按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算初探

按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行制定計(jì)算初探建設(shè)部公布的《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》〔以下簡稱“規(guī)范〞〕，已從2001年6月1日起開始正式施行，這是我國公布的第一個(gè)該類型腳手架國家規(guī)范，它適用于工業(yè)與民用建筑施工落地式〔底撐式〕單、雙排扣件式鋼管腳手架的制定與施工，以及水平混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中模板支架的制定與施工?！兑?guī)范》中規(guī)定“扣件鋼管腳手架施工前，應(yīng)按本規(guī)范的規(guī)定對腳手架結(jié)構(gòu)構(gòu)件與立桿地基承載力進(jìn)行計(jì)算〞，從而規(guī)范了該類腳手架的制定計(jì)算和施工過程。本文現(xiàn)就以高層建筑施工中使用較為廣泛的一種腳手架搭設(shè)形式為例，依據(jù)《規(guī)范》的要求說明進(jìn)行該類腳手架制定計(jì)算的主要過程。術(shù)語及符號同JGJ130－2001規(guī)定。1．制定說明1．1本制定以深圳市建筑施工中使用較為廣泛的全封閉雙排結(jié)構(gòu)腳手架為例；1．2腳手架的制定尺寸為：立桿橫距l(xiāng)b=1.05m，立桿縱距l(xiāng)a=1.5m，步距h=1.8m。1．3本制定中所采納的腳手板為深圳地區(qū)使用較為廣泛的鋼笆片，其自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.125kN/m2。具體做法是〔如圖2〕，在兩立桿間的橫向水平桿上等距設(shè)置四根縱向水平桿，將鋼笆片用鉛絲固定在這四根縱向水平桿上。橫向水平桿的外伸部分采納木腳手板，其自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.35kN/m2。圖2橫向水平桿計(jì)算簡圖1．4本制定中采納的是由鋼管、扣件以及預(yù)埋鋼筋組成的剛性連墻件，其間距為兩步三跨。具體做法如圖3。圖3連墻件示意圖1．5本例所有鋼管尺寸都為φ48×××1.66mm，自重標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kg/m2。外徑φ〔d〕壁厚t截面積A慣性矩I截面模量W回轉(zhuǎn)半徑i每米長質(zhì)量mmmmcm2cm2cm2cm2kg/m481．6深圳地區(qū)基本風(fēng)壓值wo=0.7kN/m2，風(fēng)壓高度系數(shù)按C類地面粗糙度取值。H=5m時(shí)，μz=0.54；H=50m，μz=1.36。1．7本例腳手架立桿基礎(chǔ)采納壓實(shí)填土基礎(chǔ)，填料為土夾石，碎石、卵石的含量在30%~50%，土分層回填平整夯實(shí)后的密實(shí)度為0.94~0.97，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值取180kN/m2。然后采納長2.0m，寬200mm，厚60mm的木反作為墊木，將立桿布置在墊土的中心線上?！踩鐖D4〕圖4基礎(chǔ)示意圖2．制定計(jì)算2．1縱、橫向水平桿計(jì)算2．1．1縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度和撓度計(jì)算〔按三跨連續(xù)梁，見圖1〕圖1縱向水平桿計(jì)算簡圖×K=3××××q×××σ××103=67.43N/mm2＜f=205N/mm2υ=2.21mm＜〔υ〕=la/150=10mm2．1．2橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度和撓度計(jì)算×××××××××3×××·m2．1．3扣件的抗滑承載力由圖3可知，RA=5.8017kN＜Rc〔=8kN〕，所以能滿足抗滑要求。2．2立桿計(jì)算2．2．1立桿穩(wěn)定性計(jì)算〔以規(guī)范同意搭設(shè)的最大高度50m，計(jì)算底層立桿段〕〔1〕計(jì)算部位應(yīng)依據(jù)風(fēng)荷載產(chǎn)生彎曲壓應(yīng)力大小確定，故先計(jì)算風(fēng)荷載產(chǎn)生的壓應(yīng)力。An=5980(mm)2〔略〕AW=10000(mm)2μμ××·m××〔2〕計(jì)算腳手架自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NGlK；由《規(guī)范》附錄A表A-1查得一個(gè)柱距范圍內(nèi)每米高腳手架自重產(chǎn)生的軸心壓力標(biāo)準(zhǔn)值Gk=0.1248kN/m，則50m高腳手架結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生軸心壓力標(biāo)準(zhǔn)值為：NGlK=h·gk=50×〔3〕計(jì)算構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NGlk〔結(jié)果如下表〕：構(gòu)立配桿件腳手板〔N〕欄桿〔N〕擋腳板〔N〕安全網(wǎng)〔N〕NG2K〔N〕內(nèi)立桿492.2+315外立桿1728189375注：①腳手板的輔設(shè)按《規(guī)范》7.3.12條規(guī)范，自頂層作業(yè)層往下每隔12m滿鋪一層，共計(jì)5層，其自重為〔5×125××××××2〕kN。②×15×30〕N；③腳手踢腳板為180mm高的木腳手板檔板，自重為〔350×××2〕N；④安全網(wǎng)自重力〔5××50〕N?！?〕計(jì)算外立桿施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的輔向力總和〔注：當(dāng)計(jì)算里立桿時(shí)還應(yīng)加上外伸部分的荷載〕=3×××〔5〕計(jì)算底層外立桿的軸向力制定值N×〔6〕計(jì)算底層外立桿穩(wěn)定性查有知，×489〕+21.63=203.5N/mm2＜f=205N/mm2〔7〕按穩(wěn)定性計(jì)算腳手架最大搭設(shè)高度H。==48353mm≈48m＞26m，所以還應(yīng)按公式〔H〕=Hs/〔1+0.001Hs〕進(jìn)行調(diào)整：〔H〕=Hs/〔1+0.001Hs〕=45m所以該腳手架的最大搭設(shè)高度為45m，即Hs≤45m。2．3連墻件計(jì)算〔以45m高處進(jìn)行計(jì)算〕5m，〔1〕計(jì)算連墻件軸向力制定值N1μz=1.3，μ×××·wk·Aw××〔2××3×No=5kN∴〔2〕計(jì)算連墻件穩(wěn)定承載力∵l=500mm，∴λ=l/I=70/1.58=44，∴×489〕=36.2N/mm2＜f=205N/mm2〔3〕計(jì)算扣件的抗滑移承載力直角扣件的抗滑移制定值Rc=8kN＜N1=15.433kN，所以抗滑移承載力不滿足要求，可以減小連墻件的設(shè)置間距，也可采納兩只直角扣件與腳手架的內(nèi)外立桿連接?！?〕連墻件與墻體連接側(cè)的鋼管凈截面強(qiáng)度計(jì)算和預(yù)埋鋼筋的抗剪承載力計(jì)算鋼管的凈截面強(qiáng)度計(jì)算：σ=Nl/〔A-2×d×t〕=15433/〔489-2×20×＜f=205N/mm2預(yù)埋鋼筋抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算：τ=4Nl/〔2πd2〕=24.6N/mm2＜125N/mm2滿足要求。2．4立桿地基承載力計(jì)算〔1〕計(jì)算地基承載力制定值fg=kc·×p=N/a=16450.250000=0.0658〔N/mm2〕∵p＜fg，∴地基滿足要求。3．制定注意事項(xiàng)〔1〕新頒《規(guī)范》中對永久荷載、可變荷載的定義與以往參照資料中的相關(guān)定義有所區(qū)別。新頒《規(guī)范》中將架體的構(gòu)、配件自重，包括腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施的自重作為永久荷載，而在《建筑施工腳手架有用手冊》中這一部分荷載是作為可變荷載合計(jì)的。這使得荷載的取值更加合理，更加便于理解?！?〕在進(jìn)行基礎(chǔ)制定時(shí)應(yīng)依據(jù)工程的實(shí)際地質(zhì)狀況進(jìn)行嚴(yán)格的制定計(jì)算，對回填土的質(zhì)量必須嚴(yán)格要求，需要時(shí)應(yīng)改作灰土或沙石土夯填，并有防雨水浸泡措施；以防止基礎(chǔ)在荷載和雨水的作用下產(chǎn)生顯著沉降。基礎(chǔ)施工完后應(yīng)組織技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下道工序的施工?！?〕從上例的計(jì)算過程中我們可以看出，新頒《規(guī)范》對連墻件的制定提出了嚴(yán)格的要求。例如，目前工程中普遍采納鋼管扣件作為連墻件，其間距通常為兩步三跨或三步三跨，當(dāng)采納單扣件作為連接時(shí)，每個(gè)扣件的最大抗滑承載力只有8kN，減去連墻件約束架平體平面外的變形所產(chǎn)生的軸向力5kN，每個(gè)連墻件所能承受的風(fēng)荷載只有3kN，顯然這種連墻件在一些高層腳手架的制定中就無法滿足規(guī)范的要求。所以，就應(yīng)合計(jì)縮小連墻件的間距，或者采納更可靠的連墻件。此外，高層腳手架的