扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)實(shí)例解析

1、扣件式鋼管腳手架設(shè)計(jì)實(shí)例解析1. 前言根據(jù)建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)（JGJ59-99）對外腳手架的規(guī)定： 提出逐步淘汰毛竹腳手架，積極推廣扣件式鋼管腳手架。 建筑施工 扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JG130-2001）對扣件式鋼管腳手架的設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法都作了規(guī)定。筆者將以該規(guī)范為依據(jù)，結(jié) 合工程實(shí)例，系統(tǒng)地對扣件式鋼管腳手架的設(shè)計(jì)計(jì)算和使用過程中 應(yīng)注意的有關(guān)事項(xiàng)，作一解析。2. 工程實(shí)例概況黃巖東河嘉苑商住樓13#樓，建筑面積為15000m2 （三幢樓 地下室全部連通，地下室呈 L 形），最高建筑物 3#樓檐口高度為 19.8m, 1#樓.2#樓北側(cè)腳手架和3#樓南側(cè)腳手架搭設(shè)在地下室頂板

2、 上。3. 腳手架設(shè)計(jì)3.1 計(jì)算參數(shù)的確定(1)架體尺寸。立桿橫距l(xiāng)b=800mn,縱距l(xiāng)a=1500mn,步距h=1800mm搭設(shè)高度21.3m (取3#樓為計(jì)算對象)，立桿底部墊設(shè)槽 鋼。( 2)架體構(gòu)件。見表(3)圍檔材料。采用 2000目安全網(wǎng)，全高封閉，擋風(fēng)系數(shù) 0.6， 自重標(biāo)準(zhǔn)值 5N/m2。( 4)腳手板。采用竹篾板，層層滿鋪，其自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.35kN/m2。5)施工活載。主體結(jié)構(gòu)均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 3kN/m2。度變化系數(shù)卩z=1.31，腳手架風(fēng)荷載體型系數(shù) 卩s=0.11573.2 橫向、縱向水平桿計(jì)算式中的Mk彎矩設(shè)計(jì)值，按 W 1.2MGK為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的 彎矩

3、。Wk載面模量。f 鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)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)力按簡支計(jì)算，計(jì)算跨度取立桿的橫距 lb=800mm腳手架橫向水平桿的構(gòu)造計(jì)算外伸長度 a=300mm a1=100mm。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)，腳手板片重標(biāo)準(zhǔn)值0.35kN/m2和欄桿與擋板自重標(biāo)準(zhǔn)值 0.14kN/m (如圖1)740)this.width=740border=undefined圖 1 結(jié)構(gòu)自重計(jì)算簡圖gk=0.136+0.35 x 1.2+0.14=0.696kN/mMA=1/2gka2

4、=1/2X 696x 0.32=31.32NmMB=1/2gka21=1/2x696x0.12=3.48NmMA-MB=31.32-3.48=27.84NmMGK=gk/2lb/2-(MA-MB)/gkl2b- MA=696/2x 0.8/2 -(27.84/696 x 0.8)2-31.32=11.32Nm施工均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk=3kN/m2圖 2 施工荷載計(jì)算簡圖MQK二Qkl2b/8=1/8X 2250X 0.82=180NmM=1.2MGk+1.4MQK=1 & 11.31 + 1.4 X 180=265.57Nm(T =M/W=265.5X 103/5.08 X 103=52.28

5、N/mm2考慮靜載情況P二gk(lb+a- a1)/2lb=696 x (0.8+0.3+0.1) x (0.8+0.3 -0.1)/(2 x 0.8 )=522N圖 4 靜載布置情況考慮跨中和支座最大彎矩。740)this.width=740border=undefined圖 4 靜載狀況下計(jì)算簡圖M1=0.175PlaMB=Mc=-0.15P/a考慮活荷載情況Q=1/2qklb=1/2 x 2250X 0. 8=900N按圖 5、6 兩種活載最不利位置考慮跨中最大彎矩。740)this.width=740border=undefined 圖5活載最不利狀況計(jì)算簡圖740)this.widt

6、h=740border=undefined圖 6 活載最不利狀況計(jì)算簡圖M1=0.213Qla按圖 7、 8 兩種活荷載最不利位置考慮支座最大彎矩。740)this.width=740border=undefined圖 7 活載最不利狀況計(jì)算支座彎矩740)this.width=740border=undefined圖8活載最不利狀況計(jì)算支座彎矩MB=MC=-0.175Qla根據(jù)以上情況分析，可知圖 4與圖5（或圖 6）這種靜載與活載最不利組合時(shí)M1跨中彎矩最大。MGK=0.175P/a=0.175X 522X 1.5=137.03NmM=1.2MGK+1.4MQK=1*137.03+1.4

7、X 287.55 = 567.01Nm(r=M/W=567.0t 1000/5.08 X 1000=111.6N/mm2c f=205N/mm2縱向水平桿抗彎符合要求。u u u 為容許撓度，按規(guī)范要求取1/1501）橫向水平桿的撓度考慮靜載情況（圖1）K1=4MA/qkl2b=4X 31.32/696 X 0.82=0.28K2=4MB/qkl2b=4X 3.48/696 X 0.82=0.03查建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊 中梁在均布荷載作用下的最大撓度表，用K1、K2值采用插入法求得系數(shù)u 1=0.1972X qkl4a/24EIE為鋼材的彈性模量，E=2.06X 105N/mm2考慮活載情況（

8、圖2）u 2=5qkl4b/384EI兩種情況疊加，得u =u 1 + u 2=0.1972 xgkl4b/24EI+5gkl4b/38EI=0.197 x696X 10-3X 8004/24 x 2.06 x 105x 12.9 x 104+5X 2250X 8004/384 x 2.06 x 10 5X 12.19 x 104=0.57mrr lb/150=180/150=5.33mm所以橫向水平桿的撓度滿足要求。（2）縱向水平桿的撓度考慮靜載情況（圖 4）u 1=1.146 x Pl2a/100EI考慮活載情況（圖 3）u 2=1.615 x QI2a/100EI兩種情況加，得u =U

9、1 + u 2=1.146 X PI3b/100EI+1.615 X QI3a/100EI=l3b(1.146P+1.615Q)/100EI=15003X (1.146 X 522+1.615X 900)/100 X 2.06 X 105X 12.19X 104=2.76mm la/150=1500/150=10mm所以縱向水平桿的撓度滿足要求。R Rc式中R為縱向水平桿傳給立桿的豎桿作用力設(shè)計(jì)值，Rc為扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值，按規(guī)范表取 Rc=8.00kN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載F和M1在扣件處引起的與F同向的最大剪力V之和F=1.2P+1.4Q=1.

10、2 X 522+1.4 X 900=1886.4Nv 8kNV=1.2+0.65P+1.4 X 0.575Q=1.2 X 0.65 X 522+1.2 X 0.575 X 900=1131 .66NR=F+V=1886.4+1131.66=3018.06N 8kN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。3.3 立桿的穩(wěn)定計(jì)算立桿的穩(wěn)定計(jì)算按下列公式計(jì)算N/巾A+Mw/Wf,式中N為計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值，巾 為軸 向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。A為一立桿的截面面積，Mw為計(jì)算立桿段 由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，W為截面模量，鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=205N/mm2。 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk

11、=0.7 卩 z 卩 aw0=0.7X 1.31 x 0.1157 x 0.55=0.058kN/m2Mk=0.85X 1.4wklah2/10 =0.85x1.4x0.058x1000x1.5x1.82/10=33.55Nm軸向受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù) 巾，根據(jù)立桿長細(xì)比 入規(guī)范用表取值, 當(dāng)入250時(shí)，按7320/入2計(jì)算。計(jì)算長度lo=k卩h,式中k為計(jì)算長度附加系數(shù)，取k=1.155 ;卩為考慮腳手架整體因數(shù)的單桿計(jì)算長度系數(shù)，按規(guī)范用表取卩=1.5 ;h為立桿步距。lo=k卩h=1.155 X 1.5 x 1.8=3.12m，立桿的長細(xì)比入=lo/I , i為截面回轉(zhuǎn)半徑，查表得 48X

12、3.5mm鋼管 i=1.58cm 。入=10/1=3.12/0.0158=197.5，根據(jù)立桿長細(xì)比查得穩(wěn)定系數(shù)為0.185立桿段的軸向設(shè)計(jì)值N=1.2(NG1K+NG2K)+0.8X 1.4 刀 NQK(1)腳手架結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力 NG1k本工程腳手架共12 步，實(shí)際腳手架高度 H=12X 1.8=21.6mNG1K=23.4X 0.1734=3.745kN=3745N每個(gè)立桿段需要 3 個(gè)直接扣件， 13 個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件，則：NG2K二水 18.4+13 X 14.6=245N(3)施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸力總和內(nèi)力刀 NQK外立桿可按一縱距內(nèi)施工荷載的總和的 1/2 取值刀 NQK=

13、300X 0.8 X 1.5 X 1/2=1800NN=1.2(NG1K+NG2K)=0.8X 1.4 刀 NQK=1.2X(3745+245)+0.85 X1.4X1800=6930N圖 9 地下室頂板驗(yàn)算示意圖驗(yàn)算立桿的穩(wěn)定性N/ 巾 A+Mw/W=6930/（0.185X 486）+33.55 X 103/（5.08 X 103）=83.21N/ mmf=205N/mm2所以立桿穩(wěn)定性滿足要求。3.4 地下室頂板驗(yàn)算（取最大板塊 6.2X 3.6m）基本參數(shù)（ 1 ）邊界條件（左端 / 下端/右端/ 上端）：參見圖 92）荷載：均布荷載設(shè)計(jì)值： q=7.310kN/m(3)幾何參數(shù)：寬度

14、：lx=3600(mm)長度：ly=6200(mm)板厚： h=200(mm)(4)材料特性：混凝土強(qiáng)度等級：C30鋼筋等級：二級(V 25)計(jì)算結(jié)果：(1 )彎距值：(2) lx向配鋼筋：計(jì)算面積：66.42mm2可選方案： 12200(3) lx向配鋼筋：計(jì)算面積：22.45mm2可選方案： 12200設(shè)計(jì)實(shí)際選用 #1215，0 滿足要求。3.5 連續(xù)梁驗(yàn)算幾何數(shù)據(jù)及材料特性混凝土： C30主筋：二級（V 25） 箍筋：一級 內(nèi)力及配筋（ 1 ）內(nèi)力包絡(luò)圖（ 2）截面內(nèi)力及配筋0支座：彎矩6.51kN/m，荷載組合1剪力14.09kN，荷載組合1上鋼筋： 2 12，計(jì)算面積： 216.00mm2下鋼筋： 2 12，計(jì)算面積： 216.00mm2設(shè)計(jì)為 4 20，滿足要求1跨中：彎矩1.73kN m 荷載組合1剪力14.09kN，荷載組合1撓度0.38mm 裂縫0.02mm上鋼筋：2 12，計(jì)算面積： 216.00mm2下鋼筋：2 12，計(jì)算面積： 216.00mm2箍筋： 650設(shè)計(jì)為4 22,滿足要求。1支座：彎矩1.03kN/m，荷載組合1剪力0.53kN，荷載組合1上鋼筋：2 12,計(jì)算面積：216.00mm2下鋼筋：2 12