（昆明冶研新材料股份有限公司 云南 曲靖 655000）
【摘 要】结合昆明冶研新材料股份有限公司四氯化硅综合利用节能降耗技改项目，对8个高塔保温施工中落地式脚手架设计、重难点进行分析，考虑脚手架方案属较大危险性分项工程，提出落地式脚手架设计可与塔设备本体部份操作平台结合，通过方案设计与验算，能有效提高脚手架方案安全、可靠性，最终选择落地式钢管脚手架方案与塔平台综合应用，并介绍了施工操作要点。实践表明，采用该方案的施工安全达到预期效果。
【关键词】高塔类设备；保温施工
【中图分类号】TU731.2 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）06-0001-03
1.工程概况
四氯化硅综合利用节能降耗技改项目工程座落于云南曲靖市南海工业园区，本技改项目建成后将多晶硅产能在原有老系统3000T提升6000T，是国内为数不多量产高纯多晶硅生产企业之一，氯硅烷精馏塔是生产多晶硅提纯关键核心设备，塔直径、重量、高度较高，塔组对、焊接完成后对塔本体及附属管道保温是重点工作 ，保温施工外脚手架方案设计与搭设是关键工作，该工程塔设备数量：8台，名称及尺寸见下表：
8台塔设备均在钢框架外侧，因此在保温工程施工时需搭设脚手架或吊笼才能满足施工条件要求，综合比较选用搭设脚手架安全、可操作性。
2.脚手架设计重点、难点分析、设计思路
本工程塔最大高度达64.8米，根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质》[2009]87号文，脚手架高度已超过50米，属超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围，该方案需组织各方召开专家论证会，经专家论证会同意后才能组织实施，但64.8米高脚手架弯曲变形及潜在的安全风险高，为使脚手架更安全可靠，结合已有钢结构框架及塔本体外操作平台进行脚手架设计，既提高安全可靠性，又减少脚手架材料投入及周转，创造经济效益。
3.脚手架设计
3.1 设计原则
3.1.1 塔设备各层塔平台已经安装，决定利用每层塔平台生根搭设单排外脚手架以满足施工。
3.1.2 但各层平台在附塔管线处并不连续，沿塔外边周圈只有250°左右的范围内布置，且在附塔管线处上下贯通，因此无法利用塔平台搭设周圈脚手架。由于附塔管线都靠近钢结构框架一侧，且钢结构框架距离塔设备仅有约1.5m，现考虑利用钢框架结构层搭设双排外脚手架，作为各层塔平台单排脚手架的连接架。三层钢框架结构层分层搭设，三层以上双排脚手架从结构层（19.0m表高层）顶部直接搭至要求高度（见图1、2 ）。
3.1.3 考虑施工安全和脚手架周转速度，决定外侧双排脚手架一次性搭设到位，各层平台单排脚手架逐层搭设，下一层施工完毕，脚手架拆除传送至上一层平台搭设。沿脚手架长边方向，通长布置水平安全网，间隔3个步距即4.5m布置一道。非工作面下架体不挂密目网，以减少风荷载产生的不利因素。
图2 双排脚手架正立面示意图
3.2 脚手架选型原则
3.2.1 因塔式设备平面为圆形，本工程沿塔筒搭设6边环形单排脚手架（见附图3、4），单排脚手架立杆采用1.5m步高单立杆，根据各层塔平台间距灵活搭设。
3.2.2根据《规范JGJ130-2011》表6.1.1-1双排脚手架设计尺寸选型表，该工程双排脚手架搭设类型分为两种：5#、6#塔为一个类型，搭设高度为 43.00m ，脚手架沿塔纵向搭设长度为 15.00m ；1#、2#、9#塔和4#、7#、8#塔为一个类型，搭设高度为 36.00m ，脚手架沿塔纵向搭设长度为 21.00m ；立杆均采用单立杆；
搭设参数为：立杆的横距为 1.05m，立杆的纵距为1.5m，大小横杆的步距为1.5m。
3.2.3脚手板：均采用木脚手板。
图4 各层平台单排架与双排脚手架连接立面示意图
3.3 技术保证条件
3.3.1 单排脚手架立管垫板采用10mm厚钢板垫板，面积不小于0.25m2。
3.1.2 双排脚手架立管搭设范围内采用20mm厚钢板满铺，钢板尺寸2.0m×17m(23m)，立杆垫板采用10mm厚钢板垫板，面积不小于0.25m2。
3.1.3 现场脚手架所用钢管规格及厚度不允许小于计算所用的Φ48.3×3.6钢管。
3.4 剪刀撑设计
双排脚手架在架体外侧由底至顶设置连续竖向剪刀撑。
3.5 连墙件设计
3.5.1 脚手架连墙件采用Φ48.3×3.6钢管，与各层塔平台焊接铁件采用双扣件连接。塔平台上焊上500mm同等规格架钢管作为连接件。各层塔平台间距平均为4.5m左右，连墙杆计算时按3步3跨布置计算，及4.5m×4.5m（见图5 ）。
图5 各层平台连墙件扣件连接示意图
4.脚手架设计计算书
脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。该计算书以搭设高度较高的5#、6#塔这个类型为例计算双排脚手架各项参数。
4.1 参数信息
计算简图：
侧面图
4.1.1 脚手架参数
双排脚手架搭设高度为43.00m，脚手架沿塔纵向搭设长度为 15.00m；立杆均采用单立管。
搭设尺寸为：立杆的横距为1.05m，立杆的纵距为1.5m，大小横杆的步距为1.5m。
内排架距离塔平台距离为1.50m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根。
采用的钢管类型为Φ48.3×3.6。
横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为1.00。
连墙件采用三步三跨，竖向间距4.5m，水平间距4.5m，采用扣件连接。
连墙件连接方式为双扣件。
4.1.2 活荷载参数
施工均布活荷载标准值：2.000 kN/m2；脚手架用途：保温脚手架相当于装修脚手架。
同时施工层数：1 层。
4.1.3 风荷载参数
本工程地处，基本风压0.3 kN/m2；风荷载高度变化系数μz 为1.71，风荷载体型系数μs 为0.1248；脚手架计算中考虑风荷载作用。
4.1.4 静荷载参数
每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)：0.1444。
脚手板自重标准值(kN/m2)：0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m)：0.170。
安全设施与安全网(kN/m2)：0.01。
脚手板类别：木脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板。
每米脚手架钢管自重标准值(kN/m)：0.038。
脚手板铺设总层数：6。
4.1.5 基础参数
楼板设计承载力标准值(kN/m2)：5.00；立杆基础底面面积(m2)：34；
5.脚手架立杆荷载计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：
（1）每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1444kN/m
NG1=[0.1444+(1.5×1/2)×0.038/1.50]×43.00=7.026kN；
（2）脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×6×1.5×(1.05+0.3)/2=2.126kN；
（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.17kN/m
NG3 = 0.17×6×1.5/2=0.765kN；
(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.01kN/m2
NG4 = 0.01×1.05×15×8=1.26kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG =NG1+NG2+NG3+NG4 =11.177kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到，活荷载标准值
NQ=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；
风荷载标准值按照以下公式计算
σ=17822/(0.209×506)=168.523N/mm2；
立杆稳定性计算σ=168.523N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求。
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式：
σ=17381/(0.209×506)+27216/5260=169.527N/mm2；
立杆稳定性计算σ=169.527N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求。
7.连墙件的稳定性计算
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：
Nl=Nlw+N0
Nlw=1.4×Wk×Aw=1.4×0.064×20.25 =1.814kN；
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=4.814kN；
连墙件承载力设计值按下式计算：
Nf =φ?A?[f]
其中φ-轴心受压立杆的稳定系数；
由长细比l/i=1500/15.9=94查表得到φ=0.634，l为内排架距离墙的长度；
又：A = 5.06cm2；[f]=205N/mm2；
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.634×5.05×10-4×205×103=65.635kN；
Nl=4.814<Nf=65.635，连墙件的设计计算满足要求。
连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=4.814小于双扣件的抗滑力16kN，满足要求。
8.结语
针对本工程8个高塔设备保温施工落地式脚手架方案安全危险性较大，选用落地式脚手架设计可与塔设备本体部份操作平台结合作为设计方案，有效提高落地式脚手架方案安全可靠性，既提高安全可靠性，又减少脚手架材料投入及周转，创造经济效益，实践证明，同类条件化工高塔设备保温施工可参靠本方案，具有较高推广价值。
参考文献
[1]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范,JGJ130-2011.
[2]建筑结构荷载规范,GB 50009-2012.
[3]钢结构设计规范,GB 50017-2003.
[4]冷弯薄壁型钢结构设计规范,GB 50018-2002.
[5]建筑施工高处作业安全技术规范,JGJ80-91.
[6]建筑施工安全检查标准,JGJ59-2011.
[7]石油化工建设工程施工安全技术规范,GB50484-2008.
[8]石油化工施工安全技术规程,SH 3505-1999.
[9]危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质,[2009]87号
论文作者:杨根
论文发表刊物:《建筑知识》2017年6期
论文发表时间:2017/6/16
标签：脚手架论文; 荷载论文; 立杆论文; 手板论文; 标准论文; 横杆论文; 钢管论文; 《建筑知识》2017年6期论文;