悬挑脚手架施工方案Word文件下载.docx
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第四节双排落地扣件式脚手架的设计及构造
1、本工程钢管脚手架均采用双排脚手架,排距Lb选用0.9m,步距h选用1.8m,最大柱距Lmax选用1.5m,连墙件每两步三跨设一点,横向水平杆间距宜选用步距的1/3。
2、立柱构造要求
立柱接头除在顶层可采用搭接外,其余各接头必须采用对接扣件对接,对接、搭接应符合以下要求:
①立柱上的对接扣件应交错布置,两个相邻立柱接头在高度方向错开的距离不应小于500mm;
各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。
②立柱的搭接长度不应小于1m,不少于两个旋转扣件固定,端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。
3、纵向水平杆构造要求
①纵向水平杆设置在横向水平杆之上,并以直角扣件扣紧在横向水平杆上。
纵向水平杆在操作层的间距不宜大于400mm。
②纵向水平杆的长度一般不宜小于3跨,并不小于6m。
③纵向水平杆一般宜采用对接扣件连接,也可采用搭接,对接接头应交错布置,不应设在同步、同跨内,相邻接头水平距离不应小于500mm,并应避免设在纵向水平杆的跨中。
搭接接头长度不应小于1m,并应等距设置三个旋转扣件固定,端部扣件盖板边缘至杆端的距离不应小于100mm。
4、横向水平杆的构造要求:
双排架的横向水平杆两端采用直角扣件固定在立柱上,靠墙一侧的外伸长度不宜大于200mm。
5、竹笆脚手板的构造要求:
①竹笆板主筋应垂直于纵向水平杆方向铺设,应采用对接平铺,四个脚应用直径为1.2mm的镀锌钢丝固定在纵向水平杆上。
②自顶层操作层的脚手板往下计,宜每隔6m满铺一层脚手板。
6、连墙件布置及构造要求
①连墙件应采用花排均匀布置,连墙件宜靠近主节点设置,并采用刚性节点,偏离主节点的距离不应大于300mm。
②连墙件垂直间距、水平间距一般不应大于6m,连墙件必须从底步第一根纵向水平杆处开始设置,当该处设置有困难时,应采用其它可靠措施固定。
连墙件中的连墙杆宜呈水平并垂直于墙面设置,与脚手架连接的一端可稍为下斜,不容许向上翘起。
7、剪刀撑与横向支撑的构造要求:
①每道剪刀撑跨越立柱的根数宜在5—7根之间。
每道剪刀撑宽度不应小于4跨,且不小于6m,斜杆与地面的倾角宜在45度—60度之间。
剪刀撑斜杆的接头均必须搭接连接,搭接要求跟以上构造要求同。
剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立柱上,旋转扣件中心线距主节点的距离不应大于150mm。
横向支撑的斜杆应在1—2步内,由底至顶层呈之字形连续布置,斜杆应采用旋转扣件固定在与之相交的立柱或横向水平杆的伸出端上。
一字型、开口型双排脚手架的两端必须设置横向支撑,中间宜每隔6跨设置一道。
8、门洞构造要求:
①洞口处增设的斜杆应采用旋转扣件优先固定在与之相交的横向水平杆的伸出端上,旋转扣件中心线距中心节点的距离不应大于150mm。
②洞口两侧增设的横向支撑应伸出增设的斜杆端部;
增设的短斜杆端部应增设一个安全扣件。
9、搭设方式
脚手架用ф48*3.5钢管和扣件搭设成双排架,其横距为0.9m,纵距为1.5m,步距为1.8m;
脚手架立杆下部支承在用16#工字钢制作的水平悬挑梁上,脚手架搭设高度共8步半,计15.3m高(四层3.90×
4=15.60m);
考虑以后外墙幕墙的施工需要,里立杆离外圈梁外边500mm;
施工作业层按一层计,每层活荷载为3KN/m2,作业层设栏杆和挡脚板;
脚手架外立杆里侧挂密目安全网封闭施工;
剪刀撑应在外侧立面整个长度和高度上连续设置;
其他搭设要求遵照JGJ130—2001执行。
型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范编制。
第五节参数信息
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为15.3米,立杆采用单立杆;
搭设尺寸为:
立杆的纵距为1.5米,立杆的横距为0.9米,立杆的步距为1.8米;
内排架距离墙长度为0.30米;
大横杆在上,搭接在小横杆上的大横杆根数为2根;
采用的钢管类型为Φ48×
3.5;
横杆与立杆连接方式为单扣件;
取扣件抗滑承载力系数1.00;
连墙件布置取两步两跨,竖向间距3.6米,水平间距3米,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件;
2.活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):
2.000;
脚手架用途:
装修脚手架;
同时施工层数:
2层;
3.风荷载参数
本工程地处湖北省武汉市,查荷载规范基本风压为0.350,风荷载高度变化系数μz为1.000,风荷载体型系数μs为1.130;
计算中考虑风荷载作用
4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m2):
0.1248;
脚手板自重标准值(kN/m2):
0.300;
栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):
0.150;
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):
0.005;
脚手板铺设层数:
4层;
脚手板类别:
竹笆片脚手板;
栏杆挡板类别:
栏杆、竹笆片脚手板挡板;
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用16号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度1.3米,建筑物内锚固段长度2.3米。
与楼板连接的螺栓直径(mm):
20.00;
楼板混凝土标号:
C35;
6.拉绳与支杆参数
支撑数量为:
1;
悬挑水平钢梁采用悬臂式结构,没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。
第六节计算
一、大横杆计算
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)第5.2.4条规定,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。
将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
大横杆的自重标准值:
P1=0.038kN/m;
脚手板的自重标准值:
P2=0.3×
0.9/(2+1)=0.09kN/m;
活荷载标准值:
Q=2×
0.9/(2+1)=0.6kN/m;
静荷载的设计值:
q1=1.2×
0.038+1.2×
0.09=0.154kN/m;
活荷载的设计值:
q2=1.4×
0.6=0.84kN/m;
图1大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
图2大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)
2.强度验算
跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。
跨中最大弯距计算公式如下:
跨中最大弯距为M1max=0.08×
0.154×
1.52+0.10×
0.84×
1.52=0.217kN.m;
支座最大弯距计算公式如下:
支座最大弯距为M2max=-0.10×
1.52-0.117×
1.52=-0.256kN.m;
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
σ=Max(0.217×
106,0.256×
106)/5080=50.394N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力为σ=50.394N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。
计算公式如下:
其中:
静荷载标准值:
q1=P1+P2=0.038+0.09=0.128kN/m;
活荷载标准值:
q2=Q=0.6kN/m;
最大挠度计算值为:
V=0.677×
0.128×
15004/(100×
2.06×
105×
121900)+0.990×
0.6×
121900)=1.373mm;
大横杆的最大挠度1.373mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm,满足要求!
二、小横杆的计算
根据JGJ130-2001第5.2.4条规定,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作为小横杆集中荷载,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
大横杆的自重标准值:
p1=0.038×
1.5=0.058kN;
脚手板的自重标准值:
0.9×
1.5/(2+1)=0.135kN;
活荷载标准值:
Q=2×
1.5/(2+1)=0.900kN;
集中荷载的设计值:
P=1.2×
(0.058+0.135)+1.4×
0.9=1.491kN;
小横杆计算简图
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和;
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
Mqmax=1.2×
0.038×
0.92/8=0.005kN.m;
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=1.491×
0.9/3=0.447kN.m;
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.452kN.m;
最大应力计算值σ=M/W=0.452×
106/5080=88.977N/mm2;
小横杆的最大弯曲应力σ=88.977N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和;
小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:
Vqmax=5×
9004/(384×
121900)=0.013mm;
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.135+0.9=1.093kN;
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:
Vpmax=1092.6×
900×
(3×
9002-4×
9002/9)/(72×
105
×
121900)=1.126mm;
最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.013+1.126=1.139mm;
小横杆的最大挠度为1.139mm小于小横杆的最大容许挠度900/150=6与10mm,满足要求!
三、扣件抗滑力的计算
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数1.00,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
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8.00kN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
P1=0.038×
1.5×
2/2=0.058kN;
小横杆的自重标准值:
P2=0.038×
0.9/2=0.017kN;
P3=0.3×
1.5/2=0.202kN;
Q=2×
1.5/2=1.35kN;
荷载的设计值:
R=1.2×
(0.058+0.017+0.202)+1.4×
1.35=2.223kN;
R<
8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
四、脚手架立杆荷载的计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN),为0.1248
NG1=[0.1248+(1.50×
2/2)×
0.038/1.80]×
15.30=2.399;
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);
采用竹笆片脚手板,标准值为0.3
NG2=0.3×
4×
(0.9+0.3)/2=1.08kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);
采用栏杆、竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15
NG3=0.15×
1.5/2=0.45kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);
0.005
NG4=0.005×
15.3=0.115kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.044kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值
NQ=2×
2/2=2.7kN;
风荷载标准值按照以下公式计算
其中Wo--基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Wo=0.35kN/m2;
Uz--风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Uz=1;
Us--风荷载体型系数:
取值为1.13;
经计算得到,风荷载标准值
Wk=0.7×
0.35×
1×
1.13=0.277kN/m2;
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=1.2×
4.044+1.4×
2.7=8.633kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×
1.4NQ=1.2×
4.044+0.85×
1.4×
2.7=8.066kN;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为
Mw=0.85×
1.4WkLah2/10=0.850×
0.277×
1.82/10=0.16kN.m;
五、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为:
立杆的轴向压力设计值:
N=8.633kN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.58cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
k=1.155;
当验算杆件长细比时,取块1.0;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
μ=1.5;
计算长度,由公式lo=k×
μ×
h确定:
l0=3.118m;
长细比Lo/i=197;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到:
φ=0.186;
立杆净截面面积:
A=4.89cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=5.08cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2;
σ=8633/(0.186×
489)=94.911N/mm2;
立杆稳定性计算σ=94.911N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值:
N=8.066kN;
k=1.155;
计算长度,由公式l0=kuh确定:
长细比:
L0/i=197;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:
φ=0.186
σ=8065.548/(0.186×
489)+160113.429/5080=120.196N/mm2;
立杆稳定性计算σ=120.196N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
六、连墙件的计算
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
Nl=Nlw+N0
风荷载标准值Wk=0.277kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2;
按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=5.000kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×
Wk×
Aw=4.186kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=9.186kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·
A·
[f]
其中φ--轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949,l为内排架距离墙的长度;
又:
[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×
4.89×
10-4×
205×
103=95.133kN;
Nl=9.186<
Nf=95.133,连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=9.186小于双扣件的抗滑力16kN,满足要求。
连墙件扣件连接示意图
七、悬挑梁的受力计算
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
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,k2=m2/l。
本方案算例中,m=1.5m,l=2.3m,m1=0.3m,m2=1.2m;
水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4,截面模量(抵抗矩)W=141cm3。
受脚手架作用集中强度计算荷载P=4.044+2.7=6.744kN;
水平钢梁自重强度计算荷载q=2.61×
10-3×
78.5=0.205kN/m;
k=1.5/2.3=0.652
k1=0.3/2.3=0.13
k2=1.2/2.3=0.522
代入公式,经过计算得到
支座反力RA=18.222kN
支座反力RB=-4.263kN
最大弯矩MA=10.346kN.m
最大应力σ=10346180.625/(1.05×
141000)=69.883N/mm2
水平支撑梁的最大应力计算值69.883N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!
受脚手架作用集中计算荷载N=4.044+2.7=6.744kN
水平钢梁自重计算荷载q=0.003×
78.5=0.205kN/m
最大挠度Vmax=4.97mm
按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为
悬伸长度的两倍,即2400mm
水平支撑梁的最大挠度4.97mm小于水平支撑梁的最大容许挠度2400/400mm,满足要求!
八、悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
φb=570×
9.9×
88×
235/(2400×
160×
235)=1.29
由于φb大于0.6,查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.852。
经过计算得到最大应力σ=10.346×
106/(0.852×
141000)=86.13N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算σ=86.13小于[f]=215N/mm2,满足要求!
九、锚固段与楼板连接的计算
1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=4.263kN;
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f]=50N/mm2;
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[4262.722×
4/(3.142×
50×
2)]1/2=7.367mm;
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.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下:
锚固深度计算公式:
其中N--锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力,N=4.263kN;
d--楼板螺栓的直径,d=20mm;
[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度,计算中取1.57N/mm2;
[f]--钢材强度设计值,取215N/mm2;
h--楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度,经过计算得到h要大于
4262.722/(3.142×
20×
1.57)=43.212mm。
螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×
3.14×
202×
215×
10
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