扣件式鋼管腳手架設(shè)計計算實(shí)例

扣件式鋼管腳手架制定計算實(shí)例依據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》〔JGJ59-99〕對外腳手架的規(guī)定；提出應(yīng)該逐步淘汰竹腳手架，推廣扣件式鋼管腳手架?！督ㄖ┕た奂戒摴苣_手架安全技術(shù)規(guī)程》〔JGJ130-2001〕對扣件式鋼管腳手架的制定原則和計算方法都作出了規(guī)定。筆者以該規(guī)范為依據(jù)，系統(tǒng)地對扣件式鋼管腳手架的制定計算作如下闡述。一、橫向、縱向水平桿計算1．橫向、縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按下式計算：σ=M/W≤f式中M—彎矩制定值，按M=1.2MGK+1.4MQK計算，MGK為腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩，MQK為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩。W—截面模量，查表φ48×f—鋼材的抗彎強(qiáng)度計算值，f=205N/mm2〔1〕橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度計算橫向水平桿的內(nèi)力時按簡支梁計算如圖1，計算跨度取立桿的橫距l(xiāng)0=80mm，腳手架橫向水平桿的構(gòu)造計算外伸長度a1=300mm，a2=100mm。圖1橫向水平桿計算簡圖①永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk包括每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值0.136kN/m〔縱距1.5m，步距1.8m〕，腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值0.35kN/m2和欄桿與擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值0.14kN/m〔如圖2〕×=696N/m其中，圖2a〕等效于圖2b〕圖2結(jié)構(gòu)自重計算簡圖②施工均勻活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3kN/m2×〔橫向水平桿間距為0.75m〕圖3施工荷載計算簡圖××180所以橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度滿足安全要求?！?〕縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按圖4三跨連續(xù)梁計算，計算跨度取縱距l(xiāng)a=1500mm。F為縱向水平桿跨中及支座處的最大荷載，分別按靜載P和活載Q進(jìn)行計算，圖4中作用支座上的F力在彎距計算時可以不用合計。圖4縱向水平桿計算簡圖①合計靜載狀況：按圖5靜載布置狀況合計跨中和支座最大彎矩。圖5靜載狀況下計算簡圖②合計活載狀況：Q=1/2qkl0=1/2×2250×0.8=900N按圖6、7兩種活載最不利位置考試跨中最大彎矩。圖6活載最不利狀況計算簡圖之〔1〕圖7活載最不利狀況計算簡圖之〔2〕按圖8、9兩種活載是最不利位置合計支座最大彎矩。圖8活載最不利狀況計算支座彎矩之〔1〕圖9活載最不利狀況計算支座彎矩之〔2〕依據(jù)以上狀況分析，可知圖5與圖6〔或圖7〕這種靜載與活載最不利組合時M1跨中彎矩最大。×522××900×××2．縱向、橫向水平桿的撓度按下式計算：υ≤[υ]式中N——撓度[υ]——容許撓度，按規(guī)范表格取l/150?！?〕橫向水平桿的撓度①合計靜載狀況〔圖2〕查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》中梁在均布荷載作用下的最大撓度表，用K1、K2值采納插入法求得系數(shù)。式中E——鋼材的彈性模量，×105N/mm2I——φ48×②合計活載狀況〔圖3〕兩種狀況疊加，得所以橫向水平桿的撓度滿足安全要求?！?〕縱向水平桿的撓度①合計靜載狀況〔圖5〕②合計活載狀況〔圖4〕兩種狀況疊加，得所以縱向水平桿的撓度滿足安全要求。3．縱向水平桿與立桿連接時扣件的抗滑承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：R≤Rc式中R——縱向水平桿傳給立桿的豎桿作用力制定值Rc——扣件抗滑承載力制定值，按規(guī)范表取Rc=800kN縱向水平桿與立桿連接時扣件受到的垂直作用力包括貼立桿的橫向水平桿荷載F和M1在扣件處引起的與F同向的最大剪力V之和。××××××××所以縱向水平桿與立桿連接時扣件的抗滑承載力滿足安全要求。二、立桿的穩(wěn)定性計算立桿的穩(wěn)定性按以下公式計算：式中N——計算立桿段的軸向力制定值?！S向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。A——立桿的截面面積，查表φ48×3.5mm鋼管A=489mm。Mω--計算立桿段由風(fēng)荷載制定值產(chǎn)生的彎矩。W——截面模量，查表φ48×3.5mm鋼管W=5.08cm3。f——鋼材的抗壓強(qiáng)度制定值，f=205N/mm21．風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωμzμsω0式中ωk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取μμs——腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù)，取μ×ω0——基本風(fēng)壓，汕頭地區(qū)取ωωμzμsω0×××2．計算立桿段由風(fēng)荷載制定值產(chǎn)生的彎矩3．軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，依據(jù)立桿長細(xì)比λ規(guī)范用表取值，當(dāng)λ＞250時，按=7320/λ2計算。計算長度l0=kμh，式中k為計算長度附加系數(shù)，取k=1.155；μ為合計腳手架整體因素的單桿計算長度系數(shù)，按規(guī)范用表取μ=1.5；h為立桿步距。l0=kμ××1.8=3.12m，立桿的長細(xì)比λ=l0/i，式中i為截面回轉(zhuǎn)半徑，查表φ48×3.5mm鋼管i=1.58cm.λλ查規(guī)范用表得軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)=1.385。4．立桿段的軸向制定值×ΣNQK〔1〕腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NG1K本工程架體共13步，實(shí)際架高H=13××0.1734=4.058kN=4058N〔2〕構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力NG2K每一立桿段需3個直接扣件，13個旋轉(zhuǎn)扣件。則NG2K=3×18.4+13×14.6=245N〔3〕施工荷載標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的軸力總和為ΣNQK外主桿可按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值ΣNQK=3000×××〔1/2〕=1800N×ΣNQK××18005．驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性所以立桿的穩(wěn)定性滿足安全要求。三、立桿地基承載力計算1．地基承載力計算按下式計算：fg=kcfgk式中kc——腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)，對碎石取kc=0.4。fgk——標(biāo)準(zhǔn)值，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)制定規(guī)范》〔GBJ7-89〕的規(guī)定，對中密碎石fgk—400—700kPa取fgk—500kPa?！?00=200kPa2．立桿基礎(chǔ)底央的平均壓力應(yīng)滿足下式：P≤fg式中P——立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力，P=N/AN——上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂