標(biāo)準(zhǔn)值38.4N/m，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f＝205N/mm2。各種構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值：竹笆板84N/m2，對(duì)接扣件18.4N/個(gè)，直角扣件13.2N/個(gè)，密目式安全立網(wǎng)5N/m2（密目式安全立網(wǎng)按1.8×6m網(wǎng)重30N計(jì)算，即30/（1.8×6）＝2.78N/m2，考慮到安全網(wǎng)上可能存留一些建筑雜物，取5N/m2計(jì)算）。施工荷載2KN/m2×2＝4000N/m2，基本風(fēng)壓Wo＝500N/m2（1）主立桿穩(wěn)定性①雙管立桿腳手架每米立桿結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值gk＇計(jì)算單管立桿雙排鋼管腳手架每米立桿結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值0.1161KN/m（查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2001附錄A表-1）。副立桿每步與縱向水平桿相交處用直角扣件扣牢，每6m用對(duì)接扣件扣牢，增加的副立桿每米自重為（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/m②主立桿結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值NG1K主、副立桿荷載分配：主、副立桿分別承擔(dān)腳手架結(jié)構(gòu)自重的65％、35％，活荷載均由主立桿承受。NG1K＝【（46.95-24）×0.1161+0.1649×24】×65％＝4.30KN③主立桿構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值NG2K雙管立桿24m和單管立桿22.95m分別折合成層數(shù)24/1.8＝13層，22.95/1.8＝13層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為外立桿兩道欄桿、一道踢腳桿和一道竹笆板支承桿的鋼管根數(shù)和。④密目式安全立網(wǎng)雙管立桿雙排鋼管腳手架擋風(fēng)系數(shù)φ36m以下敞開式雙管立桿腳手架擋風(fēng)系數(shù)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密目式安全立網(wǎng)網(wǎng)目密度2300目/100cm2，每目孔隙面積約為Ao＝1.3mm2，安全立網(wǎng)擋風(fēng)系數(shù)φ1＝1.2（10000-2300×1.3）/10000＝0.841φ＝φ1+φ2-φ1·φ2×0.1467/1.2＝0.8849⑤驗(yàn)算長(zhǎng)細(xì)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＝0.185⑥風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎距Mw場(chǎng)區(qū)粗糙度B類，場(chǎng)面處風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz＝1，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs＝1.3φ＝1.3×0.8849＝1.15Mw＝0.85×1.4×（0.7×1×1.15×0.5）×1.2×1.82×0.1＝0.186KN·m⑦主立桿穩(wěn)定性組合風(fēng)荷載時(shí)：立桿段軸向力設(shè)計(jì)值N＝[1.2×（4.30+4.19）+0.85×1.4×0.5×1.05×1.2×4]×1000＝13187NN/（φA）+Mw/W＝13187/（0.185×489）+0.186×1000000/5080＝182N/mm2＜205N/mm2，滿足要求不組合風(fēng)荷載時(shí)：立桿段軸向力設(shè)計(jì)值N＝[1.2×（4.30+4.19）+1.4×0.5×1.05×1.2×4]×1000＝13716NN/（φA）＝13716/（0.185×489）＝152N/mm2＜205N/mm2，滿足要求（2）單管立桿（上部22.9595m高部分）穩(wěn)定性①風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎距Mw敞開式鋼管腳手架擋風(fēng)系數(shù)φ2＝0.099（查JGJ130-2001附錄A表A-3），密目式安全立網(wǎng)全封閉腳手架擋風(fēng)系數(shù)φ＝φ1+φ2-φ1·φ2/1.2＝0.841+0.099-0.841×0.099/1.2＝0.871，腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)μs＝1.3φ＝1.3×0.871＝1.132離地24m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz＝1.3風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk＝0.7×1.3×1.132×500＝515N/m2Mw＝0.85×1.4Wk·la·h2/10＝0.85×1.4×515×1.2×1.82/10＝238N·m②腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值NG1KNG1K＝0.1161×22.95＝2.66KN③構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值NG2KNG2K＝0.5×1.05×1.2×0.084×13+0.0384×1.2×4×13+1.2×22.95×0.005＝3.22KN④立桿穩(wěn)定性組合風(fēng)荷載時(shí)：立桿段軸向力設(shè)計(jì)值N＝1.2×（2.66+3.22）+0.85×1.4×0.5×1.05×1.2×4＝10KNN/（φA）+Mw/W＝10×1000/（0.185×489）+238×1000/5080＝157.4N/mm2＜205N/mm2，滿足要求不組合風(fēng)荷載時(shí)：立桿段軸向力設(shè)計(jì)值N＝1.2×（2.66+3.22）+1.4×0.5×1.05×1.2×4＝10.58KNN/（φA）＝10.58×1000/（0.185×489）＝117N/mm2＜205N/mm2，滿足要求（3）連墻件離46.95m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz＝1.64，風(fēng)荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計(jì)值Nw＝1.4×0.7×1.64×1.132×500×2.9×3.6＝9497N，連墻件軸向力設(shè)計(jì)值N＝Nw+No＝9497+5000＝14497N連墻件φ48×3.5鋼管計(jì)算長(zhǎng)度取1000+200+120＝1320，λ＝1320/15.8＝84，查JGJ130-2001附錄C，得穩(wěn)定系數(shù)φ＝0.698N/（φA）＝14497/（0.698×489）＝42.5N/mm2＜205N/mm2，連墻件穩(wěn)定性滿足要求連墻件采用一根φ48×3.5鋼管與預(yù)埋在砼梁板結(jié)構(gòu)中的短鋼管用直角扣件連接外，兩邊各加一只直角扣件于連墻件鋼管上與之頂緊，提高扣件的抗滑承載力，扣件抗滑承載力按2只計(jì)算，N＝14.497KN＜8×2＝16KN，扣件抗滑承載力滿足要求。（4）地基承載力基坑四周分層回填夯實(shí)后澆筑150mmC15砼，作為架體立桿基礎(chǔ)，桿底墊寬200mm，厚50mm木板，可滿足施工要求，計(jì)算過程略。上述計(jì)算中，取主立桿承受荷載的65%時(shí)安全的，理由見下。雙立桿腳手架試驗(yàn)結(jié)果表明：1.用這種方式搭設(shè)高腳手架在一定范圍內(nèi)是可行的，它在構(gòu)造上比懸挑腳手架簡(jiǎn)單；2.雙管立桿腳手架的破壞特征（試驗(yàn)），均是上部單立桿失穩(wěn)