扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

扣件式鋼管腳手架制定計(jì)算實(shí)例依據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》〔JGJ59-99〕對(duì)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(duì)扣件式鋼管腳手架的制定原則和計(jì)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(duì)扣件式鋼管腳手架的制定計(jì)算作如下闡述。一、橫向、縱向水平桿計(jì)算1．橫向、縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：σ=M/W≤f式中M—彎矩制定值，按M=1.2MGK+1.4MQK計(jì)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(jì)算值，f=205N/mm2〔1〕橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度計(jì)算橫向水平桿的內(nèi)力時(shí)按簡(jiǎn)支梁計(jì)算如圖1，計(jì)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(jì)算外伸長(zhǎng)度a1=300mm，a2=100mm。圖1橫向水平桿計(jì)算簡(jiǎn)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(jì)算簡(jiǎn)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(jì)算簡(jiǎn)圖××180所以橫向水平桿的抗彎強(qiáng)度滿足安全要求。〔2〕縱向水平桿的抗彎強(qiáng)度按圖4三跨連續(xù)梁計(jì)算，計(jì)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(jì)算，圖4中作用支座上的F力在彎距計(jì)算時(shí)可以不用合計(jì)。圖4縱向水平桿計(jì)算簡(jiǎn)圖①合計(jì)靜載狀況：按圖5靜載布置狀況合計(jì)跨中和支座最大彎矩。圖5靜載狀況下計(jì)算簡(jiǎn)圖②合計(jì)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(jì)算簡(jiǎn)圖之〔1〕圖7活載最不利狀況計(jì)算簡(jiǎn)圖之〔2〕按圖8、9兩種活載是最不利位置合計(jì)支座最大彎矩。圖8活載最不利狀況計(jì)算支座彎矩之〔1〕圖9活載最不利狀況計(jì)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(shí)M1跨中彎矩最大?！?22××900×××2．縱向、橫向水平桿的撓度按下式計(jì)算：υ≤[υ]式中N——撓度[υ]——容許撓度，按規(guī)范表格取l/150。〔1〕橫向水平桿的撓度①合計(jì)靜載狀況〔圖2〕查《建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)》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(jì)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(jì)靜載狀況〔圖5〕②合計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)扣件的抗滑承載力滿足安全要求。二、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算立桿的穩(wěn)定性按以下公式計(jì)算：式中N——計(jì)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(jì)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(jì)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(zhǎng)細(xì)比λ規(guī)范用表取值，當(dāng)λ＞250時(shí)，按=7320/λ2計(jì)算。計(jì)算長(zhǎng)度l0=kμh，式中k為計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，取k=1.155；μ為合計(jì)腳手架整體因素的單桿計(jì)算長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)直接扣件，13個(gè)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(jì)算1．地基承載力計(jì)算按下式計(jì)算：fg=kcfgk式中kc——腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)，對(duì)碎石取kc=0.4。fgk——標(biāo)準(zhǔn)值，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)制定規(guī)范》〔GBJ7-89〕的規(guī)定，對(duì)中密碎石fgk—400—700kPa取fgk—500kPa。×500=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