施工技術(shù)安全計算NEW課件

施工安全計算技術(shù)第一部分落地扣件鋼管腳手架設(shè)計計算第二部分懸挑腳手架設(shè)計計算第三部分扣件鋼管梁模板支撐架設(shè)計計算第四部分墻模板的設(shè)計計算第五部分柱模板的設(shè)計計算第六部分梁模板的設(shè)計計算第七部分懸挑卸料平臺的設(shè)計計算第一部分落地扣件鋼管腳手架設(shè)計計算

扣件式鋼管腳手架是我國目前土木建筑工程中應(yīng)用最為廣泛的，也是屬于多立桿式的外腳手架中的一種，其特點是：桿配件數(shù)量少；裝卸方便，利于施工操作；搭設(shè)靈活，能搭設(shè)高度大；堅固耐用，可多次周轉(zhuǎn)，使用方便。應(yīng)用扣件式鋼管腳手架在設(shè)計與施工中要貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量。為了符合這一基本要求，所以扣件式鋼管腳手架施工前，要根據(jù)規(guī)范（JGJ130-2001）（以下均簡稱規(guī)范）1.0.4條的規(guī)定編制施工組織設(shè)計?！督ㄖ┕た奂戒摴苣_手架規(guī)范》(JGJ130-2001)一、規(guī)范要求設(shè)計計算書應(yīng)該包括的內(nèi)容：1.縱向和橫向水平桿(大小橫桿)等受彎構(gòu)件的強度計算；2.扣件的抗滑承載力計算；3.立桿的穩(wěn)定性計算；4.連墻件的強度、穩(wěn)定性和連接強度的計算；5.立桿的地基承載力計算。計算強度和穩(wěn)定性時，要考慮荷載效應(yīng)組合，永久荷載分項系數(shù)1.2，可變荷載分項系數(shù)1.4。受彎構(gòu)件要根據(jù)正常使用極限狀態(tài)驗算變形，采用荷載短期效應(yīng)組合。二、縱向和橫向水平桿(大小橫桿)的計算大橫桿計算荷載組合簡圖(跨中最大彎矩和跨中最大撓度)

大橫桿計算荷載組合簡圖(支座最大彎矩)

跨中最大彎矩計算公式如下:

支座最大彎矩計算公式如下:

最大撓度考慮計算公式如下:二、縱向和橫向水平桿(大小橫桿)的計算3.小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計算值，在最不利荷載布置下計算小橫桿的最大彎矩和變形。小橫桿的荷載包括大小橫桿的自重標(biāo)準值，腳手板的荷載標(biāo)準值，活荷載標(biāo)準值。

均布荷載最大彎矩計算公式如下:

集中荷載最大彎矩計算公式如下:

均布荷載最大撓度計算公式如下:

集中荷載最大撓度計算公式如下:三、扣件的計算縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范5.2.5):

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承載力設(shè)計值,取8.0kN；

R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達40--65N.m時,試驗表明:單扣件在12kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取8.0kN；雙扣件在20kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取12.0kN。四、立桿的穩(wěn)定性計算

不考慮風(fēng)荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算公式考慮風(fēng)荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算公式其中N——立桿的軸心壓力設(shè)計值(kN)；

——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l0/i的結(jié)果查表得到；

I——計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm)；l0——計算長度(m),由公式l0=kuh確定；

k——計算長度附加系數(shù)，取1.155；

u——計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定；

A——立桿凈截面面積(cm2)；

W——立桿凈截面模量(抵抗矩)(cm3)；

MW——計算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計值產(chǎn)生的彎矩(kN.m)；

——鋼管立桿受壓強度計算值(N/mm2)；

[f]——鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值(N/mm2)，[f]=205N/mm2。

四、立桿的穩(wěn)定性計算說明計算長度附加系數(shù)u:反映腳手架各桿件對立桿的約束作用，綜合了影響腳手架整體失穩(wěn)的各種因素。偏心：施工荷載一般偏心作用腳手架上，但由于一般情況腳手架結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的最大軸向力由不均勻分配施工荷載產(chǎn)生的最大軸向力不會同時相遇，可以忽略施工荷載的偏心作用，內(nèi)外立桿按照施工荷載平均分配計算。五、連墻件計算連墻件的軸向力計算值應(yīng)按照下式計算：

Nl=Nlw+No其中Nlw——風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值(kN)：

Nlw=1.4×wk×Awwk——風(fēng)荷載基本風(fēng)壓值；

Aw——每個連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外迎風(fēng)面積；

No——連墻件約束軸向力(kN)，No=5.0kN；五、連墻件計算連墻件軸向力設(shè)計值Nf=A[f]連墻件如果采用扣件與墻體連接，要計算扣件的抗滑力。連墻件如果焊接方式與墻體連接，要計算焊縫的強度。二、懸臂挑梁的計算懸臂單跨梁計算簡圖支座反力計算公式

支座彎矩計算公式

C點最大撓度計算公式

其中k=m/l,kl=ml/l。三、懸挑梁上面聯(lián)梁的計算按照集中荷載作用下的簡支梁計算，集中荷載P為立桿的傳遞力，計算簡圖如下

支撐按照簡支梁的計算公式四、懸挑主梁的計算

懸挑主梁應(yīng)該按照超靜定的連續(xù)梁進行計算，根據(jù)是否有錨固段來判斷計算條件是鉸接（壓環(huán)或螺栓連接主體結(jié)構(gòu)），還是固接（焊接連接主體結(jié)構(gòu)）。懸臂部分腳手架荷載P的作用，里端B為與樓板的錨固點，A為墻支點。水平鋼梁的整體穩(wěn)定性計算公式如下

其中b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)六、鋼絲繩或支桿連接計算1.鋼絲拉繩(支桿)的內(nèi)力計算：如果上面采用鋼絲繩，鋼絲繩的容許拉力按照下式計算：

其中[Fg]——鋼絲繩的容許拉力(kN)；

Fg——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；計算中可以近似計算Fg=0.5d2，d為鋼絲繩直徑(mm)；

——鋼絲繩之間的荷載不均勻系數(shù)，對6×19、6×37、6×61鋼絲繩分別取0.85、0.82和0.8；

K——鋼絲繩使用安全系數(shù)。2.鋼絲拉繩(斜拉桿)的吊環(huán)強度計算：

其中[f]為吊環(huán)受力的單肢抗剪強度，取[f]=125N/mm2；可以計算得到鋼絲繩吊環(huán)的最小直徑。第三部分梁模板支撐架設(shè)計計算一、設(shè)計計算書應(yīng)該包括的內(nèi)容：1.木方的受力計算；2.縱向和橫向水平桿的強度計算；3.扣件的抗滑承載力計算；4.立桿的穩(wěn)定性計算。模板支架，特別是空間高、跨度大、荷載重的模板支架進行分析計算的研究和總結(jié)不多，不少工程編制的施工技術(shù)方案比較簡單。二、小橫桿的計算[以第二種支撐形式為例]

1.荷載的計算：(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m)：q1(2)模板的自重線荷載(kN/m)：q2(3)活荷載為施工荷載標(biāo)準值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN)：P12.木方楞的支撐力計算：均布荷載q=1.2×q1+1.2×q2集中荷載P=1.4×P1

木方楞計算簡圖經(jīng)過計算得到從左到右各木方傳遞集中力分別為N1=2.345kNN2=9.494kNN3=2.345kN

16%68%16%三、立桿的穩(wěn)定性計算規(guī)范中為保證扣件式鋼管摸板支架的穩(wěn)定性，支架立桿的計算長度借鑒英國標(biāo)準，規(guī)定穩(wěn)定性計算長度l=h+2a，其中a為立桿上部伸出的懸臂段，這是為限制施工現(xiàn)場任意增大鋼管伸出長度，保證支架的穩(wěn)定性，并沒有理論上的依據(jù)。

例如伸出長度為0.3米，則計算長度為lo=h+2*0.3=h+0.6；當(dāng)步距h=1.8時，lo=2.4米，其計算長度系數(shù)u=2.4/1.8=

1.33，比通常的u=1.0值提高了33.3%，有利于支架的整體穩(wěn)

定性。但是上面的規(guī)定是針對于一般多高層建筑其層間高度不高的樓屋面混凝土結(jié)構(gòu)的模板支架，為反映影響支架穩(wěn)定的諸多因素，很多專家人為這個計算長度公式對用于高、大、重的模板支架適用性值得探討，有專家認為考慮公式

l=kuh比較合適；杜榮軍在《施工技術(shù)》2002.3.《扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全》也增加了高度安全系數(shù)等等。三、立桿的穩(wěn)定性計算立桿的穩(wěn)定性計算公式

其中N——立桿的軸心壓力設(shè)計值

——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l0/i查表；A——立桿凈截面面積(cm2)；如果完全參照《扣件式規(guī)范》不考慮高支撐架

l0=(h+2a)如果考慮到高支撐架的安全因素

l0=k1uh

l0=k1k2(h+2a)

k1——計算長度附加系數(shù)，按照表1取值為；u——計算長度系數(shù)，參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3；a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點長度；k2——計算長度附加系數(shù)，按照表2取值為；四、補充說明模板承重架的節(jié)點不是剛性節(jié)點，人工不確定因素很多，力傳遞也不直接不規(guī)則，離散性很大，千百個扣件中有一個或幾個失效，則計算長度就可能增加一倍甚至更大，軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)就會急劇下降，立桿的承載力也大幅減小，立桿的受壓穩(wěn)定性也就很難得到保證。

所以要高度重視模板承重架的構(gòu)造要求，模板承重架應(yīng)盡量利用剪力墻或柱作為連接連墻件，否則存在安全隱患。要確保各種桿件的布置符合規(guī)范要求，使桿件傳力明確，立桿要盡可能承受軸向力，避免或減小荷載的偏心。要加強整體連接和拉結(jié)，確保整體穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和節(jié)點可變狀態(tài)，要實現(xiàn)構(gòu)造尺寸的規(guī)范化，避免設(shè)計的隨意性。第四部分墻模板設(shè)計計算《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB17-88)。一、計算要求1.計算面板的強度、抗剪和撓度；2.計算內(nèi)龍骨的強度和撓度；3.計算外龍骨的強度和撓度；

4.計算穿墻螺栓的強度。墻模板的背部支撐由兩層龍骨（木楞或鋼楞）組成,直接支撐模板的龍骨為次龍骨,即內(nèi)楞；用以支撐內(nèi)層龍骨為主龍骨，即外楞組裝成墻體模板時，通過對拉螺栓將墻體兩片模板拉結(jié)，每個對拉螺栓成為主龍骨的支點。二、墻模板的面板計算

面板為受彎結(jié)構(gòu)計算的原則是按照龍骨的間距和模板面的大小,按支撐在內(nèi)楞上的三跨連續(xù)梁計算。1.強度計算f=M/W<[f]

其中f——面板的強度計算值(N/mm2)；

M——面板的最大彎距(N.mm)；

[f]——面板的強度設(shè)計值(N/mm2)，15N/mm2。

M=ql2/10

其中q——作用在模板上的側(cè)壓力，它包括新澆混凝土側(cè)壓力設(shè)計值和傾倒混凝土側(cè)壓力設(shè)計值；

l——計算跨度(內(nèi)楞間距)；

2.撓度計算v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250

其中q——作用在模板上的側(cè)壓力；

l——計算跨度(內(nèi)楞間距)；第五部分柱模板設(shè)計計算《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB17-88)。一、計算要求1計算木方的強度、抗剪和撓度2計算面板的強度、抗剪和撓度3計算BH方向柱箍的強度和撓度4計算BH方向?qū)菟ǘ⒅搴奢d標(biāo)準值的計算強度驗算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側(cè)壓力。新澆混凝土側(cè)壓力計算公式為下式中的較小值:

其中——混凝土的重力密度；

t——新澆混凝土的初凝時間，為0時(表示無資料)取200/(T+15)；

T——混凝土的入模溫度；

V——混凝土的澆筑速度m/h；

H——混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面總高度；

1——外加劑影響修正系數(shù),無外加劑1.0；有具有緩凝作用外加劑1.2；

2——混凝土坍落度影響修正系數(shù),坍落度小于100mm,取1.1;不小于100mm取1.15。根據(jù)公式計算的新澆混凝土側(cè)壓力標(biāo)準值F1三、柱摸板面板計算面板直接承受模板傳遞的荷載，計算如下

1.面板強度計算支座最大彎矩計算公式跨中最大彎矩計算公式其中q為強度設(shè)計荷載(kN/m)；d為木方的距離；2.面板撓度計算最大撓度計算公式

其中q混凝土側(cè)壓力的標(biāo)準值；

[v]面板最大允許撓度，[v]=d/250。3.面板抗剪計算

最大剪力的計算公式如下:Q=0.6qd

截面抗剪強度必須滿足:T=3Q/2bh<[T]=1.40N/mm2四、柱摸板木方計算木方直接承受面板傳遞的荷載，計算如下

1.木方強度計算支座最大彎矩計算公式跨中最大彎矩計算公式其中q為強度設(shè)計荷載(kN/m)；d為柱箍的距離；2.木方撓度計算最大撓度計算公式

其中q混凝土側(cè)壓力的標(biāo)準值；

[v]木方最大允許撓度，[v]=d/250。3.木方抗剪計算

最大剪力的計算公式如下:Q=0.6qd

截面抗剪強度必須滿足:T=3Q/2bh<[T]=1.30N/mm2五、柱箍計算

柱箍計算簡圖其中P為木方傳遞到柱箍的集中荷載(kN),經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到最大彎矩和最大支座力。柱箍截面強度計算公式

其中M——柱箍桿件的最大彎矩設(shè)計值；

W——彎矩作用平面內(nèi)柱箍截面抵抗矩；柱箍的強度設(shè)計值(N/mm2):[f]=13.000。第六部分梁模板設(shè)計計算《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB17-88)。一、計算要求1梁底面板的強度和撓度計算2梁底木方的強度和撓度計算3梁側(cè)面板的強度和撓度計算4大梁側(cè)對拉螺栓的計算二、梁底(梁側(cè))面板的計算梁底模板面板按照三跨度連續(xù)梁計算，計算簡圖如下

強度計算公式要求：

f=M/W<[f]

其中f——梁底模板的強度計算值(N/mm2)；

M——計算的最大彎矩(kN.m)；

q——作用在梁底模板的均布荷載(kN/m)；

最大彎矩計算公式如下:

最大撓度計算公式如下:

梁底模板的撓度計算值:v小于[v]=L/250。三、梁底木方的計算

梁底木方按照按照集中荷載作用的簡支梁計算，計算簡圖如下

強度計算公式要求：

f=M/W<[f]

其中f——梁底模板的強度計算值(N/mm2)；

M——計算的最大彎矩(kN.m)；

P——作用在梁底木方的集中荷載(kN/m)；最大彎矩計算公式如下:

最大撓度計算公式如下:

梁底木方的撓度計算值:v小于[v]=L/250。第七部分懸挑卸料平臺的設(shè)計計算

計算依據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準》(JGJ59-99)和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB17-88)。一、計算要求

1次梁槽鋼的強度與整體穩(wěn)定性計算2主梁槽鋼的強度與整體穩(wěn)定性計算3鋼絲拉繩與吊環(huán)的強度計算4主梁與主體結(jié)構(gòu)連接的計算（包括螺栓或焊接）二、次梁的計算1.次梁荷載計算(1)腳手板的自重標(biāo)準值q1(2)最大的材料器具堆放荷載q2(3)槽鋼自重荷載q3(4)施工人員活荷載P1靜荷載計算值q=1.2×(q1+q2+q3)活荷載計算值P=1.4×P12.內(nèi)力計算

內(nèi)力按照集中荷載P與均布荷載q作用下的簡支梁計算，計算簡圖如下

最大彎矩M的計算公式為

二、次梁的計算

3.抗彎強度計算

其中

x——截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；[f]——鋼材抗壓強度設(shè)計值，[f]=205.00N/mm2。

4.整體穩(wěn)定性計算

其中

b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計算：

當(dāng)

b大于0.6，按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ17-88)附表其值用

b'查表得到其值。三、主梁的計算

卸料平臺的內(nèi)鋼繩按照《建筑施工安全檢查標(biāo)準》作為安全儲備不參與內(nèi)力的計算。1.荷載計算(1)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準值q1(2)槽鋼自重荷載q2

靜荷載計算值q=1.2×(q1+q2)

次梁集中荷載取次梁支座力P2.內(nèi)力計算

卸料平臺的主梁按照集中荷載P和均布荷載q作用下的連續(xù)梁計算。

懸挑卸料平臺水平鋼梁計算簡圖經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到各支座對支撐梁的支撐反力和最大彎矩。三、主梁的計算

3.抗彎強度計算

其中

x——截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；[f]——鋼材抗壓強度設(shè)計值，[f]=205.00N/mm2。

4.整體穩(wěn)定性計算

其中

b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計算：

當(dāng)

b大于0.6，按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ17-88)附表其值用

b'查表得到其值。四、鋼絲繩連接計算1.鋼絲拉繩(支桿)的內(nèi)力計算：如果上面采用鋼絲繩，鋼絲繩的容許拉力按照下式計算：

其中[Fg]——鋼絲繩的容許拉力(kN)；

Fg——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；計算中可以近似計算Fg=0.5d2，d為鋼絲繩直徑(mm)；

——鋼絲繩之間的荷載不均勻系數(shù)，對6×19、6×37、6×61鋼絲繩分別取0.85、0.82和0.8；

K——鋼絲繩使用安全系數(shù)。2.鋼絲拉繩(斜拉桿)的吊環(huán)強度計算：

其中[f]為吊環(huán)受力的單肢抗剪強度，取[f]=125N/mm2；可以計算得到鋼絲繩吊環(huán)的最小直徑。中國建筑科學(xué)研究院施工安全系列軟件一、深基坑支護軟件依據(jù)《基坑支護規(guī)范》(JGJ120-99)，完成排樁、地下連續(xù)墻、土釘墻、水泥土墻等支護設(shè)計計算；2.提供真三維計算，采用彈性支點法即m法，模擬實際施工過程的分步開挖和拆撐，應(yīng)用PMSAP三維計算分析模塊，完成多工況的灌注樁、地連墻、內(nèi)支撐的有限元計算；3.動態(tài)顯示三維計算，自動生成各種支護設(shè)計完整的圖文并茂計算書；4.根據(jù)混凝土規(guī)范完成樁、梁、地連墻的配筋；5.提供豐富的樁、梁、地連墻平面內(nèi)力圖和變形圖，近百個剖面圖和節(jié)點圖供用戶使用。二、腳手架設(shè)計軟件依據(jù)《扣件式鋼管腳手架設(shè)計規(guī)范》提供落地式扣件腳手架、懸挑腳手架和梁板模板支架的設(shè)計計算；計算書包括大小橫桿計算、立桿穩(wěn)定性計算、扣件、連墻件、地基承載力等計算，以及超規(guī)范的梁板高支架計算；3.快速繪制腳手架布置平面圖、立面圖和