建筑腳手架施工設(shè)計計算方法及算例

1、建筑腳手架施工設(shè)計計算方法及算例技術(shù)開展中央邢鋒摘要 論文詳細(xì)表達(dá)了建筑用腳手架施工設(shè)計的計算方法,以扣件式鋼管腳手架計算為例.關(guān)鍵詞 扣件式鋼管腳手架設(shè)置要求設(shè)計內(nèi)容及計算、概述：我們在建筑工程施工中,為了滿足施工作業(yè)需要所設(shè)置的操作架子,統(tǒng)稱為腳手架. 搭設(shè)腳手架所需要的成品和材料稱為“架設(shè)材料,是建筑施工企業(yè)常備的施工工具.我 局是以橋梁施工為主的大型建筑企業(yè),橋梁結(jié)構(gòu)載重大,施工輔助結(jié)構(gòu)種類繁多,施工 手段多種多樣,施工支架有特殊的要求,因此,采用的施工支架種類很多,如萬能桿件、 軍用梁、貝雷梁等；也常用輕型腳手架.常用的輕型腳手架有扣件式鋼管腳手架、門式鋼管腳手架、碗扣式腳手架以及其

2、他 新型腳手架.輕型腳手架具有重量輕、運輸方便、聯(lián)結(jié)快、撤除方便等優(yōu)點,應(yīng)用的范 圍也比較廣泛.本文介紹的扣件式鋼管腳手架是我國使用最為普遍的腳手架品種,可用于搭設(shè)外腳 手架、里腳手架、滿堂腳手架、支撐架以及其他用途的架子.下面主要介紹其外腳手架 構(gòu)造的設(shè)置要求：1、雙排腳手架：、立桿：橫距為0.91.5m 高層架子不大于1.2m,縱距為1.42.0m.單立桿 雙排腳手架的搭設(shè)限高為50 m,當(dāng)搭設(shè)限高50 m以上的腳手架時,35 m以下應(yīng)采用雙 立桿,或自35 m起分段卸載舉措,且上部單立桿的高度應(yīng)小于 30 m,立桿與大橫桿必須 用直角扣件扣緊,不得隔步設(shè)置或遺漏.當(dāng)采用雙立桿時,必須都用

3、扣件與同一根大橫 桿扣緊.、大橫桿：其步距為1.51.8m.上下橫桿的接長位置應(yīng)錯開布置在不同的立桿縱 距中,與相近立桿的距離不大于縱距的三分之一.、小橫桿：要貼近立桿,搭于大橫桿之上并用直角扣件扣緊,在相鄰立桿之間 需要加設(shè)1根或2根.、剪刀撐、斜拉桿、連墻桿：為保證整體穩(wěn)定和對抗側(cè)力作用的要求,按相應(yīng)規(guī) 定設(shè)置剪刀撐或其它相應(yīng)作用的整體性連接桿件.、護(hù)欄和擋腳板：在操作層上設(shè) 2道護(hù)欄和擋腳板,欄桿高度不大于 1.1m,擋腳 板亦可用加設(shè)低欄桿距腳手板 0.21.8m代替.2、單排腳手架：只有一排立桿,小橫桿的另一端擱置在墻體上,構(gòu)架形式上與雙排 架根本相同,但使用上有較多的限制：搭設(shè)高度

4、不大于20 m；連接點的設(shè)置數(shù)量不得小于三步三跨一點,連接點采用具有抗拉壓作用的剛性構(gòu)造.3、連墻構(gòu)造：對外腳手架的平安至關(guān)重要,假設(shè)設(shè)置數(shù)量缺乏、構(gòu)造不符合要求所造 成的事故屢有發(fā)生,必須高度重視并保證其設(shè)置要求.4 、挑支結(jié)構(gòu)：在以下情況使用：搭設(shè)單層腳手架,挑擴(kuò)作業(yè)面,適應(yīng)有陽臺、挑篷 及其它突出墻面構(gòu)造情況下的腳手設(shè)置要求,設(shè)置局部卸載裝置以及搭設(shè)特殊形式的腳 手架等.二、扣件式鋼管腳手架設(shè)計及計算：1、設(shè)計內(nèi)容：、方案的選擇,在選用腳手架前認(rèn)真閱讀設(shè)計文件,熟悉施工工藝,然后從以下 幾個方面考慮：腳手架的類別、腳手架的構(gòu)架形式和尺寸、相應(yīng)舉措；、承載可靠性的驗算,包括：構(gòu)架結(jié)構(gòu)驗算,

5、地基、根底和其它支承結(jié)構(gòu)的驗算, 專用加工件驗算；、平安使用舉措,包括：作業(yè)面的防護(hù),整架和作業(yè)區(qū)域的防護(hù),進(jìn)行平安搭設(shè)、 移動和撤除的舉措,平安使用舉措.2 、腳手架構(gòu)架結(jié)構(gòu)計算工程：、構(gòu)架的整體穩(wěn)定性計算,可轉(zhuǎn)化為立桿穩(wěn)定性計 算；、單肢立桿的穩(wěn)定性計算；、平桿的抗彎強(qiáng)度和撓度計算；、連墻件的強(qiáng)度 和穩(wěn)定性驗算；、抗傾覆驗算；、懸掛件、挑支撐件的驗算.3 、每種腳手架的計算方法都不相同,下面以扣件式鋼管腳手架的計算方法為例、鋼管腳手架構(gòu)造簡圖：見以下圖1彈性支座(a)單排腳手架H -連墻點豎向間距b-立桿橫距圖2立桿穩(wěn)定性核算簡圖(b)雙排腳手架圖1鋼管腳手架簡圖、荷載：包括施工荷載(操作

6、人員和材料及其設(shè)備等重力)和腳手架自重力.荷 載的傳遞順序是：腳手板一小橫桿一大橫桿一立桿一底座一地基.、小橫桿計算：按簡支梁計算,、強(qiáng)度計算：按實際堆放位置的標(biāo)準(zhǔn)值計算其最大彎矩：M f .Wn、撓度計算：將荷載換算成等效均布荷載：w 四一 w 匚.同時滿足標(biāo)準(zhǔn)384EI150JGJ130-2001 Tab5.1.8 w <10mrp、符號意義：-大小橫桿的彎曲應(yīng)力；l-大、小橫桿的跨度；M-大、小橫桿計算的最大彎矩； W-大、小橫桿的凈截面對抗矩；f鋼管的抗彎、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值,f 205N/mm2; w-受彎桿件的撓度；w-受彎桿件的容許撓度；q -腳手板作用在小橫桿上的等效均布荷載

7、；5I -大小橫桿的截面慣性矩；E-鋼材的彈性模量,2.06 X 10 (MPa.、大橫桿計算：按三跨連續(xù)梁計算,用小橫桿支座最大反力計算值,在最不利荷 載布置計算其最大彎矩值,、彎曲強(qiáng)度按下式：M& fWn、撓度計算：將標(biāo)準(zhǔn)值的最大反力值進(jìn)行最不利荷載布置其最大彎矩值,然后換 算成等效均布值：0.99q,l4 w w.100EI、符號意義：q'-大橫桿上的等效均布荷載,其它符號意義與小橫桿的符號相同.、腳手架立桿穩(wěn)定性計算：、按圖式軸心受力格構(gòu)式壓桿計,見圖 2N不考慮風(fēng)載時：AKaKh f,(其中 N=1.2 ONgki Ngk2)1.4Nqk)N M考慮風(fēng)載時：A bAK

8、aKhF、雙排腳手架單桿穩(wěn)定性計算： m KaKhF1A1、符號意義：以下所要查的表全部來自?簡明施工計算手冊?.N-格構(gòu)式壓桿的軸心壓力；N gk-腳手架自重產(chǎn)生的軸力,查表 7-5取值；Nsk-腳手架附件及物品重產(chǎn)生的軸力,查表 7-7取值；NU- 一個縱距內(nèi)腳手架施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸力可由表7-7查??；n腳手架的步距數(shù),A-腳手架內(nèi)外排立桿的毛截面積之和；-格構(gòu)式壓桿整體穩(wěn)定系數(shù),按換算長細(xì)比cx x,查表7-8 ;入x-格構(gòu)式壓桿長細(xì)比,查表7-9,以-換算長細(xì)比長系數(shù),查表7-10;K-與腳手架高度有關(guān)的調(diào)整系數(shù),當(dāng) H 25m時,取0.8 ,當(dāng)H 25m時,1一一、Kh ,腳手架

9、圖度；1二100Ka-與立桿截面高度有關(guān)的調(diào)整系數(shù),當(dāng)內(nèi)外排立桿均采用兩根鋼管組合時,Ka=0.7;當(dāng)內(nèi)外排立桿為單根時取 0.85;M-風(fēng)荷載對格構(gòu)式壓桿產(chǎn)生的彎矩,M q1Hl 2 / 8 ；q1-風(fēng)荷載作用于格構(gòu)式壓桿的線荷載；A-內(nèi)排或外排的單排立桿危險截面的毛截面面積；N-不考慮風(fēng)荷載時由N計算的內(nèi)排或外排計算截面的軸心壓力；1 按1%/,查表7 8得的穩(wěn)定系數(shù)；h1腳手架底步步矩或門洞 處的步矩；i1-內(nèi)排或外排立桿的回轉(zhuǎn)半徑；葉-操作處水平桿對立桿偏心傳力產(chǎn)生的附加應(yīng)力,當(dāng)施工荷載Qk 2000N/m2時,取 m 35N/mm2; QK 3000N/m2, 取 m 55N/mm2

10、;非施工層的 m 0.、腳手架與結(jié)構(gòu)的連接計算：、連接件抗拉、抗壓強(qiáng)度按下式計算：0.85fAn、連接件與腳手架及主體結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度按下式計算：N t (N c ) NvC、符號意義：Nt (Nc)-風(fēng)荷載作用對連墻點處產(chǎn)生的拉力或壓力,由下式計算Nt(Nc)1.4HiLWk,H、Li-連墻點的豎向及水平間距；w 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,A-連接件的凈截面積； Nvc-連接件的抗壓或抗拉設(shè)計承載力,采用扣件時,Nvc =6kN/只.、最大搭設(shè)高度：雙排扣件鋼管腳手架一般搭設(shè)高度不宜超過 50m超過時,應(yīng)采 取分段搭設(shè)或分段卸荷舉措.由地面起或挑梁上的每段腳手架最大搭設(shè)高度公式:HHmax 一二,其中1

11、100Ka Af 1.3(1.2NGK2 1.4NQk)一H 竺竺4h, Af-可由表7-11查取;1.2Ngkih一腳手架的步距.三、算例鋼管 48X3.5, h 1.5m, W =5075 m而 I x =1.219 X 105 m加人群荷載：2.0kN/ m,施工荷載：2.0kN/ m 2,風(fēng)荷載：0.7kN/ m 2Ka AF 1.3(1.2Ngk2 1.4Nqk)k1、拾設(shè)圖度計算：H=h1.2Ngki= 0.85 42.988 1.3 (1.2 1.715 1.4 8.4) / (1.2X0.411) X1.5=56.5mH那么最大允許搭設(shè)圖度計算：HU=56.5/ (1+0.56

12、5) =36m1 H /1002、腳手架的穩(wěn)定計算：、小橫桿：按簡支梁計算,間距 1.2m, q1= (2.0+2.0 ) X 1.2=4.8kN/m ,IQM=1/8 q il 2=1/8 X 4.8 X 1.2 2=0.864kN.m,(r=M =0.864 X 1000/5.075 =170.2MPa<6=205 MPa,可Wx. 5q1l4f ma=5.4 mm< L/150 =8.0 mm ,可 384EI、大橫桿：按三跨連續(xù)梁計算z.aakN2 JiSKN2.J1SKN一 Mx=WxM=KM? F? L=0.213X2.88 X 103x 1.2=736.1N.m ,=

13、736.1 X 103/ (5.075 X 10=145MPa< 6=205 MPa,可r KWFL3 1.615 2.88 103 (1.2 103)3f ma=54 =3.2 mm< L/150 =8.0 mm ,100EI100 2.06 101.219 10、立桿計算：b=1.2m, L=1.2m, h=1.5m腳手架高34.6m為單管立桿,其折合步數(shù) n尸H/h=34.6/1.5=23步,、計算腳手架的整體穩(wěn)定性：A、求 N值：NsK=0.411kN,N =1.2 (m? Ngk+ Ngk2)+1.4 Nqk=1.2 (23X0.411+1.2 X2.95) +1.4 X

14、 10.5=30.3kN ,B、求值：查表,=20,入x=8.57,入cx=p?入x=171,查表=0.218C、驗算整體穩(wěn)定性：因立桿為單根,Ka=0.85 ,高度調(diào)整系數(shù)K=1/ (1+H/100) =0.74,M=1/8? q 風(fēng) H2=1/8 X 0.7 X 103X4.5 2=1.772kN.m,33貝(j M 里= 30.3 10一 +1.772 10 =74.1 MPaA b1A1 0.218 4 4891.2 489、單根鋼管穩(wěn)定性：N=1/2X1.2n1? Ngk+<&Kf=0.85 X 0.74 X 205=128.9 MPa,可(0.5 X 1.0+0.35 ) /1.4 X 1 1.2Ngk2+1.4 Nqk) =16.66kN,入 1=-=1500/15.94=94 ,查表 1=0.634 i取(T m = 35MPa,單根鋼管截面積 A=489 mrri,i N3一貝 U +(TM =16.66 X