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畢業(yè)設計講座 三 腳手架專項 高層建筑的外腳手架是高層主體和裝飾施工的操作平臺 高層建筑外應搭設雙排腳手架 以形成自承重體系 保證施工安全 但一般不超過50m 腳手架01規(guī)范規(guī)定 單排腳手架不適用于下列情況 1 墻體厚度小于或等于180mm 2 建筑物高度超過24m 3 空斗磚墻 加氣塊墻等輕質(zhì)墻體 4 砌筑砂漿強度等級小于或等于M1 0的磚墻 一 扣件式鋼管腳手架構(gòu)造 1 扣件式鋼管腳手架 多用 48 51 壁厚3 5mm鋼管 絕大部分是冷彎薄壁型鋼材 連墻件2步3跨 內(nèi)立桿縱距 1500 外立桿 1500 大橫桿步距1500 小橫桿 作業(yè)層水平間距750 非作業(yè)層1500 剪刀撐全高滿跨布置 預制混凝土支座墩臺 結(jié)構(gòu)樓面 掃地桿 步矩 立桿 大橫桿 剪刀撐 縱矩 2 立桿 又稱站桿 縱距一般為1 2m 1 5m 1 8m 2m 2 1m 承受作業(yè)層 小橫桿 大橫桿 剪刀撐等傳來的豎向荷載 3 縱向水平桿 稱大橫桿 上下相鄰水平桿間距又稱步距 一般為1 2m 1 35m 1 5m 1 8m 2m 步距要和樓層層高相匹配 水平桿承受其上的小橫桿 腳手板 施工荷載 4 橫向水平桿 小橫桿 連接內(nèi)外排和水平桿節(jié)點的桿件 作業(yè)層的小橫桿托腳手板 并承受作業(yè)層施工荷載 步矩 立桿 大橫桿 剪刀撐 縱矩 5 剪刀撐 在腳手架立面上安裝的 十 字型支撐 是提高腳手架系統(tǒng)整體穩(wěn)定的加強構(gòu)件 應在腳手架各立面上 延全高貫通布置 6 掃地桿 扣接于腳手架緊底端的水平桿 7 腳手板 鋪設于作業(yè)層上的沖壓鋼腳手板或木腳手板 承受作業(yè)層上的人員和物料等施工荷載 掃地桿 1300 500 3步3跨連墻桿 腳手架剖面圖 步距 立桿橫距 8 連墻件 用扣件將腳手架與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié)在一起的構(gòu)件 鋼管 有兩步三跨布置和三步三跨布置 須在樓面上預埋鋼管預埋件 連墻件保證腳手架系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)有效拉結(jié) 9 拋撐 支撐于底層腳手架外排立桿節(jié)點和地面間的斜撐 10 支座 支撐立桿的底座 11 橫向斜撐 在腳手架內(nèi)外排間設置的斜向連接鋼管 也起到提高架體的整體穩(wěn)定的作用 a 直角扣件 b 旋轉(zhuǎn)扣件 c 對接扣件 12 扣件 有直角扣件 對接扣件 和旋轉(zhuǎn)扣件 設計步驟 1 首先按照常規(guī)做法或經(jīng)驗設計腳手架構(gòu)造 繪制構(gòu)造圖 包括材料 規(guī)格尺寸 拼裝方法等 2 計算各種腳手構(gòu)件 立柱 大小橫桿 連墻件等 的強度 剛度 穩(wěn)定性是否滿足要求 3 計算程序 計算荷載 求解內(nèi)力 強度剛度穩(wěn)定驗算 計算依據(jù) 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 建筑施工手冊 靜力計算手冊 并相關(guān)教材和參考書 腳手架設計計算例題 本例題介紹常用雙排落地式鋼管腳手架計算方法和構(gòu)造 主要依據(jù) 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范 JGJ130 2001 1500 1500 腳手架立面圖 例題 12層框架結(jié)構(gòu) 高度 6 10 3 4 40 雙排落地鋼管腳手架計算 立面如圖 立桿 大橫桿 剪刀撐 1500 掃地桿 例題 12層框架結(jié)構(gòu) 高度 6 10 3 4 40 雙排落地鋼管腳手架計算 立面如圖 材料和構(gòu)造 立桿 48 3 5鋼管 縱距1500 橫距1050 距墻500 步距1500 大橫桿 48 3 5鋼管 小橫桿 48 3 5鋼管 間距1500 作業(yè)層750 剪刀撐 48 3 5鋼管 整體布置 45度 連墻件 48 3 5鋼管 2步3跨 可靠連接樓板預埋件 密目網(wǎng)封閉 沖壓鋼腳手板 扣件連接 地基回填夯實 主要計算內(nèi)容 大小橫桿抗彎計算 立桿穩(wěn)定計算 連墻件計算 連接扣件抗滑移計算 地基計算 結(jié)構(gòu)驗算方法 極限狀態(tài)設計方法 承載能力極限狀態(tài) 正常使用極限狀態(tài) 采用分項系數(shù)設計表達式 計算強度 穩(wěn)定 連接強度 時采用荷載效應基本組合 分項系數(shù)為1 2 1 4 計算構(gòu)件變形時采用荷載效應標準組合 分項系數(shù)為1 0 荷載 永久荷載 1 腳手架自重 立桿 橫桿 扣件 連墻件等 2 配件自重 腳手板 擋腳板 安全網(wǎng)等 可變荷載 1 施工活荷載 2 風荷載 1 05 橫向水平桿的抗彎強度應按下式計算 1 計算小橫桿抗彎強度和撓度 式中 M 縱向 橫向水平桿彎矩設計值 其值按下式計算 M 1 2MGk 1 4MQKMGk 腳手板自重標準值產(chǎn)生的彎矩 MQk 施工荷載標準值產(chǎn)生的彎矩 W 截面模量 可查表 f 鋼材的抗彎強度設計值 1500 750 750 750 大橫桿 立桿 小橫桿 750 擋腳板 跳板 1050 小橫桿受荷范圍 單元寬度 等于小橫桿間距750 小橫桿受荷范圍 小橫桿受力簡化為簡支梁 某方向線荷載 均布荷載 面荷載 與某方向垂直的計算單元寬度 1 荷載計算 1 永久荷載 查規(guī)范腳手板0 3kN 說明 里外各一塊擋腳板 其力直接作用于大橫桿上 不考慮其作用 腳手板寬度0 23米 小橫桿作業(yè)層間距750mm 1 05 表5 6腳手板自重標準值 q 0 3kN m2 0 75m 0 225 kN m 2 可變荷載 查規(guī)范施工活荷載2kN 則 1 05 表5 9施工均布活荷載標準值 3 彎矩設計值 M 1 2MGK 1 4MQK 1 2 0 225 1 05 1 05 8 1 4 1 5 1 05 1 05 8 0 037 0 289 0 326 kN m 326000 N mm 1 05 q 0 225 kN M 恒荷 q 1 5 kN M 活荷 2 強度驗算 式中 W查表5 4為5 08cm3 表5 17鋼材的強度設計值與彈性模量 N mm2 小橫桿的強度滿足要求 表5 4腳手架鋼管的截面特性指標 3 變形驗算 用標準值 表5 19受彎構(gòu)件的容許撓度 計算撓度 小橫桿的變形滿足要求 1 05 q 0 225 kN m 恒荷 q 1 5 kN m 活荷 2 計算大橫桿抗彎強度和撓度 按照3跨連續(xù)梁計算抗彎強度 750 750 750 750 750 750 P 750 750 750 1500 1500 1500 1050 1 永久荷載 查得小橫桿自重3 84kg m 重力 0 0384kN m P 0 225 0 0384 1 05 2 0 23kN m2 0 75m 0 3m 0 19kN 小橫桿自重荷載 腳手板荷載 一側(cè)的擋腳板荷載 2 可變荷載 按照3跨連續(xù)梁計算抗彎強度 750 750 750 750 750 750 P 750 750 750 1500 1500 1500 1050 2 計算大橫桿抗彎強度和撓度 3 彎矩設計值 查靜力計算手冊 最大彎矩 0 175PL 按照3跨連續(xù)梁計算抗彎強度 750 750 750 750 750 750 恒荷P 0 19kN 活荷P 0 788kN 2 強度驗算 大橫桿的強度滿足要求 3 變形驗算 撓度系數(shù)查手冊 f 1 146 PL3 100EI 大橫桿的變形滿足要求 P 0 19 0 788 0 978KN 978N 750 750 750 750 750 750 恒荷P 0 19kN 活荷P 0 788kN RC 抗滑承載力設計值 直角扣件8kN R 縱向 橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值 恒荷0 19 活荷0 788 立桿 大橫桿 3 連接扣件抗滑計算 R 1 2 0 65 1 0 19 1 4 0 65 1 0 788 376 1820 N 2196 N 8000N滿足條件 R RC 表5 18扣件 底座的承載力設計值 kN 小橫桿 其中0 65是查手冊支座剪力系數(shù) 4 立桿計算 穩(wěn)定計算 立桿的穩(wěn)定性應按下列公式計算 不組合風荷載時 組合風荷載時 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 應根據(jù)長細比查表5 21取值 長細比 計算長度 k 計算長度附加系數(shù) k 1 155 考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù) 表5 22 式中 不組合風荷載時 組合風荷載時 式中 N 計算立桿段的軸向力設計值 MW 計算立桿段由風荷載設計值產(chǎn)生的彎矩 解 1 腳手架自重軸向力NG1kNG1k 0 1394kN m 40 5 576 kN 查規(guī)范附錄 查表5 5 2 構(gòu)配件自重NG2k 腳手板自重 0 3kN 鋼管自重0 0384kN m NG2k 包括3層腳手板 2層作業(yè) 1層保護 每層4塊腳手板 一側(cè)2塊擋腳板 一側(cè)2根欄桿 尼龍安全封閉網(wǎng)不計 腳手板自重 0 3kN 0 23m 4塊 1 5m 3層 2 0 621 kN 擋腳板自重 0 3kN 0 23m 1 5m 2塊 0 207 kN 兩根欄桿自重 0 0384kN m 1 5m 2根 0 115 kN NG2k 0 621 0 207 0 115 0 943 kN 穩(wěn)定計算 本題工程位于市中心 地面粗糙度c類 基本風壓0 65 驗算底層立桿穩(wěn)定性 連墻桿2步3跨 采用2層裝修作業(yè) 1層保護 兩個作業(yè)層 一個安全保護層 防止上部物體墜落 護身 欄桿 欄桿 1 5 計算單元寬 1 5 僅研究計算外立桿 4塊腳手板平鋪 3 施工荷載NQk NQk 2 0kN 1 05m 1 5m 2層 2 3 15 kN 4 風載產(chǎn)生彎矩Mw 其中 查表5 10風壓高度變化系數(shù)得1 13 查表取風載體形系數(shù) 1 3 1 3 0 095 0 124 表5 12腳手架的風荷載體型系數(shù) s 凈擋風面積An和輪廓面積Aw 迎風面積 的比值 半封閉腳手架的擋風系數(shù)取 0 095 查表值 書157頁 則 風載產(chǎn)生彎矩設計值 5 軸向力 1 不組合風載 N 1 2 NG1k NG2k 1 4 NQk 1 2 5 576 0 943 1 4 3 15 12 23 kN 2 組合風載 N 1 2 NG1k NG2k 0 85 1 4 NQk NWK 1 2 5 576 0 943 0 85 1 4 3 15 7 82 3 75 11 57kN 其中NWK 0 P153 6 軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 查表5 4得i 1 58則長細比 260 1 58 164 5 查表5 21 得 查表5 21 先求 其中 計算長度l0 k h 1 155 1 5 150 260 查得 1 5 表5 22腳手架立桿的計算長度系數(shù) 7 驗算立桿穩(wěn)定性 不組合風荷載時 組合風荷載時 立桿穩(wěn)定滿足 立桿穩(wěn)定滿足 解 本題覆蓋面積Aw 2步3跨 1 5 2 1 5 3 13 5 NlW 1 4 wk Aw 1 4 0 064 13 5 1 2 kN Nl NlW N0 1 2 5 6 2 kN 連墻件采用同樣鋼管 長度因每個連接扣件抗滑力為8kN 本工程設2米長鋼管 單扣件連接 6 2kN 8kN 扣件抗滑移滿足要求 5 連墻件計算 連墻件的軸向力設計值 其中 風荷載產(chǎn)生軸力 Aw 每個連墻件覆蓋迎風面積 N0 連墻件約束平面外變形產(chǎn)生軸力 單排3 kN 雙排5 kN 1050 500 1500 2步3跨連墻桿 腳手架剖面圖 扣件連接 6 立