型钢脚手架在电梯井道施工中的应用

吴跃斌

（重庆一建建设集团有限公司,重庆400051）

型钢脚手架在电梯井道施工中的应用

吴跃斌

（重庆一建建设集团有限公司,重庆400051）

引言

随着城市建设的高速发展，高层建筑层出不穷，电梯的出现拉近了楼层的距离，解决了人们上下楼层的垂直运输问题。由于电梯井道内壁均为临空面，在进行电梯井道施工时，采用传统的扣件脚手架进行搭设，刚度较差，扣件受力较大，移动不方便，极易因架体垮塌而造成高空坠落等严重安全事故。本文以重庆某高层建筑电梯井道脚手架施工采用的新技术为例，对整体型钢脚手架进行了详细的设计与计算，解决了安全、高效使用脚手架这一问题。

1 工程概况

重庆某工程结构形式为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，包括3个单位工程总建筑面积71390m2，地下1层，地上33层，建筑总高99.9m。电梯井筒体为钢筋混凝土剪力墙结构，井道内空尺寸（单位：mm)为2100x2100，井道总高度109.500m。标准层层高为3m，墙厚200mm，电梯井门洞尺寸（单位：mm)为1100x2200，各单位工程均设置两个电梯井道。

2 脚手架的设计与计算

2.1 脚手架的搭设构造

根据电梯井道内空尺寸及建筑物标准层高，结合电梯井道施工特点，确定采用型钢配合钢管制作成整体脚手架，将钢丝绳系在吊环上，采用塔吊整体吊装，随主体结构施工进度逐层向上移动。架体的水平外包尺寸为1.1m x1.1m，型钢上端距下层楼面垂直高度2.85m。主型钢梁间距为1.0m，架体底座型钢间距为1.1m，在底座型钢上安放钢管立柱，搭设井道脚手架。脚手架采用扣件式脚手架，立杆纵横向间距均为1.1m，距井道壁0.5mm，步距1.5m。在平楼层的水平横杆上铺设竹跳板和竹胶板做水平防护，确保施工安全。立柱底部和型钢焊接牢固,型钢两侧焊接吊环。在靠近门洞处采用型钢做横档，阻止型钢脚手架向下滑动。在井字形型钢之间用50x6等边角钢型焊接斜向支撑，增加型钢底座的稳定性。钢脚手架构造如图1、图2所示。

图3 脚手架计算单元图

图2 型钢脚手架立面图

2.2 型钢脚手架的计算

2.2.1 钢管脚手架的计算

钢管采用Φ48.3x3.6，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011附录B，得钢管截面几何特性如下：截面积A=5.06cm2，惯性矩I=12.71cm4，截面模量W=5.26cm3，回转半径i=1.59cm，每米长质量3.97kg/m。脚手架立杆计算单元如图3所示。

（1）荷载计算

①脚手板自重标准值：0.35x1.05x1.2=0.44kN/m

②脚手架作业层施工均布活荷载值：

3kN x1.05x1.4=4.41kN/m

③每米立杆承受的结构自重标准值：0.1336 kN/m

（2）立杆的稳定性计算

井道脚手架按双排设计，立杆长度附加系数k取1.155，立杆的计算长度系数μ取1.500。

①立杆的有效长度：L0=kμh=1.155x1.5x1.5=3.12m

②立杆的长细比：λ=L0/i=3.12x1000/(1.59x10)=196，查表得ψ=0.188

③立杆段的轴向力设计值：NG1k=6.0x0.1336=0.8kN；NG2k=0.35x2.1x2.1/4=0.39kN；NQk=3x2.1x2.1/4=3.31kN

N=1.2（NGik+NGzk）+1.4∑NQk

=1.2 x(0.8+0.39)+1.4×3.31=6.06kN

④立杆稳定性计算：σ=N/（φA）

=6.06x103/（0.188x5.06x100）

=63.7N/mm2＜[f]

=205N/mm2,满足要求。

2.2.2 型钢主梁的计算

主型钢梁的上、下端分别搁置在井道壁及楼板上，按照简支梁进行计算。型钢主梁采用两根10号槽钢，间距1.10m。槽钢截面特性为：面积A=12.74cm2,惯性距Ix=198cm4,转动惯量Wx=39.70cm3,回转半径ix=3.94cm，截面尺寸b=48.0mm,

h=100.0mm,t=8.5mm。

(1)荷载计算

型钢主梁承受的荷载主要有型钢自重和脚手架立杆传来的荷载：

①上立杆传来的荷载：NG1k=3.0x0.1336=0.4kN，N1=1.2（NGik+NGzk）+1.4∑NQk=1.2x(0.4+0.39)+1.4x3.31=5.58kN

②下立杆传来的荷载：N2=6.06kN

③底座、横档荷载：q1=0.1x(1.3x2+1.5)/(2x2.1) x1.2=0.12kN/m

④钢梁自重:q2=0.10x(2.852+2.12)1/2/2.1x1.2=0.2kN/m

(2)钢梁受弯承载力计算

①钢梁所受荷载主要是立杆传来的集中荷载和自重产生的均布荷载，受力计算简图如图4。

线荷载

q=q1+q2=0.12+0.2=0.32kN/m

②支撑横杆所受的最大弯矩：经计算，Mmax=2.65kN·m

③强度计算：σ=M/γW=2.65x106/(1.05x39.7x103)

=63.6N/mm2＜[f]=205 N/mm2，满足要求。

④挠度计算：ω=Mkl/（10EIx）

=2.65x106x2100/（10x2.06x105x198x104）

=0.001mm＜L/400=2100/400

=5.3mm＜[10mm]，满足要求。

（3）钢梁整体稳定性计算

梁的整体稳定系数

φb=570bt/l1h x235/fy

=570x8.5x48.0x235/(2100.0x100x235)=1.11

由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003),

采用φ'b代替φb。

φ'b=1.07-0.282/φb=1.07-0.282/1.11=0.816

σ=Mx/φbWx=2.65x106/(0.816x39.7x103)

=81.8N/mm2<[f]=205N/mm2,满足要求!

2.2.3 吊环的强度计算

型钢梁两侧各设置一道吊环，为了确保安全，按单吊环承受整个型钢脚手架的最不利受力情况进行设计计算。吊环采用HPB235级Φ16钢筋，截面积A=201.1mm2,与型钢梁双面焊接。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010）的规定，吊环的抗拉强度设计值取[f]=50N/mm2。

吊环承受的拉力：N=(ql+N 1+N2)x2

=(0.32+5.58+6.06)x2=23.92kN

吊环的强度：σ=N/A=23.92x103/(201.1x2)

=59.5N/mm2<[f]=205 N/mm2,满足要求。

图4 受力计算简图

3 施工中的优点

与传统脚手架施工技术相比，型钢脚手架施工技术的最大区别与优势是：

（1）加快施工进度:电梯井道脚手架完成速度明显加快，此种脚手架是整体吊装，不像传统脚手架那样逐层向上进行搭设，可以大大节省脚手架施工时间，加快施工进度。

（2）节省劳动成本：型钢脚手架在地面上一次制作搭设成型，且在地面上搭设也比较容易，不需要工人在楼层井道内逐层搭设脚手架，大大降低了施工成本。

（3）节省租金：型钢脚手架仅需两层钢管脚手架料，不像传统方法沿电梯井道整个高度搭设脚手架，可以大大节省钢管扣件周转材料，从而节省了租金。

（4）比较安全：型钢脚手架搭设是在地面上一次制作搭设完成，不需要像传统脚手架那样在井道内搭设和拆除，降低了高空作业的不安全因素，井道施工变得更安全可靠。

4 小结

型钢脚手架施工新技术克服了传统脚手架施工技术的施工周期长、施工成本高、架料租金费用支出较大、搭设拆除较易发生安全事故、搭设高度受楼层限制等诸多不利因素。该新技术的核心工艺是使用型钢作为脚手架的架体，型钢和架体之间采用焊接，脚手架整体刚度较好，重量较轻，安全度高，不占用主体结构施工时间，且可多次循环使用，节省工期和成本。经本项目初步估算对比，本工程共节省井道脚手架施工及租金费用约20万元，同时缩短施工工期1个月，取得了较大的社会效益和经济效益。在当今倡导创新、高效、节约、安全的环境下，该项新技术在施工领域具有非常广阔的应用前景。

责任编辑：李红

Application of Steel shape Scaffold in Elevator ShaftConstruction

电梯井道多采用钢筋混凝土现浇剪力墙结构，电梯井道内架体具有模板支撑和操作工人在架体上进行操作的双重作用。若井道内架体搭设不稳固，极易造成高空坠落等严重安全事故。本文针对高层建筑电梯井道施工的特点，以重庆市某高层建筑施工中电梯井道的施工为例，采用型钢焊接制作了移动式脚手架，较好地避免了电梯井道脚手架搭设周期较长、使用材料较多、且搭设成本较高的问题，有效地预防了井道施工安全事故的发生。

型钢；脚手架；应用

Elevator shaft is usually of reinforced concrete cast-in-place shear wall structure and its inner structure has the dual role of supporting the formwork and helpingworkerswork on the frame body.If the the inner structure isnot firmly established,serious security accidents like air drop can easily occur.Theauthor takes the elevator shaftconstruction ofsomehigh-risebuilding construction asan example to present the characteristicsof elevator shaft construction of high-rise buildings.Itmakesmobile scaffoldsoutof article steelso that problems like long-term establishmentof elevator shaftscaffold,overuseofmaterialsand high costofestablishmentare resolved and security accidents are effectively avoided.

shapesteel;scaffold;application

TU731.2

A

1671-9107（2012）06-0037-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.06.037

2012-03-12

吴跃斌（1972-）,男,重庆长寿人,大学本科学历,工程师,全面主持该工程的技术质量管理工作,主持项目的质量体系的建立和运行管理工作。