一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台及作法

技术领域

本发明涉及一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台及作法，属于结构工程技术领域。

背景技术

随着社会经济的不断发展，我国城镇化进程速度加快，新建住宅工程量逐年攀升。建筑施工安全防护平台是指搭设一定高度并附着于建筑结构上的架体，具有安全防护、防倾、防坠的施工作业平台。随着多高层建筑越来越普及，传统的落地式建筑施工安全防护平台因其搭设高度等诸多限制已无法满足施工的需求，因此发展出无外架式建筑施工安全防护平台。相比于传统的落地式建筑施工安全防护平台，无外架防护平台不需要搭设下部的脚手架，解决了施工现场堆场空间不足；搭设脚手架耗时长；高层搭设脚手架施工风险大等问题，具有良好的经济效益与社会效益。

现有的建筑施工安全防护平台搭设形式主要有传统的落地式外脚手架、门式脚手架、悬挑式脚手架、附着式升降脚手架以及吊篮等形式。落地式脚手架多采用扣件式脚手架搭建，因其具有拆卸灵活、运输方便、通用性强等特点在我国应用十分广泛，但是这种脚手架的安全保证性差、工成本高、耗钢量大，已经逐渐不能满足现阶段建筑施工发展的需要。门式脚手架的拆装简单、移动方便、承载力高、安全性能好，因此在建筑施工中也拥有着广泛地应用。但是门式脚手架的构架尺寸变化不灵活，构架尺寸发生变化需要选用相应型号的门架及配件；交叉支撑容易在中间铰点出折断，具有安全隐患；门式脚手架的定型脚手板较重同时价格相较于其他形式脚手架要高。悬挑式脚手架多用于高层、超高层建筑，应用时间长工艺较成熟。但是悬挑式脚手架需要进行持续重复的高空搭拆作业，安全隐患大、工作量大、施工进度慢同时经济成本高。附着式升降脚手架也广泛应用于高层、超高层建筑施工中，相较于悬挑式脚手架避免了大量临空作业，安全性有了大幅提高。但是附着升降式脚手架在升降过程中容易发生碰撞、扭曲等事故，对于管理人员的要求较高，同时附着式脚手架的成本相较于其他形式较高，不适用于多高层住宅等小型建筑项目。

相比于现有的建筑施工外防护体系的特点，本发明提出的用于低、多层住宅剪力墙体系的装配式建筑外防护体系拥有以下优点：(1)工业化及装配化程度高。(2)有较高的安全储备，结构失稳破坏风险小。(3)用途广泛，节约施工空间。(4)拆卸灵活，运输方便。(5)绿色可持续，经济实用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台及作法，以解决现有防护体系安装复杂、安全隐患大、不利于装配式化施工、不利于绿色发展等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台，该构造分为受力构造、围护构造以及节点连接构造；受力构造分为主体受力构件和加强构件。

受力构造中的主体受力构件为多个受力三角桁架(1)，每个受力三角桁架(1)的底部设有加强构件。加强构件为支撑体系(5)由切角钢管加强件(6)与垫板(7)组成，受力三角桁架(1)的底部被切角钢管加强件(6)插入，垫板(7)焊接固定在切角钢管加强件(6)上，垫板(7)的中心设有固定固定螺栓(15)的螺纹孔，通过固定螺栓(15)将受力三角桁架(1)连接到剪力墙体上；切角钢管加强件(6)的断面为梯形，梯形的一个腰边为直角，另一个腰边为斜角，直角腰边与受力三角桁架(1)的底部承插在一起；各个受力三角桁架(1)布置在同一平面上，围护构造通过节点连接构造固定在受力三角桁架(1)上。

围护构造为防护体系(8)包括脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)以及脚手架纵杆(12)。脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)均竖直安装在三角桁架体(3)上，脚手架横杆(11)安装在脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)之间，脚手架纵杆(12)安装在相邻脚手架外立杆(10)之间，脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)以及脚手架纵杆(12)均通过脚手架紧扣件紧固连接。节点连接构造由钢管连接节点(13)构成，钢管连接节点(13)通过螺栓与脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)进行紧固。

所述受力三角桁架(1)由桁架上弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)、桁架竖腹杆(4)顺次焊接组成三角形结构；桁架上弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)以及桁架竖腹杆(4)均采用热轧无缝方钢管，桁架上弦杆(2)上顶面焊接脚手架管连接件(15)。桁架竖腹杆(4)的上部通过受力螺栓(18)固定在剪力墙体上。

在受力三角桁架体(1)上焊接角钢框，内设支撑钢筋，并满铺钢网片用于支撑模板形成工作空间。

所述的脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)、脚手架纵杆(12)、脚手架管连接件(13)以及钢管加强件(14)均采用热轧无缝圆钢管。

所述的剪力墙体为预制剪力墙体或者现浇剪力墙体。

所述的固定螺栓(15)与受力螺栓(16)采用高强螺栓。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明涉及一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台及作法，其具体作法如下：

第一步：在工厂车间焊制受力三角桁架(1)，将桁架上弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)、桁架竖腹杆(4)按照图纸要求依次进行焊接。并且对桁架竖腹杆(4)进行钻孔与焊接钢管加强件(16)。

第二步：在工厂车间焊制支撑体系(5)，将切角钢管加强件(6)按图纸要求进行切割并与垫板(9)进行钻孔后焊接。

第三步：在工厂车间加工脚手架管连接件(13)并将其焊接到桁架上弦杆(2)对应位置；准备防护体系(8)所需的脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)、脚手架纵杆(12)材料以及相应的扣件。

第四步：现场安装支撑体系(5)和受力三角桁架(1)。将支撑体系(5)放置到指定位置，再用固定对穿螺栓(15)依次穿过支撑体系(5)、垫板(7)和墙体预留的孔洞，拧紧螺栓完成安装。先将受力三角桁架(1)的桁架竖腹杆(3)的下端套入支撑体系(5)的切角钢管加强件(6)，之后调整位置将受力螺栓(16)依次穿过桁架竖腹杆(3)与墙体预留孔洞，拧紧螺栓完成安装。

第五步：现场安装防护体系(8)。将脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)依次插入对应的脚手架管连接件(13)中，并拧紧脚手架管连接件(13)上的螺栓完成固定。将脚手架横杆(11)通过扣件与脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)进行固定，完成一榀安装。按照规范要求并结合施工现场实际情况来确定受力三角桁架(1)及其附属部件的间距，通过脚手架纵杆(12)来连接每榀受力三角桁架(1)及其附属部件，完成结构整体安装。

第六步：铺设钢网片，架设钢板网。在桁架上弦杆(2)焊接角钢形成框体，并在框内设钢筋用于支撑模板。将钢网片铺设到角钢焊接形成框体中形成工作空间。将钢板网挂到脚手架纵杆(12)上形成水平防护。

与现有技术相比，本发明涉及一种用于住宅建筑三角加劲肋夹板承托型装配式无外架施工防护平台构造及作法，具有以下优势：

(1)结构受力合理，传力路径明确。结构主体采用稳定性能好的三角形，在容易产生应力集中的螺栓部位设置钢管加强件；支撑体系设置切角钢管增强薄弱点。上部的对穿螺栓承担受力三角桁架传来的剪力和弯矩，下部的支撑体系可以约束上部受力三角桁架的平面外转动与竖向位移。

(2)装配化、工业化程度更高。本发明涉及构件绝大部分可以在工厂进行加工处理，现场仅需要通过安装螺栓即可完成主体安装，安装简便能够大大缩短工期。

(3)承载能力强，安全性能好。本发明区别于已有类似结构采用槽钢和角钢的设计，采用方钢管来加工制作受力体系。方钢管的稳定性和截面面积相较于同规格的角钢和槽钢都大幅度增大，这就给整个结构体系提供了更多的承载能力和安全储备。

(4)用途广泛，节约空间。本发明所提出的用于剪力墙体系的装配式建筑外防护体系采用受力桁架以下部支撑体系分开的设计，这就使得高空安装的安全性、效率都有了保证。同时由于安装简便，进场两到三层的部件即可实现流水化施工，大大缓解了料场面积小、堆放场地不足的问题。

(5)拆卸灵活，运输方便。本发明分为三个部分，各部分之间连接形式简单高效，拆卸组装十分方便。同时本发明所有构件均由工厂生产，构件形式简单且规格统一十分便于装卸运输。

(6)绿色可持续，经济实用。本发明提出的用于剪力墙体系的装配式建筑外防护体系结构简洁、传力路径明确，不易发生损耗。因此大大提高了转场次数，可以持续反复利用，经济成本较低。

附图说明

图1防护体系整体效果图。

图2受力三角桁架详图。

图3支撑体系详图。

图4防护体系详图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明做进一步说明。

一种切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台及作法如图1所示，该构造包括受力三角桁架(1)、桁架弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)、桁架竖杆(4)、支撑体系(5)、切角钢管加强件(6)、垫板(7)、防护体系(8)、脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)、脚手架纵杆(12)、钢管连接节点(13)、钢管加强件(14)、固定螺栓(15)、受力螺栓(16)。

本发明结构组成及连接关系如下，本发明在结构功能上可分为受力构造、围护构造以及节点连接构造，其中受力构造可分为主体受力构件和加强构件。

受力构造中的主体受力构件为受力三角桁架(1)由桁架弦杆(2)、桁架腹杆(3)与桁架竖杆(4)通过焊接形成，并通过受力螺栓(18)连接到剪力墙体上。其中在桁架弦杆(2)上焊接<5×5角钢框，内设20mm直径的支撑钢筋，并满铺钢网片用于支撑模板形成工作空间。加强构件为支撑体系(5)由切角钢管加强件(6)与垫板(7)焊接而成，通过固定螺栓(15)连接到剪力墙体上，切角钢管加强件(6)与垫板(7)可以卡住上部主体受力构件。

围护构造为防护体系(8)由脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)以及脚手架纵杆(12)组成。其中脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)以及脚手架纵杆(12)通过脚手架紧扣件紧固连接。

节点连接构造由钢管连接节点(13)构成，通过螺栓与脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)分别紧固。

所述受力三角桁架(1)如图2所示由桁架弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)、桁架竖杆(4)组成，其中桁架弦杆(2)采用长1200mm规格为100×100×4的方钢管；桁架斜腹杆(3)采用长1300mm规格为100×100×4的方钢管；桁架竖杆(4)采用长1100mm规格为100×100×4的方钢管。于距离桁架竖杆(4)一端100mm处开直径35mm圆孔，并将直径为32mm钢管加强件(16)焊接到所开孔洞。钢管加强件(16)的设置为本发明创新点之一，有效地改善了桁架竖杆(4)的受力状态，避免了由于高强螺栓集中受力导致的局部挤压受力不均匀引起的局部屈曲。于桁架弦杆(2)距两端30mm处各焊接一个钢管连接节点(15)。将桁架竖杆(4)上端与桁架弦杆(2)端部焊接，桁架斜腹杆(3)两端截面中心于距离桁架弦杆(2)、桁架竖杆(4)端部200mm处进行焊接，制成受力三角桁架(1)。受力三角桁架(1)是该结构的主要受力体系，与传统施工围护体系使用角钢或圆钢管不同，本发明使用方钢管作为主要受力构件。经研究表明采用方钢管制作的受力三角桁架(1)是采用等用钢量角钢制作而成的受力构件承载力的1.5倍以上。

所述支撑体系(5)如图3所示，由切角钢管加强件(6)与垫板(7)组成。其中切角钢管加强件(6)采用规格96×90×4×240钢管；垫板(7)采用规格为140×120×5钢板。切角钢管加强件(6)由96×90×4×240钢管一端先以长边中点为起点，以高度中点为终点，沿高度进行切割形成上部梯形肋；再由上述高度中点向下30mm为起点，以45度角沿高度进行切割形成下部三角形肋；最后于钢管未切割面距离下部60mm的中心处开26mm孔洞用于螺栓贯穿。垫板(7)于中心点开直径26mm孔洞用于螺栓贯穿。角钢管加强件(6)的短边与垫板(7)长边进行焊接，支撑体系(5)制作完成。切角钢管加强件(6)进行切割目的是为了方便桁架竖杆(4)的插入与固定螺栓(15)的安装，使得整个安装过程更加的快捷高效，为本发明创新点之一。垫板(7)选用的厚度与桁架杆件壁厚相近，目的在于给桁架竖杆(4)插入留出空间的同时最大限度的保留角钢管加强件(6)、墙体与桁架竖杆(4)的摩擦力，支撑桁架竖杆(4)；同时垫板(7)也起到了约束结构竖向位移，保证结构整体的安全性。本发明创造性的提出角钢管加强件(6)与垫板(7)，两者者共同组成了受力体系的支撑体系(5)。该体系主要约束了上部受力体系的平面外转动并可以提供一定竖向承载能力。传统附墙结构大多需要多个螺栓孔同时对准才可以进行装配，安装较为困难至少需要两个以上施工人员在建筑外立面安装。本构造将承重体系上的两个螺栓孔转化为两个分别安装的独立螺栓孔，因此大大降低了装配难度，同时由于重量较轻，一般不会超过2kg，可以先将受力三角桁架(1)通过吊装设备安装在剪力墙上，再安装支撑体系(5)将其卡住受力三角桁架(1)使用高强螺栓将其与墙体紧固。

所述防护体系(8)如图4所示由脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)、脚手架纵杆(12)通过扣件连接构成。所有的脚手架杆件均采用,51壁厚3mm的钢管，其中脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)长度为2000mm；脚手架横杆(11)长度为1200mm；脚手架纵杆(12)结合工程现场实际情况灵活选用。脚手架外立杆(10)、脚手架内立杆(911)与脚手架横杆(11)组成一榀框架，由脚手架纵杆(12)将各榀框架连接形成整体框架结构。受力三角桁架(1)的布置间距要严格遵循相关规范的间距要求，个别间距过大部位可以另设钢管。传统施工维护体系通常只设置外侧围护杆件即相当于本发明中的脚手架外立杆(10)和脚手架纵杆(12)。本发明首次增加脚手架内立杆(9)与脚手架横杆(11)，使上部围护体系形成框架系统，形成的框架系统显著提高了维护体系的稳定性和抗倾覆能力，可以有效提维护系统的安全性与可靠度。

所述钢管连接节点(13)选用长度150mm、直径60mm、壁厚3mm的圆钢管制作；螺栓选用M24 S8.9级。于所选圆钢管的中部开直径30mm的孔洞，并焊接螺母。钢管连接节点(13)焊接在桁架弦杆(2)上，通过螺栓紧固完成防护体系(8)与受力三角桁架(1)的共同工作。本发明创造性使用钢管连接节点(13)，首次在外围护体系中使用螺栓挤压紧固的方式对非主要受力体系与其支承系统进行连接，极大的提高了装配速度，且利于上部围护构件的循环利用。

所述钢管加强件(14)采用长度100mm、直径32mm、厚度3mm的圆钢管。钢管加强件(14)焊接于桁架竖杆(4)所开孔洞中，严格控制焊接质量并且焊接完成后进行打磨处理防止产生应力集中。本发明所采用的加劲肋筒的设计极大提高了桁架竖杆(4)平面外刚度，避免了因螺栓挤压而造成局部失稳风险，提高了结构可靠度。

所述固定螺栓(15)、受力螺栓(16)均采用M24 S10.9级高强螺栓。其中受力螺栓(16)为建筑施工安全防护平台主要受力螺栓，承担受力三角桁架(1)传递的弯矩与剪力；固定螺栓(15)为施工防护平台固定螺栓，起到限制结构竖向位移与平面外转动的作用。本发明采用上下对穿螺栓分离的设计形式为创新点之一，在保证结构承载力与安全性的前提下，大大提高了预留孔洞的误差范围与安装拆卸的便捷性，大大拓展了本发明的应用范围。

如图1所示，一种用于住宅建筑切角钢管加强件型装配式无外架施工防护平台构造及作法，该构造包括受力三角桁架(1)、桁架弦杆(2)、桁架斜腹杆(3)、桁架竖杆(4)、支撑体系(5)、切角钢管加强件(6)、垫板(7)、防护体系(8)、脚手架内立杆(9)、脚手架外立杆(10)、脚手架横杆(11)、脚手架纵杆(12)、钢管连接节点(13)、钢管加强件(14)、固定螺栓(15)、受力螺栓(16)。

根据《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计规范》以及《建筑施工脚手架安全技术统一标准》来确定外防护体系所承受荷载，进过计算得出受力三角桁架的摆放间距。外防护体系共进场两层所需数量，外墙施工前将外防护体系通过对穿螺栓进行安装固定，同时安装下一层所需外防护体系。当前楼层施工结束后通过塔吊对外防护体系进行拆除并安装到下一层，形成流水作业。

在正常使用阶段，本发明的主要受力构件都处于弹性工作状态。桁架竖杆上的高强螺栓承担了体系主要的荷载，防止三角桁架的上下错动；支撑体系的螺栓提供了平面外刚度，阻止了体系的平面外转动。加劲肋筒对螺栓孔处进行了局部增强，解决了对穿螺栓集中容易引起局部挤压从而导致局部失稳的问题。工厂预制过程中要严格把控焊缝质量。

采用本发明所述的用于剪力墙体系的装配式建筑外防护体系，结构构造合理、连接可靠、安全耐用、绿色环保，是适用于建筑施工外墙防护的一种新型防护体系。

以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。