三新应用 ｈｒｅｅ Ｎｅｗ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ１３ 第３０卷２０１２年第２期 高空钢管扣件式移动脚手架的设计与施工 姜博昱 （江苏南通三建集团有限公司，江苏＂￣ｆ－Ｉ ２２６１００） 【摘要】拜耳医药保健有限公司工厂扩建项目工程３号高架库房，建筑面积２４１８ｍ２，建筑高度２０．８ｍ，２４ｍ单跨门式钢结 构，伊通砌块砌体围护结构，由于工期比较紧，跨度大，单层净空高，且施工面积大，项目部设计了钢管扣件式移动脚手架，其具 有就地取材，装拆方便、组合灵活、方便施工、安全可靠和经济实用等优点。 【关键词Ｊ移动 ４轮地牛；底盘；钢管；扣件；平台；高空 【中图分类号】ＴＵ７３１．２ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１６７１—３７０２（２０１２）０２—００７２—０４ Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｓｔｅｅｌ Ｆａｓｔｅｎｅｒ Ｔｙｐｅ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｃａｆｆｏｌｄ ＪＩＡＮＧ Ｂｏ－ｙｕ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｔｏｎｇ Ｎｏ．３ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，２２６１００ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｈａｉｍｅｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｙｅｒ Ｈｅａｈｈｅａｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ ｆａｃｔｏｒｙ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ ３＃ｅｌｅｖａｔｅｄ ｗａｒｅｈｏｕｓｅ．３＃ｅｌｅｖａｔｅｄ ｌｉｂｒａｒｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｒｅａ ｏｆ ２４１８ｍ ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ２０．８ｍ，２４ｍ ｓｉｎｇｌｅ ｓｐａｎ ｄｏｏｒ ｔｙｐｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ＹｉＴｏｎｇ ｂｌｏｃｋ ｍａｓｏｎｒｙ ｐａｌｉｓａｄｅ ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｉｓ ｑｕｉｔｅ ｔｉｇｈｔ，ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｉｓ ｈｉｇｈ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｉｓ ｂｉｇ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔｅｅｌ ｆａｓｔｅｎｅｒｓ ｍｏｂｉｌｅ ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ，ｕｓｅ ｌｏｃａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ，ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ， ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｖｉｎｇ；ｒａｔｅｄ ｌｏａｄ ６ ｔｏｎｓ ４ ｗｈｅｅｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｔａｎｋ ｃａｒ；ｃｈａｓｓｉｓ；ｃｈａｎｎｅｌ ｓｔｅｅｌ１；ｆａｓｔｅｎｅｒｓ；ｐｌａｔｆｏｒｍ；ｌａｄｄｅｒ；ｆｏｒｋｌｉｔｆ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｈｏｌｄｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｈｅｌｆ；ｈｉ ｓｈ ａｈｉｔｕｄｅ；ａｄａｐｔ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ １工程概况 业层上形成一个大平台，机电安装作业方便灵活，各 拜耳医药保健有限公司工厂扩建项目工程位于北 京大兴亦庄经济技术开发区容京东街７号。北侧为永昌 北路，西侧为中和街。新建建筑面积约４８３４ｍ ，分别为 专项作业也可展开进行。缺点是：搭设一个高１８ｍ、宽 ２８ｍ、长８６ｍ的钢管满堂架子需要７００ｔ钢管和 １１６０６４只扣件，搭拆均至少需要２０ｄ时间，但投入使 ３Ｂ号高架库、４Ｃ号收发货区以及消防水泵房。改建区 域主要分两个部分，其中３号建筑库房（见图１中深色 建筑，高架库基础见图２）。建筑面积２４１８ｍ ，建筑高度 ２０．８ｍ，单跨门式钢结构，伊通砌块砌体围护结构。 ２方案选择 用的时间较短，且该工程工期较紧，故没有时间执行 此方案。 方案２：采用机械式升降平台，其缺点是：高度大、稳 １）室内天棚上敷设通风管、消防管、电线、通讯、监 控线，安装灯具、风机、探头等设备，需要搭设脚手架，有 ３种方案： 方案１：搭设满堂脚手架，优点是：安全可靠，作 作者简介：姜博昱，男，工程师，主要从事施工技术方面的研究。 图１ ３Ｂ高架库效果图 一７２． 定性差，且作业面太小，因此不 一 ． ． ｉ １ 适用。 ．方案３：制作８个钢管扣件 ．一叫 痒尝－４｝Ｉ缶时库房｝胖最 品堆妇／、 、＞；／ ？ｆ 曼 ｛＼｝ ’／ｆ＼ ｝ ｉ ， ／ 畦ｊ 式移动脚手架，移动式脚手架 高１８ｍ、宽６ｍ、长６ｍ，采用地 牛、ｌ６号槽钢、钢管、扣件、 ５０ｍｍ厚的木脚手板组合而 成。其优点是：可以提前插入施 ：一五 ｝ＬｉⅢ ｆ －／一！＿／一？ ７ ？ｉ ＇／ ？ 董 。 ＾ ＾ ／：＾ ＼／＾ ： 、／，； 一＼√７ ｆ／ ＾ ／！＾ ／构 倾糊品＾ 黻区眉 ｅＪ刍．。 １ １ ～一 ｒ…… ｒ一 １Ｉ 工，组合灵活，组装时间短，可 Ｉ． － ｝ ． ． ｆ ’： Ｉ ． 一 Ｉ — Ｊ ・ 以提前制作，拆除快慢不影响 后序施工工序，而且还能辅助 图２ ３Ｂ高架库基础 后序施工工序和整修，只需３６ｔ钢管，经济实用。缺点 是：地平必需平整硬实，移动比较缓慢，天棚内的机电安 装只能分段施工。 由于工期比较紧，钢结构安装需要３０ｄ时间，而 伊通砌块砌体不能冬季施工，故ｌ１月２０日前施工必 须结束，１２月３１日前要完成天棚内的机电安装，机电 安装后还有信息数据线的安装，时间短，且后续天棚内 分散的灯具安装也需要少量的架子。天棚内的机电安装 只有电线、通风管、消防水管以及少量的风机灯具，最重 的是１００ｒａｍ消防水管，脚手架上的施工荷载较小。鉴于 上述种种原因，选择了方案３进行施工。 移动式脚手架的底盘（见图３）采用４只额定荷载６ｔ 图５钢管扣件式移动脚手架 的４轮地牛（见图４），地牛上焊１６号槽钢网架式平台， 高１８００ｍｍ、高ｌ８ｍ的钢管扣件式脚手架，如图５所示。 平台平面尺寸为６ｍｘ ６ｍ，平台上架立步距１５００ｍｍ，步 钢管扣件式移动脚手架内设爬梯，平台上相应位 ４ 置开有８００ｍｉｎｘ ８００ｍｍ的孔洞，用一边固定合页的活 动盖板盖好，供人上下。 ３钢管扣件式高大移动脚手架的验算 １）重量及荷载计算 架子：步高１．８ｍ，立杆间距１．５ｍ，钢管为 ４８ｘ 图３钢管扣件式移动脚手架的底盘示意 ￡３，底盘采用１６号槽钢（７．２９ｋｇ／ｍ ｏ Ｉ、２－１６号槽钢边框；３一ｌ６号槽钢底盘腹杆；４一额定荷载６ｔ的４轮地 底盘重量： 牛：５一维稳轮连接杆；６一维稳架连接杆。 ９１＝７．２７ｋｇ／ｍｘ ６ｍ￣７×２＝６１０．７ｋｇ＝６１０７Ｎ 架子重量： Ｑ２＝３．３０６ｋｇ／ｍｘ １５００ｍ＋０．７５ｋｇ／个Ｘ ５００个 ＝４９５９＋３７５＝５３３４ｋｇ＝５３３４０Ｎ 施工荷载： ＝１００ｋｇ／ｍ￣３６ｍ＝３６００ｋｇ＝３６０００Ｎ 总荷载：Ｑ＝６１０．７＋５３３４＋３６００＝９５４４．７ｋｇ＝９５４４７Ｎ 每根立杆最下一步承担的重量为： 图４额定荷载６ｔ的４轮地牛 ９４＝＝（５３３４＋３６００）÷２５＝３５７．３６ｋｇ＝３５７３．６Ｎ ．７３． 三新应用 ｈｒｅｅ Ｎｅｗ ＡｐＰｌｉｃａｔｉｏ￣１ 滚动摩擦系数取：０．０７ 匀速运动时的水平拉力为： Ｆ１＝９５４４．７ｘ ０．０７￣１０＝６６８１－３（Ｎ） 起动力为： ＝ｍａ＋ ＝９５４４．７×０．５÷０．５＋６６８１．３ ＝１６２２６（Ｎ）（设定脚手架在０．５ｓ内，移动速度从０．ＯＯｍ／ｓ 增大到０．５０ｍ／ｓ，架子的移动速度为０．５０ｍ／ｓ ｏ ２）抗倾覆验算 倾覆力矩 ｌ一 １ ＦｚＨ＝１６２２６￣９＝１４６０３４（Ｎ－－Ｍ） 抗倾覆力矩 ２＝Ｏ・Ｌ＝９５４￣７￣１０￣３＝２８６３４１（Ⅳ一 ） Ｍ ＜ ，架子在起动和移动过程中不会倾倒。 脚手架起动和移动时允许的最大加速度为： ａ＝Ｐ ｒｒａｘ＝（２８６３４１＋９－－６６８１．３ ９５４４。７－－２．６３（ｍ／ｓ ） ３）脚手架单根杆件的稳定性验算（按最不利状态 计算） 取最下一步，按一端固定一端自由计算，长度计算 系数取 １．８５，钢管壁厚按３．０ｒａｍ算，钢管的载面积： Ａ＝３．１４ｘ ２４。一３．１４ｘ ２１２－＝４２４（１．ｒｌｌｎ－２），钢管的载面惯性 半径为：／－１５．９４ｍｍ，长细比：Ａ＝Ｉ．８５×１８００＋１５．９４＝ ２０８．９， ＝０．１６６， Ｉ＝３５７３．６÷４２４÷０．１６６＝５０．８ＭＰａ＜叩＝ ２０５ＭＰａ，脚手架单根杆件稳定。 ４）脚手架的整体抗压稳定性验算 整体水平载面的惯性矩为：Ｉｘ４７７０５３８８８３ｍｍ４，惯 性半径 ｘ＝６７０．９ｍｍ； 计算系数取 １．８０，Ａ＝Ｉ．８×１８００＋６７０．８６＝４．８２９， 查表得妒＝０．９８７； ： ÷￣＝８９３４０÷１０６００÷０．９８７＝８．５４ＭＰａ＜【，］ ＝２０５ＭＰａ脚手架整体抗压稳定。 ５）底盘槽钢的稳定性验算 槽钢上承担的最大弯矩为： １ ｍｘ＝＝ ｑ￡一 １ ＋｝ ・２ ＝１／８×７２．９×２×３６＋１／４×３５７３．６×６＋１／８× ３５７３．６ｘ ６ｘ ２＝６５６．１＋５３６０．４＋５３６０．４＝１ １３７６．９（删） 槽钢上承担的最大应力为： ＝ ／Ｗｘｌ １３７６．９ｘ １００＋（４３．１２ｘ ２） ＝１３１９２（Ｎ／ｃｍ２） ＝１３１．９２（ＭＰａ）＜［，］＝２０５ＭＰａ 稳定性验算（用两根槽钢背对背组合）：按公式计 算得 值大于０．７，则取０．７ ＝ ＝１３１．９２÷０．７＝１８８．４６（ＭＰａ）＜［／］＝２０５ＭＰａ ・ ．．７４．． 每个槽钢梁必须采用两根１６号槽钢（７．２９ｋ＃ｍ） 背对背组合型的复式梁。 ４钢管扣件式移动脚手架特点 １）就地取材，装拆方便。 ２）移动灵活，施工方便。 ３）方便组合，根据需要，随时组合，平台大小，随时 调整。 ４）与满堂架子相比，大大地减少了搭拆脚手架的 时间，缩短大量工期；费用不到满堂架子的四分之一， 经济实用。 ５）由于移动钢管扣件式脚手架可以提前预制，占 地面积小，可以移动，所以方便吊顶和天棚上机电安装 流水作业，并提前插入施工，从整体上能加快施工进 度，缩短工期。 ６）移动钢管扣件式脚手架移动方便，可使用时间 长，方便工程收尾阶段天棚上吊顶和机电安装工程的 检查验收和整改维修。 ７）由于平台面积大（有的单个达３６ｍ ）、重心低、 地牛轮子直径只有８０ｍｍ左右，且每只所受承载力均 在６０ｋＮ以上，移动速度慢，平稳可靠；上面操作平台 上满铺５０ｍｍ厚的脚手板，周边设有１．５ｍ高的栏杆和 挡板；爬梯设在移动钢管扣件式脚手架内部，如果４组 以上组合，操作平台面积可达１４４ｍ２；为防施工时脚手 架移动，可以加高移动钢管扣件式脚手架立杆靠紧钢 梁内侧，以防晃动；使用移动钢管扣件式脚手架进行吊 顶和天棚上机电安装作业和检查、维修安全可靠。 ５钢管扣件式移动脚手架制作要点 １）选择合适的地牛，根据计算该脚手架整体的重 量是９５．４４７ｋＮ，我们选择载重量为６０ｋＮ的地牛，平稳 时每只受力是２３．８６２ｋＮ，最不利情况下单只地牛受力 是４７．７２ｋＮ。考虑到施工现场有石子、砂头、水泥、钉子 等小硬物，所以选用铁轮子地牛，且必须采用背部有转 盘的四轮地牛。在下层槽钢的中部增加１个载重量为 ２０ｌ 钢万向轮（见图６（Ｃ））。 ２）底盘选用１４根长６ｍ的１６号槽钢，采用钢夹 板螺栓固定，槽钢底盘四角反焊１个平底钢圆盆，盆子 内径（１５１ｍｍ）比地牛背上的转盘外径大４ｍｍ，扣牢在 地牛转盘（１４７ｍｍ）上。 ３）地牛中心之间的距离为５８００ｍｍ。 （ａ）底盘角部构造 （ｂ）底盘角部构造 （ｃ）底盘边上下层钢粱 中部节点构造 图６钢管扣件式移动脚手架底盘节点 注：ｉ－１０ｘ２００￣１５０的钢板；２、６－双根１６（７．２９ｋｇ／ｍ）￣＂槽钢组合梁： ３－２０ｘ２００ｘ２００的钢板；４一壁厚为ｌ０深２Ｏ，内径为１５１平底圆盆； ５一中３０长１００的钢筋头：７一地牛：８一万向轮 ４）在槽钢上，从地牛中心线开始，焊上用来固定脚 手架钢管的，直径３０ｍｍ以上，长１００ｍｍ的钢筋头，将 相邻两地牛中心之间的距离４等分，以边槽钢上的等 份点为基准点，拉通线将所有槽钢均４等分，在所有槽 钢上焊接固定钢管用的钢筋头。 ５）从底盘开始，由下向上搭设脚手架，向上的步距 为１８００ｍｍ，每步均设纵横水平连接钢管，每５步设一 道水平剪刀撑和６个垂直剪刀撑（四个面各１个，内部 中间两个垂直方向各设１个）。 ６）周边立杆高出作业面１．５ｍ以上，设置２道护身 栏杆，同时用多层胶合板封挡，作业面上满铺５０ｍｍ厚 的脚手板。 ７）为方便施工人员上下，在内部设置１个钢管爬 梯，平台上相应位置开有８００ｍｍ￣８００ｍｍ的孔洞，用 一边固定合页的活动盖板盖好。 ８）为防施工时脚手架移动，可以加高移动钢管扣 件式脚手架周边的部分立杆靠紧钢梁内侧，以防晃动。 ９）为加强移动钢管扣件式脚手架起动时的稳定性， 在其制作完成后，增加维稳轮和架子。 １０）移动时用钢丝绳捆抱脚手架，由卷杨机牵引， 卷杨机由钢丝绳临时固定在高架库两头的钢柱子上。 ｌ１）如果天棚作业面积较大，工期较紧，天棚上的 分项工程又多，工作量又大，需要大面积作业，施工从 库房的一端向另一端平推，平行移动作业时，也可预制 几个组合连成一片，用扣件钢管连接固定。 ６安全控制措施 １）移动式脚手架的底盘采用４只额定荷载６ｔ的４ 轮地牛，地牛的轮子采用铁轮子。为加强地牛与移动式 脚手架的底盘的连接，地牛背上的钢转盘厚度不得小 于３０ｍｍｏ ２）增加维稳地牛和维稳架子，以确保架子在起动 时的稳定性。 ３）周边立杆高出作业面１．５ｍ以上，设置２道护身 栏杆，同时用多层胶合板封挡，作业面上满铺５０ｍｍ厚 的脚手板，严禁作业面上的东西掉落。架子就位后，临 时加高移动钢管扣件式脚手架周边的部分立杆靠紧钢 梁内侧，以防晃动。 ４）在架子内部设置１个钢管爬梯，平台上相应位 置开有８００ｍｍｘ ８００ｍｍ的孔洞，用一边固定合页的活 动盖板盖好，人上去后或作业时盖好并固定好盖板。 ５）移动时用钢丝绳捆抱脚手架，由卷杨机牵引，卷 杨机由钢丝绳临时固定在高架库两头的钢柱子上，严 禁人员直接推移脚手架。脚手架停稳后，将地牛均水平 旋转４５。以防止架子溜动（也可以采用轮下塞木楔子）。 脚手架移动速度不得超过ｌｍ／ｓ，起动和移动时允许的 最大加速度不得大于２．６３ｒｎ／ｓ 。 ６）用电器具做好接地保护装置，电缆线的固定要 做好绝缘隔挡处施，加强上下班前后的检查和施工中 的督促。 ７）地面必须平整光滑，施工前后清扫干净。 ８）作业面上如动用明火、电焊等进行施工要配备 好灭火器等对应的消防设备，施工人员要学会使用。 ９）钢管扣件经取样检定检测合格后方可使用，使 用的钢管壁厚不得小于３ｍｍ。 １０）每个槽钢梁必须采用两根１６号槽钢（７．２９ｋｇ／ｍ） 背对背组合型的复式梁。 １１）底盘边上下层钢梁中部立杆下各增加１个载 重量为２０ｋＮ的钢制万向轮。 ７结 语 钢管扣件式移动脚手架适应条件是：１）地面必须 平整光滑，以减小地面的摩擦力；２）大中型多功能厅、 会议室、仓库、机场及超市、商场、车库等的吊项和天棚 上的机电安装及维修工程。 拜耳医药保健有限公司工厂扩建项目工程３号高 架库房，哈密、赤峰阿鲁科尔沁旗风电产业基地建设项 目一期等工程中应用高空钢管扣件式移动脚手架，大大 地减少了钢管扣件的投入，特别是哈密、赤峰阿鲁科尔 沁旗这些偏远地区建筑周材少，解决了大型高架厂房、 仓库顶棚上的高空作业问题，经济实用，方便安全，加快 了施工进度，节省了搭设满堂架子所需大量的人力物 力，具有很好的推广应用前景。 ．７５．
