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扣件式钢管脚手架是我国目前土木建筑工程中应用最 为广泛的,也是属于多立杆式的外脚手架中的一种,其特 点是:杆配件数量少;装卸方便,利于施工操作;搭设灵 活,能搭设高度大;坚固耐用,可多次周转,使用方便。
应用扣件式钢管脚手架在设计与施工中要贯彻执行国 家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、 确保质量。为了符合这一基本要求,所以扣件式钢管脚手 架施工前,要根据规范(JGJ130-2001)(以下均简称规 范)1.0.4条的规定编制施工组织设计。
四、立杆的稳定性计算
1.静荷载标准值包括以下内容的组合: (1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m),规范附录A; (2)脚手板的自重标准值(kN/m2),规范给出了冲压钢脚手板、竹串片脚手板和 木脚手板的标准值; (3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m) ,规范给出了栏杆冲压钢脚手板、栏杆 竹串片脚手挡板和栏杆木脚手挡板的标准值; (4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2),通常取0.005。
二、纵向和横向水平杆(大小横杆)的计算
3.小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算 大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算
值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。 小横杆的荷载包括大小横杆的自重标准值,脚手板的
荷载标准值,活荷载标准值。
均布荷载最大弯矩计算公式如下: 集中荷载最大弯矩计算公式如下: 均布荷载最大挠度计算公式如下:
例如伸出长度为0.3米,则计算长度为lo=h+2*0.3=h+0.6; 当 步 距 h=1.8 时 , lo=2.4 米 , 其 计 算 长 度 系 数 u=2.4/1.8= 1.33,比通常的u=1.0值提高了33.3%,有利于支架的整体稳 定性。
但是上面的规定是针对于一般多高层建筑其层间高度不高 的楼屋面混凝土结构的模板支架,为反映影响支架稳定的诸 多因素,很多专家人为这个计算长度公式对用于高、大、重 的模板支架适用性值得探讨,有专家认为考虑公式 l=kuh比 较合适;杜荣军在《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板 高支撑架设计和使用安全》也增加了高度安全系数等等。
2.钢丝拉绳(斜拉杆)的吊环强度计算:
其中 [f] 为吊环受力的单肢抗剪强度,取[f] = 125N/mm2; 可以计算得到钢丝绳吊环的最小直径。
第三部分 梁模板支撑架设计计算
一、设计计算书应该包括的内容: 1.木方的受力计算; 2.纵向和横向水平杆的强度计算; 3.扣件的抗滑承载力计算; 4.立杆的稳定性计算。
2.木方楞的支撑力计算: 均布荷载 q = 1.2×q1+1.2×q2 集中荷载 P = 1.4×P1来自百度文库
木方楞计算简图
经过计算得到从左到右各木方传递集中力分别为
N1=2.345kN N2=9.494kN
N3=2.345kN
16%
68%
16%
二、小横杆的计算[以第二种支撑形式为例]
3.小横杆的强度计算: 支撑钢管按照连续梁的计算如下
范》整体稳定性计算; 6.锚固段与楼板连接处压环、螺栓和楼板局部受压计算; 7.钢丝拉绳或斜支杆的强度计算。
计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷 载分项系数1.2,可变荷载分项系数1.4。受弯构件要根据 正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。
二、悬臂挑梁的计算
悬臂单跨梁计算简图 支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中 k = m/l,kl = ml/l。
其中 N —— 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力; d —— 楼板螺栓的直径;
[fb] —— 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度; h —— 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度。
3.如果采用螺栓,混凝土局部承压计算:
其中 N —— 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力; d —— 楼板螺栓的直径; b —— 楼板内的螺栓锚板边长;
二、纵向和横向水平杆(大小横杆)的计算
1.大小横杆的强度计算要满足 M [f]
W
其中 M 为弯矩设计值,包括脚手板自重荷载产生的弯矩 和施工活荷载的弯矩;
W 为钢管的截面模量; [f]钢管抗弯强度设计值,取205N/mm2。 大小横杆的挠度计算要满足 [v]按照规范要求为l/150与10mm。
2.大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在 小横杆的上面。
按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算 大横杆的最大弯矩和变形。
大横杆荷载包括自重标准值,脚手板的荷载标准值, 活荷载标准值。
二、纵向和横向水平杆(大小横杆)的计算
大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩) 跨中最大弯矩计算公式如下: 支座最大弯矩计算公式如下: 最大挠度考虑计算公式如下:
三、悬挑梁上面联梁的计算
按照集中荷载作用下的简支梁计算,集中荷载P为立 杆的传递力,计算简图如下 支撑按照简支梁的计算公式
四、悬挑主梁的计算
悬挑主梁应该按照超静定的连续梁进行计算,根据是否 有锚固段来判断计算条件是铰接(压环或螺栓连接主体结 构),还是固接(焊接连接主体结构)。
悬臂部分脚手架荷载P的作用,里端B为与楼板的锚固点, A为墙支点。
五、连墙件计算
连墙件轴向力设计值 Nf = A[f] 连墙件如果采用扣件与墙体连接,要计算扣件的抗滑力。 连墙件如果焊接方式与墙体连接,要计算焊缝的强度。
第二部分 悬挑脚手架设计计算
一、规范要求设计计算书应该包括的内容:
1.纵向和横向水平杆(大小横杆)等受弯构件的强度计算; 2.扣件的抗滑承载力计算; 3.立杆的稳定性计算; 4.连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算; 5.悬挑水平主梁和联梁的强度计算和按照《钢结构设计规
集中荷载最大挠度计算公式如下:
三、扣件的计算
纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载 力按照下式计算(规范5.2.5):
R ≤ Rc 其中 Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力 设计值;
当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:单扣 件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN;双扣 件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。
三、立杆的稳定性计算
立杆的稳定性计算公式
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值 —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表;
A —— 立杆净截面面积 (cm2); 如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架
l0 = (h+2a) 如果考虑到高支撑架的安全因素
l0 = k1uh l0 = k1k2(h+2a) k1 —— 计算长度附加系数,按照表1取值为; u —— 计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3; a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点长度; k2 —— 计算长度附加系数,按照表2取值为;
模板支架,特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架 进行分析计算的研究和总结不多,不少工程编制的施工技术 方案比较简单。
二、小横杆的计算[以第二种支撑形式为例]
1.荷载的计算: (1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):q1 (2)模板的自重线荷载(kN/m):q2 (3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN): P1
—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2); [f] —— 钢管立杆抗压强度设计值 (N/mm2),[f] = 205 N/mm2。
四、立杆的稳定性计算
说明计算长度附加系数u: 反映脚手架各杆件对立杆 的约束作用,综合了影响脚手架整体失稳的各种因素。
偏心:施工荷载一般偏心作用脚手架上,但由于一般 情况脚手架结构自重产生的最大轴向力由不均匀分配施工 荷载产生的最大轴向力不会同时相遇,可以忽略施工荷载 的偏心作用,内外立杆按照施工荷载平均分配计算。
2.活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载 总和的1/2取值。
3.风荷载标准值应按照以下公式计算
其中 W0 —— 基本风压,《建筑结构荷载规范》(GBJ9) ; Uz —— 风荷载高度变化系数,《建筑结构荷载规范》(GBJ9) ; Us —— 风荷载体型系数。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式: N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式: N = 1.2NG + 1.4NQ
这种形式的支设是很不安全的,我们不建议使用,增加一 根中间立杆并不能解决问题;如果没有中间立杆的脚手架设 计不满足要求,可以考虑增加两排中间立杆。
三、立杆的稳定性计算
规范中为保证扣件式钢管摸板支架的稳定性,支架立杆的 计算长度借鉴英国标准,规定稳定性计算长度l=h+2a,其中 a为立杆上部伸出的悬臂段,这是为限制施工现场任意增大 钢管伸出长度,保证支架的稳定性,并没有理论上的依据。
五、连墙件计算
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算: Nl = Nlw + No
其中 Nlw —— 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN) : Nlw = 1.4 × wk × Aw
wk —— 风荷载基本风压值; Aw —— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外迎风面积; No —— 连墙件约束轴向力(kN),No=5.0kN;
2.35kN
9.49kN
2.35kN
A 600
B 600
很多模板支架的事故分析中发现施工组织设计的方案对 于模板支架的内力分析与实际工况不符合,随意性比较大, 以上面的分析为例,如果不进行连续梁的分析计算,模板支 架的实际受力很不均匀,实际工况是全部竖向荷载中间立杆 受力68%,两边立杆受力16%,有些工程的施工组织方案却 把竖向荷载平均分配,显然中间立杆的安全不能满足。
fcc —— 混凝土的局部挤压强度设计值。
六、钢丝绳或支杆连接计算
1.钢丝拉绳(支杆)的内力计算: 如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:
其中[Fg] —— 钢丝绳的容许拉力(kN); Fg —— 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN); 计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm); —— 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61 钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8; K —— 钢丝绳使用安全系数。
《建筑施工扣件式钢管脚手架规范》(JGJ130-2001)
一、规范要求设计计算书应该包括的内容:
1.纵向和横向水平杆(大小横杆)等受弯构件的强度计算; 2.扣件的抗滑承载力计算; 3.立杆的稳定性计算; 4.连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算; 5.立杆的地基承载力计算。
计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷 载分项系数1.2,可变荷载分项系数1.4。受弯构件要根据 正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。
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施工安全计算技术
第一部分 落地扣件钢管脚手架设计计算 第二部分 悬挑脚手架设计计算 第三部分 扣件钢管梁模板支撑架设计计算 第四部分 墙模板的设计计算 第五部分 柱模板的设计计算 第六部分 梁模板的设计计算 第七部分 悬挑卸料平台的设计计算
第一部分 落地扣件钢管脚手架设计计算
四、立杆的稳定性计算
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
N [f] A
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
N Mw [f] A W
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值 (kN); —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到;
I —— 计算立杆的截面回转半径 (cm); l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定; k —— 计算长度附加系数,取1.155; u —— 计算长度系数,由脚手架的高度确定; A —— 立杆净截面面积 (cm2); W —— 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3); MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 (kN.m);
P
P
q
A
1300
1200
1500
水平钢梁的整体稳定性计算公式如下
其中 b —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数
五、水平钢梁与楼板连接计算
1.如果采用钢筋拉环,拉环强度计算:
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证 两侧30cm以上搭接长度。 2.如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算:
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