第5章 腳手架

1、第五章第五章 高層建筑施工用腳手架高層建筑施工用腳手架第二節(jié)第二節(jié) 扣件式鋼管腳手架扣件式鋼管腳手架 高層建筑的外腳手架高層建筑的外腳手架是高層主體和裝飾施工的操是高層主體和裝飾施工的操作平臺；作平臺； 高層建筑外應搭設雙排腳手架，以形成自承重體高層建筑外應搭設雙排腳手架，以形成自承重體系，保證施工安全系，保證施工安全,但一般但一般不超過不超過50m。腳手架腳手架01規(guī)范規(guī)定，單排腳手架不適用于下列情況：規(guī)范規(guī)定，單排腳手架不適用于下列情況： （1） 墻體厚度小于或等于墻體厚度小于或等于180mm； （2） 建筑物高度超過建筑物高度超過24m； （3） 空斗磚墻、加氣塊墻等輕質墻體；空斗磚墻、

2、加氣塊墻等輕質墻體； （4） 砌筑砂漿強度等級小于或等于砌筑砂漿強度等級小于或等于M1.0的磚墻。的磚墻。一、扣件式鋼管腳手架構造 1. 1.扣件式鋼管腳手架扣件式鋼管腳手架，多用，多用4848、5151，壁厚，壁厚3.5mm3.5mm鋼鋼管，絕大部分是冷彎薄壁型鋼材；管，絕大部分是冷彎薄壁型鋼材；連墻件2步3跨內立桿縱距1500外立桿1500大橫桿步距1500小橫桿，作業(yè)層水平間距750，非作業(yè)層1500剪刀撐全高滿跨布置預制混凝土支座墩臺結構樓面掃地桿步矩步矩立桿立桿大橫桿大橫桿剪刀撐剪刀撐縱矩縱矩2.立桿：又稱站桿，縱距一般為1.2m，1.5m，1.8m，2m，2.1m。承受作業(yè)層、小橫

3、桿、大橫桿、剪刀撐等傳來的豎向荷載；3.縱向水平桿（稱大橫桿）：上下相鄰水平桿間距又稱步距，一般為1.2m,1.35m,1.5m,1.8m,2m，步距要和樓層層高相匹配,水平桿承受其上的小橫桿、腳手板、施工荷載；4.橫向水平桿（小橫桿）：連接內外排和水平桿節(jié)點的桿件，作業(yè)層的小橫桿托腳手板，并承受作業(yè)層施工荷載；步矩步矩立桿立桿大橫桿大橫桿剪刀撐剪刀撐縱矩縱矩5.剪刀撐：在腳手架立面上安裝的“十”字型支撐。是提高腳手架系統(tǒng)整體穩(wěn)定的加強構件。應在腳手架各立面上，延全高貫通布置；6.掃地桿:扣接于腳手架緊底端的水平桿；7.腳手板：鋪設于作業(yè)層上的沖壓鋼腳手板或木腳手板。承受作業(yè)層上的人員和物料等

4、施工荷載；掃地桿掃地桿13005003步步3跨連墻桿跨連墻桿腳手架剖面圖腳手架剖面圖步距步距立桿橫距立桿橫距8.連墻件：用扣件將腳手架與主體結構拉結在一起的構件（鋼管），有兩步三跨布置和三步三跨布置，須在樓面上預埋鋼管預埋件；連墻件保證腳手架系統(tǒng)和主體結構有效拉結；9.拋撐：支撐于底層腳手架外排立桿節(jié)點和地面間的斜撐；10.支座支座：支撐立桿的底座：支撐立桿的底座；11.橫向斜撐橫向斜撐：在腳手架內外排間設：在腳手架內外排間設置的斜向連接鋼管，也起到提高架置的斜向連接鋼管，也起到提高架體的整體穩(wěn)定的作用。體的整體穩(wěn)定的作用。 (a) 直角扣件直角扣件 (b) 旋轉扣件旋轉扣件 (c) 對接扣件

5、對接扣件12.扣件:有直角扣件、對接扣件、和旋轉扣件。連墻件2步3跨內立桿縱距1500外立桿1500大橫桿步距1500小橫桿，作業(yè)層水平間距750，非作業(yè)層1500剪刀撐全高滿跨布置預制混凝土支座墩臺結構樓面掃地桿n設計步驟：設計步驟：（1）首先按照常規(guī)做法或經(jīng)驗設計腳手架構造，）首先按照常規(guī)做法或經(jīng)驗設計腳手架構造，繪制構造圖（包括材料，規(guī)格尺寸，拼裝方法繪制構造圖（包括材料，規(guī)格尺寸，拼裝方法等）。等）。（2）計算各種腳手構件（立柱，大小橫桿，連墻）計算各種腳手構件（立柱，大小橫桿，連墻件等）的強度，剛度，穩(wěn)定性是否滿足要求。件等）的強度，剛度，穩(wěn)定性是否滿足要求。（3）計算程序：）計算程

6、序： 計算荷載計算荷載求解內力求解內力強度、剛度、穩(wěn)定驗算。強度、剛度、穩(wěn)定驗算。n計算依據(jù)：計算依據(jù)：建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范建筑結構荷載規(guī)范建筑結構荷載規(guī)范建筑施工手冊建筑施工手冊靜力計算手冊靜力計算手冊并相關教材和參考書。并相關教材和參考書。腳手架設計計算例題腳手架設計計算例題n本例題介紹：本例題介紹： 常用雙排落地式鋼管腳手架計算方法和構造；常用雙排落地式鋼管腳手架計算方法和構造；主要依據(jù)：主要依據(jù)：n建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范 JGJ130-2001（2011）15001500腳手架立面圖腳

7、手架立面圖例題例題.12層框架結構（高度層框架結構（高度=6+10*3+4 =40 ）雙排落地鋼管）雙排落地鋼管腳手架計算。腳手架計算。立面如圖：立面如圖：立桿立桿大橫桿大橫桿剪刀撐剪刀撐1500掃地桿掃地桿材料和構造：材料和構造：n立桿：立桿： 48*3.5鋼管；縱距鋼管；縱距1500；橫距；橫距1050；距墻；距墻500；步距步距1500；n大橫桿：大橫桿： 48*3.5鋼管；鋼管；n小橫桿：小橫桿： 48*3.5鋼管；間距鋼管；間距1500（作業(yè)層（作業(yè)層750）n剪刀撐：剪刀撐： 48*3.5鋼管；整體布置；鋼管；整體布置；45度。度。n連墻件：連墻件： 48*3.5鋼管；鋼管；2步步

8、3跨跨（可靠連接樓板預埋件）（可靠連接樓板預埋件）n密目網(wǎng)封閉；密目網(wǎng)封閉；n沖壓鋼腳手板；沖壓鋼腳手板；n扣件連接；扣件連接；n地基回填夯實；地基回填夯實；主要計算內容：主要計算內容：n大小橫桿抗彎計算；大小橫桿抗彎計算；n立桿穩(wěn)定計算；立桿穩(wěn)定計算；n連墻件計算；連墻件計算；n連接扣件抗滑移計算；連接扣件抗滑移計算；n地基計算；地基計算；結構驗算方法結構驗算方法：極限狀態(tài)設計方法：極限狀態(tài)設計方法：n承載能力極限狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)；正常使用極限狀態(tài)。 采用分項系數(shù)設計表達式。采用分項系數(shù)設計表達式。n計算強度；穩(wěn)定；連接強度時采用荷載效應計算強度；穩(wěn)定；連接強度時采用

9、荷載效應基本組基本組合合（分項系數(shù)為（分項系數(shù)為1.2；1.4）。）。n計算構件變形時采用荷載效應計算構件變形時采用荷載效應標準組合標準組合（分項系數(shù)（分項系數(shù)為為1.0）。）。荷載：荷載：永久荷載：永久荷載：1、腳手架自重（立桿、橫桿、扣件、連墻件等）；、腳手架自重（立桿、橫桿、扣件、連墻件等）；2、配件自重：腳手板；擋腳板；安全網(wǎng)等；、配件自重：腳手板；擋腳板；安全網(wǎng)等；可變荷載：可變荷載：1、施工活荷載；、施工活荷載；2、風荷載、風荷載1.05MfW橫向水平桿的橫向水平桿的抗彎強度抗彎強度應按下式計算：應按下式計算：1.計算小橫桿抗彎強度和撓度：計算小橫桿抗彎強度和撓度：式中：式中：M縱

10、向、橫向水平桿彎矩設計值，其縱向、橫向水平桿彎矩設計值，其值按下式計算：值按下式計算： M=1.2MGk+1.4MQKMGk腳手板自重標準值產(chǎn)生的彎矩；腳手板自重標準值產(chǎn)生的彎矩；MQk施工荷載標準值產(chǎn)生的彎矩；施工荷載標準值產(chǎn)生的彎矩；W截面模量，可查表；截面模量，可查表； f鋼材的抗彎強度設計值。鋼材的抗彎強度設計值。1500750750750大橫桿立桿小橫桿750擋腳板跳板1050小橫桿受荷范圍（單元寬度），等于小橫桿間距750小橫桿受荷范圍小橫桿受力簡化為簡支梁某方向線荷載（均布荷載）= 面荷載與某方向垂直的計算單元寬度（1）荷載計算：）荷載計算：1）永久荷載：）永久荷載：（查規(guī)范腳手

11、板（查規(guī)范腳手板0.3kN/）（說明：里外各一塊擋腳板，其（說明：里外各一塊擋腳板，其力直接作用于大橫桿上，不考慮力直接作用于大橫桿上，不考慮其作用。腳手板寬度其作用。腳手板寬度0.23米）米）（小橫桿作業(yè)層間距（小橫桿作業(yè)層間距750mm）1.05表表5-6 腳手板自重標準值腳手板自重標準值 q=0.3kN/m20.75m=0.225(kN/m)2）可變荷載：）可變荷載：查規(guī)范查規(guī)范施工活荷載施工活荷載2 kN/則則1.052 0.751.5(/)qkN m表表5-9 施工均布活荷載標準值施工均布活荷載標準值2max8qlM3）彎矩設計值：）彎矩設計值：M=1.2MGK+1.4MQK=1.2

12、*(0.225*1.05*1.05/8)+1.4*(1.5*1.05*1.05/8)=0.037+0.289=0.326(kNm)=326000(Nmm)1.05q=0.225(kN/M)（恒荷）（恒荷）q=1.5(kN/M)（活荷）（活荷）（2）強度驗算：）強度驗算：232600064.2205/5080MfN mmW式中：式中：W查表查表5-4為為5.08cm3。表表5-17 鋼材的強度設計值與彈性模量鋼材的強度設計值與彈性模量(N/mm2)小橫桿的強度滿足要求。小橫桿的強度滿足要求。表表5-4 腳手架鋼管的截面特性指標腳手架鋼管的截面特性指標（3）變形驗算）變形驗算（用標準值）：（用標準

13、值）：表表5-19 受彎構件的容許撓度受彎構件的容許撓度 計算撓度：計算撓度：4455 (0.225 1.5) 1050384384 206000 1219001.0810,10507150qlfEImmmmmm小橫桿的變形滿足要求小橫桿的變形滿足要求1.05q=0.225(kN/m)（恒荷）（恒荷）q=1.5(kN/m)（活荷）（活荷）2.計算大橫桿抗彎強度和撓度：計算大橫桿抗彎強度和撓度：（按照（按照3跨連續(xù)梁跨連續(xù)梁計算抗彎強度計算抗彎強度）750750750750750750 P75075075015001500150010501）永久荷載：）永久荷載：（查得小橫桿自重（查得小橫桿自重

14、3.84kg/m,3.84kg/m,重力重力=0.0384kN/m=0.0384kN/m）P=(0.225+0.0384)1.05/2+0.23m0.75m0.3kN/m2=0.19kN小橫桿自重荷載小橫桿自重荷載腳手板荷載腳手板荷載一側的擋腳板荷載一側的擋腳板荷載2）可變荷載）可變荷載：2 1.05 0.75/ 20.788()PkN（按照（按照3跨連續(xù)梁計算抗彎強度跨連續(xù)梁計算抗彎強度）750750750750750750 P75075075015001500150010502.計算大橫桿抗彎強度和撓度：計算大橫桿抗彎強度和撓度：3）彎矩設計值：）彎矩設計值：查靜力計算手冊：最大彎矩查靜力

15、計算手冊：最大彎矩=0.175PL1.20.1750.19 1.51.40.1750.788 1.50.349()349000()MkNmNmm（按照（按照3跨連續(xù)梁計算抗彎強度跨連續(xù)梁計算抗彎強度）750750750750750750 恒荷恒荷P=0.19kN 活荷活荷P=0.788kN（2）強度驗算：）強度驗算：234900068.8205/5080MfN mmW大橫桿的強度滿足要求。大橫桿的強度滿足要求。（3）變形驗算：）變形驗算：撓度系數(shù)查手冊：撓度系數(shù)查手冊：f=1.146（PL3/100EI）331.1461.146 978 1500100100 206000 1219001.51

16、0,150010150PlfEImmmmmm大橫桿的變形滿足要求。大橫桿的變形滿足要求。P=0.19+0.788= 0.978 KN = 978 N750750750750750750 恒荷恒荷P=0.19kN 活荷活荷P=0.788kNRC：抗滑承載力設計值（直角扣件：抗滑承載力設計值（直角扣件8kN)R：縱向、橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值：縱向、橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值恒荷恒荷0.19活荷活荷0.788立桿立桿大橫桿大橫桿3.連接扣件抗滑計算：連接扣件抗滑計算：R=1.2*（0.65+1）*0.19+1.4*（0.65+1）*0.788 =376+1820（N） =21

17、96（N) 8000N 滿足條件滿足條件RRC表表5-18 扣件、底座的承載力設計值扣件、底座的承載力設計值(kN) 小小橫橫桿桿（其中（其中0.65是查手冊支座剪力系數(shù)）是查手冊支座剪力系數(shù)）4. 立桿計算立桿計算-穩(wěn)定計算：穩(wěn)定計算：立桿的穩(wěn)定性應按下列公式計算：立桿的穩(wěn)定性應按下列公式計算：不組合風荷載時：不組合風荷載時： 組合風荷載時：組合風荷載時： NfA0WNMfAW 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)長細比查表軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)長細比查表5-21取值；取值； 長細比，長細比， 計算長度計算長度: k 計算長度附加系數(shù)，計算長度附加系數(shù)，k=1.155； 考慮腳手架整體穩(wěn)定

18、因素的單桿計算長度系數(shù)，表考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù)，表5-22;0li0l0lk h式中：式中：不組合風荷載時，不組合風荷載時， 組合風荷載時，組合風荷載時， 1k2kk1.2()1.4GGQNNNN01k2kk1.2()0.85 1.4GGQNNNN式中：式中：N計算立桿段的軸向力設計值；計算立桿段的軸向力設計值；2k aWWk0.85 1.40.85 1.410l hMMMW計算立桿段由風荷載設計值產(chǎn)生的彎矩；計算立桿段由風荷載設計值產(chǎn)生的彎矩；解：解： （1）腳手架自重軸向力）腳手架自重軸向力NG1kNG1k=0.1394kN/m*40=5.576（kN)（查規(guī)范附錄（查

19、規(guī)范附錄;查表查表5-5）（2）構配件自重）構配件自重NG2k ：（腳手板自重：（腳手板自重： 0.3kN/ ，鋼管自重，鋼管自重0.0384kN/m）NG2k：包括：包括3層腳手板（層腳手板（2層作業(yè)，層作業(yè)，1層保護，每層層保護，每層4塊腳手塊腳手板），板）， 一側一側2塊擋腳板；一側塊擋腳板；一側2根欄桿；尼龍安全封閉網(wǎng)不計。根欄桿；尼龍安全封閉網(wǎng)不計。n腳手板自重腳手板自重=0.3kN/*0.23m*4塊塊*1.5m*3層層/2=0.621（kN )n擋腳板自重擋腳板自重= 0.3kN/ *0.23m*1.5m*2塊塊=0.207（kN )n兩根欄桿自重兩根欄桿自重=0.0384 kN

20、/m*1.5m*2根根=0.115（kN ) NG2k=0.621+0.207+0.115=0.943 （kN )穩(wěn)定計算：穩(wěn)定計算：本題工程位于市中心，地面粗糙度本題工程位于市中心，地面粗糙度c類，基本風壓類，基本風壓0.65，驗算，驗算底層立桿穩(wěn)定性？（連墻桿底層立桿穩(wěn)定性？（連墻桿2步步3跨，采用跨，采用2層裝修作業(yè)層裝修作業(yè),1層保層保護護。）。）兩個作業(yè)層一個安全保護層（防止上部物體墜落）（護身）欄桿欄桿1.5計算單元寬=1.5僅研究計算外立桿（4塊腳手板平鋪）（3）施工荷載施工荷載N NQkQk ： N NQkQk=2.0kN/=2.0kN/* *1.05m1.05m* *1.5m

21、1.5m* *2 2層層/ /2 2=3.15=3.15（ kN )kN )（4 4）風載產(chǎn)生彎矩）風載產(chǎn)生彎矩M Mw w: :其中：其中： ：查表：查表5-105-10風壓高度變化系數(shù)得風壓高度變化系數(shù)得1.131.13； ：查表取風載體形系數(shù)：查表取風載體形系數(shù)=1.3=1.3=1.3=1.3* *0.095=0.1240.095=0.1242k aWWk0.85 1.40.85 1.410l hMM00.7kzs zs表表5-12 腳手架的風荷載體型系數(shù)腳手架的風荷載體型系數(shù)s 凈擋風面積凈擋風面積An和輪廓面積和輪廓面積Aw（迎風面積）的比值（迎風面積）的比值=半封閉腳手架的擋風系數(shù)

22、取半封閉腳手架的擋風系數(shù)取=0.095（查表值。書（查表值。書157頁）頁）200.70.7 1.13 0.1240.650.064(/)kzskNm 則：則：風載產(chǎn)生彎矩設計值：風載產(chǎn)生彎矩設計值：2k aWWk20.85 1.40.85 1.4100.85 1.40.064 1.5 1.50.0257()10l hMMkNm （5）軸向力：）軸向力： 1）不組合風載）不組合風載： N=1.2（NG1k+ NG2k)+1.4 NQk =1.2*（5.576+0.943）+1.4*3.15 =12.23（kN) 2）組合風載）組合風載： N=1.2（NG1k+ NG2k)+0.85*1.4*（

23、 NQk+NWK) =1.2*(5.576+0.943)+0.85*1.4*3.15 =7.82+3.75=11.57kN （其中（其中NWK=0）（P153）（6）軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)）軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù) ：0li查表查表5-45-4得得 i=1.58i=1.58則長細比則長細比 =260/1.58=164.5=260/1.58=164.5；查表查表5-215-21，得，得查表查表5-21，先求，先求其中：計算長度其中：計算長度l0 0=k=k h =1.155h =1.155* *1.51.5* *150=260150=260（查得（查得 =1.5=1.5）表表5-22 腳手架立桿的計算長度系數(shù)腳手架立桿的計算長度系數(shù) 0.261（7 7）驗算立桿穩(wěn)定性：）驗算立桿穩(wěn)定性：不組合風荷載時：不組合風荷載時： 21223095.45205/0.261 489NfNmmA115702570095.372050.261 4895080WMNfAW組合風荷載時：組合風荷載時：立桿穩(wěn)定滿足立桿穩(wěn)定滿足立桿穩(wěn)定滿足立桿穩(wěn)定滿足解：本題覆蓋