扣件式鋼管腳手架設計

扣件式鋼管腳手架設計第1頁/共62頁概述而如果考慮風荷載的影響，采用單管立桿的落地式扣件鋼管腳手外架很難搭設到40～50米的高度，為了施工安全，這就必然會考慮部分立桿采用雙管立桿，如上海地區(qū)在《高層建筑雙排鋼管腳手架施工規(guī)定》中就規(guī)定：（1）腳手外架整體高度在30米以下者，用單根立桿，立桿縱距1.80米。第2頁/共62頁概述（2）高度在30～50米者，立桿縱距仍用1.80米，自立桿頂部算起，往下30米用單根鋼管，再往下到地面部分，里外立桿均要采用雙根鋼管，順縱墻并列組成，并應用扣件緊固。第3頁/共62頁概述（3）扣件聯(lián)接的鋼管腳手架高度在30～50米者，也可從地面到頂部用單根立桿，但要縮小立桿縱距：高度在30～40米者，立桿縱距1.50米；高度在41～50米者，立桿縱距1.00米。第4頁/共62頁腳手架設計基本要求二.腳手架的基本要求1.滿足使用要求2.確保安全3.搭拆簡單搬移方便4.盡量節(jié)約材料,并能多次周轉(zhuǎn)使用第5頁/共62頁扣件式鋼管腳手架構(gòu)成三、扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成扣件式鋼管外腳手架，是以標準的鋼管作桿件（立桿、橫桿、斜桿），以特制的扣件作連接件組裝成腳手架骨架，鋪放腳手板，并用支撐與防護構(gòu)配件搭設而成的各種用途的腳手架。第6頁/共62頁扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成1、構(gòu)配件（1）鋼管腳手架鋼管采用現(xiàn)行國家標準《直縫電焊鋼管》（GB/T13793），其質(zhì)量應符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700）中Q235-A級鋼的規(guī)定。鋼管規(guī)格為：Ф48×3.5,最大長度為：6.5米。質(zhì)量：3.84kg/m。第7頁/共62頁扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成（2）扣件要求扣件式鋼管腳手架采用可鍛鑄鐵制作，其材質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準《鋼管腳手架扣件》（GB15831）的規(guī)定。（暫不推薦鋼板沖壓扣件）第8頁/共62頁扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成（3）腳手板鋼、木、竹材料制作。質(zhì)量不宜大于30kg/塊（4）連墻件其質(zhì)量應符合現(xiàn)行國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700）中Q235-A級鋼的規(guī)定。第9頁/共62頁扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成2、作業(yè)層作業(yè)面的橫向尺寸,腳手板的鋪設,作業(yè)層安全設施3.橫向傳力結(jié)構(gòu)

4.縱向傳力結(jié)構(gòu)

第10頁/共62頁扣件式鋼管腳手架的構(gòu)成5.支撐:縱向支撐,橫向支撐,水平支撐6.聯(lián)墻桿7.腳手架的基底腳手架的地基,掃地桿8.腳手架安全防護措施

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扣件式鋼管腳手架設計1.腳手架設計計算的基本思想腳手架本身也是一種工程結(jié)構(gòu)物,因此確定腳手架的構(gòu)架設計也采用《建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》規(guī)定的”以概率論為基礎的極限狀態(tài)設計方法”進行設計計算。

2.腳手架結(jié)構(gòu)的安全等級三級:結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取0.9第12頁/共62頁

扣件式鋼管腳手架設計3.腳手架構(gòu)架結(jié)構(gòu)設計計算內(nèi)容(1).構(gòu)架的整體穩(wěn)定性計算可轉(zhuǎn)化為立桿的穩(wěn)定性驗算

(2)縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強度、撓度以及連接扣件的抗滑承載力計算

(3)連墻桿的強度和穩(wěn)定性驗算

(4)立桿地基承載力計算

第13頁/共62頁扣件式鋼管腳手架設計計算1、縱向、橫向水平桿的抗彎強度應按下式計算2、縱向、橫向水平桿的撓度應按下式計算3、縱向或橫向水平桿與立桿連接時其扣件抗滑承載力第14頁/共62頁扣件式鋼管腳手架設計計算4、立桿穩(wěn)定性計算不組合風荷載時組合風荷載時第15頁/共62頁扣件式鋼管腳手架設計計算5、連墻桿計算（1）連墻桿的軸力設計值式中：連墻桿軸向力設計值（KN）風荷載產(chǎn)生的連墻桿軸向力設計值每個連墻桿的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)面迎風面積第16頁/共62頁扣件式鋼管腳手架設計計算6、立桿地基承載力計算式中：立桿基礎底面平均壓力上部結(jié)構(gòu)傳至基礎頂面的軸向力設計值基礎底面面積地基承載力設計值第17頁/共62頁

的取值第18頁/共62頁afedcb連墻桿橫向構(gòu)架立桿小橫桿大橫桿水平風荷載第19頁/共62頁掃地桿大橫桿立桿支墊縱向構(gòu)架小橫桿第20頁/共62頁hhhh垂直荷載作用時橫向構(gòu)架計算簡圖第21頁/共62頁hhhh垂直荷載及水平風荷載作用時橫向構(gòu)架計算簡圖abcdef第22頁/共62頁斜桿掃地桿大橫桿立桿縱向構(gòu)架計算簡圖第23頁/共62頁立桿計算長度分析小橫桿立桿連墻桿整體失穩(wěn)l0=2h彈簧剛度為零(a)彈簧剛度不確定(b)剛性(c)l0=hl0=hλ=l0/i=1800/16=112.5承載力計算值:N=48kNλ=l0/i=3600/16=225承載力計算值:N=15kN第24頁/共62頁荷載1、荷載分類2、荷載標準值

1)恒載標準值

2)施工活荷載標準值

3)風載標準值

3、荷載組合第25頁/共62頁荷載分類1、荷載分類：永久荷載（恒載），可變荷載（活荷載）2、永久荷載（恒載）1）腳手架結(jié)構(gòu)自重：立桿、縱向水平桿、橫向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐和扣件的自重2）構(gòu)、配件自重：腳手板、欄桿、、擋腳板、安全網(wǎng)等防護設施的自重第26頁/共62頁荷載分類3、可變荷載（活載）1）施工荷載：包括作業(yè)層上的人員、器具、和材料的自重2）風荷載第27頁/共62頁荷載標準值恒荷載標準值1、每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值，可按JGJ130-2001采用，亦可按實際情況計算2、腳手板自重標準值3、欄桿與腳手板自重標準值4、腳手架上吊掛安全設施的荷載按實際情況采用第28頁/共62頁荷載效應組合第29頁/共62頁欄桿與擋腳板自重標準值第30頁/共62頁施工均布活荷載標準值第31頁/共62頁腳手板自重標準值第32頁/共62頁水平風荷載標準值WK=0.7μZ

·μS·W0式中：WK—風荷載標準值(KN/m2)

μZ——風壓高度變化系數(shù)，按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ9）規(guī)定采用

μS—腳手架風荷載體型系數(shù)，按規(guī)范JGJ130-2001中表4.2.4采用W0—基本風壓(KN/m2)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GBJ9）規(guī)定采用第33頁/共62頁腳手架風荷載體型系數(shù)敞開式雙排腳手架：敞開式雙排腳手架：為擋風系數(shù)：敞開式單、雙排腳手架的其值宜按規(guī)范JGJ130-2001附錄A表A-3采用第34頁/共62頁的取值第35頁/共62頁構(gòu)造要求1、連墻桿布置最大間距第36頁/共62頁構(gòu)造要求2、剪刀撐與橫向斜撐（1）剪刀撐跨越立桿數(shù)第37頁/共62頁構(gòu)造要求2、高度在24米以下的單、雙排腳手架，均必須在外側(cè)立面兩端各設置一道剪刀撐，并應由底至頂連續(xù)設置3、高度在24米以上的雙排腳手架，應在外側(cè)立面整個長度和高度上連續(xù)設置剪刀撐4、一字型、開口型雙排腳手架的兩端均必須設置橫向斜撐,實驗表明,此時承載力時比不設提高約20%第38頁/共62頁構(gòu)造要求5、高度在24米以上的封閉型腳手架、除拐角應設置橫向斜撐外，中間應每隔6跨設置一道6、連墻件偏離主節(jié)點的最大距離300mm第39頁/共62頁工程實例某工程為框架結(jié)構(gòu),采用密目式安全網(wǎng)全封閉雙排腳手架進行結(jié)構(gòu)施工(二層同時施工)。網(wǎng)目密度為2300目/100cm2,腳手架采用Φ48×3.5鋼管搭設，鋪三層沖壓鋼腳手板。連墻桿與腳手架用的鋼管相同，連墻桿與腳手架的連接、連墻與建筑物的連接采用扣件連接，連墻桿二步三跨，腳手架搭設尺寸為：立桿橫距l(xiāng)b=1.05m；立桿縱距l(xiāng)a=1.2m第40頁/共62頁工程實例步距h=1.8m，腳手架內(nèi)側(cè)距外墻0.5m，要求腳手架搭設高度H=45m，立桿下面用截面對現(xiàn)300×50mm木墊板通長鋪設。地基土為砂、石填土（分層夯實），地基承載力標準值fgk=240kN/m2。施工地區(qū)基本風壓為0.45kN/m2。工程所在地為大城市區(qū)。第41頁/共62頁工程實例1、設計校核內(nèi)容（1）縱向、橫向水平桿的抗彎強度、撓度計算（2）縱向水平桿與立桿連接時，其扣件的抗滑承載力計算（3）立桿的穩(wěn)定性計算（4）連墻桿計算（5）立桿地基承載力計算第42頁/共62頁工程實例2、荷載確定（1）施工活荷載標準值Qk：3.0kN/m2（2）腳手板自重準值Gk1

：0.3kN/m2（3）欄桿、沖壓腳手板擋板自重標準值Gk2

：

0.11kN/m（4）安全網(wǎng)自重標準值Gk3

：0.005kN/m2（5）腳手架結(jié)構(gòu)自重標準值Gk4：0.1161kN/m第43頁/共62頁工程實例（6）風荷載標準值：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，大城市市區(qū)，地面粗糙度為C類，WK=0.7μZ

·μS·W0風壓高度變化系數(shù)μZ=0.74（離地5米處），若計算其它高度立桿，再查相應的值。風荷載體型系數(shù)：密目式安全網(wǎng)全封閉腳手架，其擋風系數(shù)，建筑物結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，查得：第44頁/共62頁工程實例（小橫桿）3、搭設尺寸設計校核（本例小橫桿在大橫桿上）（1）驗算橫向水平桿抗彎強度及撓度作用在橫向水平桿上的線荷載標準值：作用在橫向水平桿上的線荷載設計值第45頁/共62頁工程實例（小橫桿）內(nèi)力計算抗彎強度查規(guī)范附錄B表B：Q235鋼抗彎強度設計值,查規(guī)范表5.1.6得：滿足要求小橫桿計算簡圖第46頁/共62頁工程實例（小橫桿）撓度驗算滿足要求第47頁/共62頁工程實例（大橫桿）（2）驗算縱向水平桿抗彎強度和撓度由橫向水平桿傳給縱向水平桿的集中力標準值由橫向水平桿傳給縱向水平桿的集中力設計值橫向水平桿自重線荷載標準值及設計值第48頁/共62頁工程實例（大橫桿）內(nèi)力計算：按三跨連續(xù)梁計算（可查結(jié)構(gòu)靜力計算手冊）取抗彎強度第49頁/共62頁工程實例（大橫桿）撓度滿足要求第50頁/共62頁工程實例（立桿扣件）（3）驗算扣件抗滑承載力縱向水平桿通過扣件傳給立桿的豎向力設計值滿足要求第51頁/共62頁工程實例（立桿穩(wěn)定）(4)立桿穩(wěn)定性驗算1)驗算長細比（K取1）查規(guī)范表5.5.3得計算長度系數(shù)長細比滿足要求2）穩(wěn)定性系數(shù)的求?。↘取1.155)第52頁/共62頁工程實例（立桿穩(wěn)定）3)計算風荷載設計值對立桿段產(chǎn)生的彎矩立桿穩(wěn)定驗算部位,取腳手架立桿底部4)計算組合風荷載時立桿段的軸向力設計值腳手架自重標準值產(chǎn)生的軸向力第53頁/共62頁工程實例（立桿穩(wěn)定）構(gòu)配件(腳手板、欄桿、擋腳手板）自重標準值產(chǎn)生的軸向力施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力綜上,組合風載時,立桿段軸向力設計值為:第54頁/共62頁工程實例（立桿穩(wěn)定）5)計算不組合風荷載時立桿段的軸向力設計值6)立桿穩(wěn)定性驗算組合風載時:不組合風載:滿足要求第55頁/共62頁工程實例（連墻桿）（5）連墻桿的驗算1)扣件連接的抗滑承載力驗算驗算受風荷載作用最大的連墻桿，H=45米處，風壓高度變化系數(shù)μZ=1.19連墻桿的軸向力設計值：雙排架由規(guī)范表4.3.1查得因此,采用雙扣件連接第56頁/共62頁工程實例（連檣桿）2)連墻桿的穩(wěn)定承載力驗算連墻桿的計算長度取腳手架距墻的距離,即:滿足要求第57頁/共62頁工程實例（地基承載力）立桿地基承載力計算基底面積為木墊作用長度取為0.5m地基承載力設計