建筑腳手架施工設計計算方法及算例

建筑腳手架施工設計計算方法及算例（技術發(fā)展中心邢鋒）摘要論文具體敘述了建筑用腳手架施工設計的計算方法，以扣件式鋼管腳手架計算為例。關鍵詞扣件式鋼管腳手架設置要求設計內容及計算一、概述：我們在建筑工程施工中，為了滿意施工作業(yè)須要所設置的操作架子，統(tǒng)稱為腳手架。搭設腳手架所須要的成品和材料稱為“架設材料”，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)，橋梁結構載重大，施工協(xié)助結構種類繁多，施工手段多種多樣，施工支架有特別的要求，因此，采納的施工支架種類許多，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他新型腳手架。輕型腳手架具有重量輕、運輸便利、聯(lián)結快、拆除便利等優(yōu)點，應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運用最為普遍的腳手架品種，可用于搭設外腳手架、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造的設置要求：1、雙排腳手架：立桿：橫距為0.9～1.5m（高層架子不大于1.2m），縱距為1.4～2.0m。單立桿雙排腳手架的搭設限高為50m，當搭設限高50m以上的腳手架時，35m以下應采納雙立桿，或自35m起分段卸載措施，且上部單立桿的高度應小于30m。立桿與大橫桿必需用直角扣件扣緊，不得隔步設置或遺漏。當采納雙立桿時，必需都用扣件與同一根大橫桿扣緊。大橫桿：其步距為1.5～1.8m。上下橫桿的接長位置應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，在相鄰立桿之間須要加設1根或2根。⑷、剪刀撐、斜拉桿、連墻桿：為確保整體穩(wěn)定和反抗側力作用的要求，按相應規(guī)定設置剪刀撐或其它相應作用的整體性連接桿件。⑸、護欄和擋腳板：在操作層上設2道護欄和擋腳板，欄桿高度不大于1.1m，擋腳板亦可用加設低欄桿（距腳手板0.2～1.8m）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，構架形式上與雙排架基本相同，但運用上有較多的限制：搭設高度不大于20m；連接點的設置數(shù)量不得小于三步三跨一點，連接點采納具有抗拉壓作用的剛性構造。3、連墻構造：對外腳手架的平安至關重要，若設置數(shù)量不足、構造不符合要求所造成的事故屢有發(fā)生，必需高度重視并確保其設置要求。4、挑支結構：在以下狀況運用：搭設單層腳手架，挑擴作業(yè)面，適應有陽臺、挑篷及其它突出墻面構造狀況下的腳手設置要求，設置部分卸載裝置以及搭設特別形式的腳手架等。二、扣件式鋼管腳手架設計及計算：1、設計內容：⑴、方案的選擇，在選用腳手架前仔細閱讀設計文件，熟識施工工藝，然后從以下幾個方面考慮：腳手架的類別、腳手架的構架形式和尺寸、相應措施；⑵、承載牢靠性的驗算，包括：構架結構驗算，地基、基礎和其它支承結構的驗算，專用加工件驗算；⑶、平安運用措施，包括：作業(yè)面的防護，整架和作業(yè)區(qū)域的防護，進行平安搭設、移動和拆除的措施，平安運用措施。2、腳手架構架結構計算項目：⑴、構架的整體穩(wěn)定性計算，可轉化為立桿穩(wěn)定性計算；⑵、單肢立桿的穩(wěn)定性計算；⑶、平桿的抗彎強度和撓度計算；⑷、連墻件的強度和穩(wěn)定性驗算；⑸、抗傾覆驗算；⑹、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⑴、鋼管腳手架構造簡圖：見下圖1⑵、荷載：包括施工荷載（操作人員和材料及其設備等重力）和腳手架自重力。荷載的傳遞依次是：腳手板→小橫桿→大橫桿→立桿→底座→地基。⑶、小橫桿計算：按簡支梁計算，①、強度計算：按實際堆放位置的標準值計算其最大彎矩：。②、撓度計算：將荷載換算成等效均布荷載：同時滿意規(guī)范JGJ130-2001Tab5.1.8[w]≤10mm；③、符號意義：--大小橫桿的彎曲應力；--大、小橫桿的跨度；MX--大、小橫桿計算的最大彎矩；Wn--大、小橫桿的凈截面反抗矩；鋼管的抗彎、抗壓強度設計值，；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；--大小橫桿的截面慣性矩；--鋼材的彈性模量，2.06×105（MPa）。⑷、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，彎曲強度按下式： 撓度計算：將標準值的最大反力值進行最不利荷載布置其最大彎矩值，然后換算成等效均布值：③、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。⑸、腳手架立桿穩(wěn)定性計算：①、按圖式軸心受力格構式壓桿計，見圖2不考慮風載時：，（其中N=1.2（）考慮風載時：②、雙排腳手架單桿穩(wěn)定性計算：③、符號意義：以下所要查的表全部來自《簡明施工計算手冊》.N--格構式壓桿的軸心壓力；NGK1--腳手架自重產(chǎn)生的軸力，查表7-5取值；NGK2--腳手架附件及物品重產(chǎn)生的軸力，查表7-7取值；NQK--一個縱距內腳手架施工荷載標準值產(chǎn)生的軸力可由表7-7查?。籲1-腳手架的步距數(shù)，A--腳手架內外排立桿的毛截面積之和；Φ--格構式壓桿整體穩(wěn)定系數(shù)，按換算長細比，查表7-8；λx--格構式壓桿長細比，查表7-9，μ--換算長細比長系數(shù)，查表7-10；KH--與腳手架高度有關的調整系數(shù)，當H時，取0.8，當H時，，H—腳手架高度；KA--與立桿截面高度有關的調整系數(shù)，當內外排立桿均采納兩根鋼管組合時，KA=0.7；當內外排立桿為單根時取0.85；M—風荷載對格構式壓桿產(chǎn)生的彎矩，；q1--風荷載作用于格構式壓桿的線荷載；A1--內排或外排的單排立桿危急截面的毛截面面積；N1--不考慮風荷載時由N計算的內排或外排計算截面的軸心壓力；h1--內排或外排立桿的回轉半徑；σm--操作處水平桿對立桿偏心傳力產(chǎn)生的附加應力，當施工荷載⑹、腳手架與結構的連接計算：①、連接件抗拉、抗壓強度按下式計算：②、連接件與腳手架及主體結構的連接強度按下式計算：③、符號意義：--風荷載作用對連墻點處產(chǎn)生的拉力或壓力，由下式計算，H1、L1--連墻點的豎向及水平間距；wk--風荷載標準值，An--連接件的凈截面積；[NVc]--連接件的抗壓或抗拉設計承載力，采納扣件時，[NVc]=6kN/只。⑺、最大搭設高度：雙排扣件鋼管腳手架一般搭設高度不宜超過50m，超過時，應實行分段搭設或分段卸荷措施。由地面起或挑梁上的每段腳手架最大搭設高度公式：其中，--可由表7-11查?。籬—腳手架的步距。三、算例鋼管Φ48×3.5，Wx=5075mm3，Ix=1.219×105mm4，人群荷載：2.0kN/m2，施工荷載：2.0kN/m2，風荷載：0.7kN/m21、搭設高度計算：H=={［］/（1.2×0.411）}×1.5=56.5m則最大允許搭設高度計算：Hmax==56.5/（1+0.565）=36m2、腳手架的穩(wěn)定計算：⑴、小橫桿：按簡支梁計算，間距1.2m，q1=（2.0+2.0）×1.2=4.8kN/m，Mx=1/8q1l2=1/8×4.8×1.22=0.864kN.m，σ==0.864×1000/5.075=170.2MPa＜[σ]=205MPa，可fmax==5.4mm＜L/150=8.0mm，可⑵、大橫桿：按三跨連續(xù)梁計算Mx=KM?F?L=0.213×2.88×103×1.2=736.1N.m，σ==736.1×103/（5.075×103）=145MPa＜[σ]=205MPa，可fmax===3.2mm＜L/150=8.0mm，可⑶、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)n1=H/h=34.6/1.5=23步，①、計算腳手架的整體穩(wěn)定性：A、求N值：NGK1=0.411kN，N=1.2（n1?NGK1+NGK2）+1.4NQK=1.2（23×0.411+1.2×2.95）+1.4×10.5=30.3kN，B、求Φ值：查表，μ=20，λx=8.57，λcx=μ?λx=171，查表Φ=0.218C、驗算整體穩(wěn)定性：因立桿為單根，KA=0.85，高度調整系數(shù)KH=1/（1+H/100）=0.74，M=1/8?q風?H12=1/8×0.7×103×4.52=1.772kN.m，則=+=74.1MPa＜KAKHf=0.85×0.74×205=128.9MPa，可②、單根鋼管穩(wěn)定性：N1=1/2×1.2n1?NGK1+［（0.5×1.0+0.35）/1.4］×（1.2NGK2+1.4NQK）=16.66kN，λ1==1500/15.94=94，查表Φ1=0.634取σM=35MPa，單根鋼管截面積A1=489m