淺析高層雷達塔頂部懸挑結構外架體的設計
本工程為某機場二次雷達塔,剪力墻結構,建筑高度為35m,雷達塔由四面剪力墻圍成方形筒體結構,外墻長均為6.3m。雷達塔34.6m標高處有外挑梁、板,WKL1、WKL2截面為:400*600;WKL3截面為:300*500;WKL4截面為:400*1100;L5截面為:300*600;板厚為130mm,由懸挑梁(WKL1、WKL2、WKL4)與圓形梁(WKL3、L5)組成圓形平面結構,最遠端距墻面距離為3.85m。
、施工難點
雷達塔為方形筒體結構,單層面積小,單層層高3.9m,且塔內只有樓梯及樓梯平臺,頂部34.6m處有懸挑梁,截面尺寸為400mm*1100mm,懸挑梁承擔外側圓梁及板的重量,懸挑梁、板的總重量達到98t,因此如何考慮懸挑結構模板支撐體系成為施工的一個難點,同時由于豎向剪力墻鋼筋、模板施工時沒有樓層板提供操作平臺及上料平臺,如何利用架體搭設操作平臺及上料平臺也需要仔細考慮。
方案選擇
外架體方案如何選擇,其重點就在于高空懸挑結構模板支撐體系如何設計。 方案一:在頂部用工字鋼搭設懸挑平臺,做為搭設懸挑梁板模板的支撐,結合工程實際,工字鋼需要外挑尺寸至少為4.5m才能滿足施工要求,而雷達塔筒內沒有足夠樓層平臺提供工字鋼的懸挑力矩,綜上所述,考慮懸挑重量大、外挑工字鋼距離長、樓層平臺小等原因,懸挑工字鋼的方案可行性不大。方案二:結合本工程結構形式,搭設落地式、全封閉的扣件式四排單鋼管腳手架。此架為一架多用,施工至34.7m處外腳手架用于頂板支撐,施工至34.7m以前外腳手用于外維護架子、上料平臺。荷載按最高處模板支撐體系考慮,外腳手架荷載滿足模板支撐及上料平臺荷載要求。要求四排腳手架同時作業。雷達塔筒內同步搭設落地式單鋼管腳手架,通過剪力墻預留洞與外架體連接為上層剪力墻施工提供操作平臺,同時在東側距離加工場近的位置設置上料平臺,保證物料及時運至施工點。此方案安全系數高,具有可行性。
方案實施
4.1地基處理
肥槽回填土采用2:8灰土分層夯實,嚴格控制回填土質量,回填土壓實系數應達到設計要求0. 94,用C15砼進行硬化,厚度為10cm,架體底部滿打混凝土作為腳手架基礎。基礎上、底座下設置墊板,布設必須平穩,不得懸空。并在四周距腳手架外立桿50cm處設一道排水溝。
4.2 立桿
全塔腳手架采用四排單立桿,腳手架立桿間距均為1.2m(400*1100大梁底部間距為1.1m),梁底單獨增加立桿支撐,增加立桿具體位置根據懸挑梁的位置調整,內側立桿距離墻面為0.35m。
在施工至34.6m高度時,需要在梁底增設立桿支撐:
4.2.1 WKL4按最大截面積考慮為400mm*1100mm,立桿的縱距(梁跨度方向) l=0.60m,立桿的步距 h=1.50m,梁底增加2道承重立桿,梁兩側立桿間距為1.2m,梁底支撐小橫桿間距為0.6m。
4.2.2 WKL1、WKL2截面積為400mm*600mm,立桿的縱距(跨度方向) l=1.30m,立桿的步距 h=1.50m,梁底增加1道承重立桿,梁兩側立桿間距為1.2m,梁底小橫桿間距為1.3m,梁底承重橫桿與立桿連接時需采用雙扣件連接增加抗滑移系數。
4.2.3 WKL3截面積為300mm*500mm,L5截面積為300mm*600mm,立桿的縱距(跨度方向) l=1.30m,立桿的步距 h=1.50m,梁底增加1道承重立桿,梁兩側立桿間距為1.2m,梁底小橫桿間距為1.2m,梁底承重橫桿與立桿連接時需采用雙扣件連接增加抗滑移系數。
4.2.4 頂板立桿的縱距 b=1.20m,立桿的橫距 l=1.20m,立桿的步距 h=1.50m,樓板頂部采用托梁支撐,每處支撐點采用雙木方,木方截面寬度不小于100mm,高度不小于80mm,間距為400mm。
4.2.5 經驗算①、支撐WKL4的立桿穩定性==64.479m2;②、支撐WKL1、WKL2、WKL3、L5的立桿穩定性=98.894N/mm2;③、支撐頂板模板的立桿穩定性=98.482N/mm2;鋼管強度抗壓設計值為205N/mm2,當以上三種情況單獨作用一根立桿時,立桿穩定性滿足要求,當兩道梁共同作用于同一根立桿或一道梁與頂板共同作用于1根立桿時,立桿的穩定性也滿足要求,當三道梁共同作用于同一根立桿或兩道梁和頂板共同作用于同一根立桿時,單立桿的穩定性將不滿足要求,需要在該節點處采用雙立桿加強。
立桿接頭采用對接扣件連接,立桿與大橫桿采用直角扣件連接。接頭交錯布置,兩個相鄰立柱接頭避免出現在同步同跨內,并在高度方向錯開的距離不小于50cm;各接頭中心距主節點的距離不大于60cm。
4.3封頂水平桿
在立桿的頂端可調支托的底部處設置一道水平封頂桿,當梁底封頂桿與板底水平拉桿不在同一高度時,梁底封頂桿應向板底立桿雙向延伸不少于2跨距并與立桿固定。
4.4 縱、橫向掃地桿
縱向掃地桿采用直角扣件固定在距底座下皮20cm處的立柱上,橫向掃地桿則用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立柱上。
4.5水平橫桿
在封頂桿與掃地桿之間應均勻設置水平橫桿。水平橫桿的間距為1.5m(滿足荷載計算),同一步的水平橫桿四周應交圈。由于本工程搭設的支架超過20m,頂端兩步距內各加設一道水平橫桿。嚴禁在水平橫桿上固定立桿。
4.6剪刀撐
本工程腳手架采用豎向剪刀撐與水平剪刀撐相結合的方式,隨立柱、縱橫向水平桿同步搭設,用通長剪刀撐沿架高連續布置,同時沿外墻連續布置,。水平剪刀撐由掃地桿層開始設置,同時每3步設置連續的水平剪刀撐,水平剪刀撐端部與立桿或建筑物拉結,嚴禁水平剪刀撐端部設置在水平橫桿上。
剪刀撐的一根斜桿扣在立柱上,另一根斜桿扣在橫桿伸出的端頭上,兩端分別用旋轉扣件固定,在其中間增加2至4個扣結點。所有固定點距主節點距離不大于15cm。最下部的斜桿與立桿的連接點距地面的高度控制在30cm內。
剪刀撐的桿件連接采用搭接,其搭接長度≥100cm,并用不少于2個旋轉扣件固定,端部扣件蓋板的邊緣至桿端的距離≥10cm。
4.7 腳手板
腳手板采用松木、厚不小于5cm、長度不少于3.5m的硬木板。在作業層下部架設一道水平兜網,隨作業層上升,同時作業不超過兩層。 腳手板設置在三根橫向水平桿上,并在兩端8cm處用直徑1.2mm的鍍鋅鐵絲箍繞2~3圈固定。
當腳手板長度小于2m時,可采用兩根小橫桿,并將板兩端與其可靠固定,以防傾翻。在架體上滿鋪腳手板做為操作平臺。
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