外墙钢管脚手架搭设方案受力计算.docx
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外墙钢管脚手架搭设方案受力计算
外脚手架搭设方案
1.外脚手搭设方案
1.1编制依据
本工程总高度为90米,按照规定,应采用钢管脚手架。
1.2本工程钢管脚手架搭设的概况
本工程28层,建筑总高度90米,根据有关规定,应搭设脚手架,方案如下:
1.2.1立杆横距选1.05m,立杆纵距选1.5m,立杆间距不大于1.8m,步高1.5m,内侧立管距墙面0.25m,采用φ48×3.5钢管,十字、旋转、一字形扣件搭设,铺设木脚手板层数为二层,同时进行装修施工二层。
1.2.2原已建建筑物21层,实际需搭设脚手架高度为61.2米,1至3层采用双钢管立杆搭设,即由架子顶往下算50米至61.2米之间采用双排钢管作立杆,21层开始至28层采用悬挑脚手架。
1.2.3脚手架交圈搭设,外排钢管内侧采用密目网封闭围护。
1.3脚手架搭设
1.3.1脚手架搭设工艺流程:
基础准备→C20素砼垫层→竖立管并同时安扫地杆→搭设水平杆→搭设剪刀撑→铺脚手板→搭挡脚板和栏杆→满张安全网。
1.3.2操作要点:
除21层以下部位外,21层以上脚手架配合施工进度搭设,一次搭设高度高出操作层不大于一步架。
1.3.2.1地面上竖第一节立管时,每6跨应暂设一根抛撑与地面夹角为45-60°,直至拉接件搭设好后方拆除。
1.3.2.2底部立管采用不同长度的钢管,立管的联接必须交错布置,
相邻立管的联接不应在同一高度,其错开的距离不得小于500mm,并不得在同一步内。
1.3.2.3大横杆应水平设置,钢管长度不小于3跨;接头采用对接扣件连接,内外两根相邻纵向水平管的接头不应在同步同跨内,上下两个相邻接头应错开一跨,其错开的水平距离不应小于500mm.
当水平管采用搭接时,其搭接长度不应小于1m,不少于2个旋转扣件固定,其固定间距不应少于400mm,相邻扣件中心至杆端的距离不应小于150mm.
1.3.2.4每根立管的底座向上200mm处,必须设置纵横向扫地杆,用直角扣件与立管固定。
1.3.2.5脚手架在整个长度和高度方向上连续设置剪刀撑;每副剪刀撑跨越立管的根数不应超过7根,与纵向水平杆呈45-60°角。
1.3.2.6立管从第一步纵向水平杆处开始用刚性固定件与建筑物可靠连接,预埋件布置间距垂直方向3M,水平方向为4.5米。
1.3.2.7外脚手架立面,外侧满封密孔尼龙安全网,平面每四层设安全网一道,确保施工安全。
1.3.2.8脚手架搭设完后应组织有关部门验收,验收合格后方可使用。
1.4脚手架拆除
1.4.1拆除前应全面检查脚手架,重点检查扣件连接固定、支撑体系是否符合安全要求,拆除前进行技术交底,根据拆除现场的情况,设围栏或警戒标志,并有专人看守,清除脚手架留存的材料、电线等杂物。
1.4.2拆除架子的工作地区,严禁非操作人员进入。
拆除顺序应是后搭先拆,先搭后拆,严禁采用推倒或拉倒的拆除做法。
1.4.3拉接件应随脚手架逐层拆除,当拆除至最后一节立管时,应先搭设临时支撑加固后,方可拆固定件与支撑件。
1.4.4拆除的脚手架部件及时运至地面,严禁从空中抛掷。
1.4.5运至地面的脚手架部件,应及时清理、保养。
1.5落地式脚手架的计算
b:
立杆横距为1.05M
la:
立杆纵距为1.5M
b1:
内立杆距建筑外墙皮距离为0.25m
h:
脚手架步距为1.5m
脚手架荷载:
满铺木脚手板2层,同时装修施工层数为2层,脚手架与建筑物主体结构连接点的布置:
H1竖向间距2h=2×1.5=3.0M
l1水平距离3×1.5=4.5
钢管为ф48×3.5;Q235-A,
Qk均布施工荷载,根据规定为2.0KN/m2,本工程按4.0KN/m2计算。
WO基本风压,本工程基本风压为0.77kn/m2
本工程为半拉子工程,施工至21层时停建,主体结构未填充墙体,脚手架为塑料密目网全封闭式,连墙点二步三跨,采用钢管扣件与墙柱拉结。
按以上条件,根据相关资料查得以下数据。
μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数1.5
la——受压立杆计算长度等于μh=1.5×1.5=2.25m
I——φ48*3.5钢管回转半径为15.8MM
λ——长细比等于lO/i=2.25×103/15.8=142.4
φ——Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数为0.34
A——钢管毛截面积489MM2
f——φ48*3.5钢管的抗拉、抗压和抗弯强度设计值205N/MM2
NG2K——构配件自身产生的轴向力等于1.715/2=0.86KN
ΣNqk——施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆可按
一个纵距(跨)内施工荷载总和的1/2取值为:
8.4/2=4.2KN
HS——按稳定计算的搭设高度
[H]——允许搭设高度
MWK——风荷载标准值产生的弯距等于QwkH12/10
qwk——风线荷载标准值等于WwLa
0.85——荷载效应组合系数
WK——风压标准值等于0.7μZμSWO
μ2——风压高度系数,根据本工程双排单立杆搭设高度为50米及工程所处地理位置为1.67
μS——脚手架风载体型系数等于0.31×1.3=0.403
W——φ48×3.5Q235-A型钢截面模量为5080MM3
qk——每米立杆承受的结构自重标准值,根据已知条件查得本工程为0.1394KN/M
NG1K——脚手架立杆承受的结构自重标准值产生的轴向力为0.411/2=0.205KN
R——考虑脚手架工作条件的结构抗力调整系数0.725
MW——风荷载设计值产生的立杆段弯矩等于0.85×1.4MWK
NW——风荷载产生的连墙件轴向力设计值等于1.4WKAW
AW——迎风面积
WK=0.7μ2μSWO=0.7×1.67×0.403×0.77=0.36KN/M2
qwk=WKla=0.36×1.5=0.54KN/M
MWk=QwkH12/10=0.543×32/10=0.48KN.M
MW=0.85×1.4MWK=0.85×1.4×0.48=0.57KN.M
1.5.1最大充许搭设高度
1.5.4.1按稳定计算的搭设高度(按组合风荷载计算)
HS=φAf-[.2NG2K+0.85×1.4(ΣNQk+MWkΦA/W)]÷1.2qk
=0.34×489×0.205-{1.2×1.03+0.85×1.4[4.2+(480×0.34×489÷5080)]}÷1.2×0.1394
=54.6M
1.5.1.2最大允许搭设高度:
[H]=HS÷(1+0.001HS)=54.6÷(1+0.001×54.6)=51.77M
根据以上计算结果,可以搭设51.77M,本工程外架搭设的总高度86米,局部92米,现采取以下措施:
①1-3层采用双立杆搭设。
②采用钢丝绳斜拉卸荷,斜杆支撑卸荷或悬挑钢梁分段搭设等方法。
1.5.2架子结构的整体稳定性验算。
单根立杆搭设高度为51.77M,折合步数h=28.76步,实际单根钢管立杆部分高度为28×1.5=42米
1.5.2.1单根钢管搭设部分的稳定性验算
N/φA+MW/W≤f
n
N=1.2(hNG1K+NG2K)+1.4∑NG2K
i=1
=1.2×(28×0.205+0.86)+1.4×4.2
=13.8KN
N/φA+MW/W=195N/MM2
f=205N/MM2>195N/MM2
所以安全
1.5.2.2双根钢管搭设部分的整体稳定性验算
1)求N值
最底部压杆轴力最大和最不利
双钢管部分每一步一个纵距脚手架自重
N1G1K=NGK1+1×1.6×0.0384+2×0.0146
(钢管自重)(扣件自重)
=0.205×1.15/1.5+0.0614+0.0292=0.296KN
n
N=1.2(nNG1K+n、N、G1K+NG2K)+1.4∑NQik
i=1
=1.2(28×0.205+7×0.296+0.86)+1.4×4.2
=16.28KN
2)验算双杆搭设的整体稳定
因为采用双钢管,所以在公式N/QA≤kf右边
应乘一kA=0.85受力不均匀的折减系数
N/2φA=16280/2×0.34×489=16280/332.5=48.9N/MM2
KKAf=0.725×0.85×205=126.33N/MM2>48.9N/MM2
所以安全。
1.5.3连墙点抗风强度稳定性验算
NW=1.4WKAW=1.4×2×1.5×3×1.5×0.36=6.8KN
连墙杆轴向力设计值计算。
Nι=NW+3=6.8+3=9.8KN
连墙杆的计算长度,按最不利考虑为
lO=立杆横距+内立杆距墙的距离=1.05+0.25=1.3M
λ=lO/i=1.3×103/15.8=82.3,根据λ=82.3查得φ=0.607
连墙杆按压杆的稳定性验算,用Nι/φA>kf验算
Nι/φA=9800/0.607×489=33N/MM2
Kf=0.725×205=148.625N/MM2>33.826N/MM2
所以安全。
根据Nι=9.8KN,墙体内用2个扣件与其连接,外面用1个扣件与其连接,1个扣件的抗滑能力设计值为8.0KN,8.0×2=16KN>9.8KN,所以安全。
1.6悬挑脚手架计算
本工程21层开始采用槽钢悬挑钢管扣件脚手架至28层,架体总高度为25.32m,步距1.8m,步数为14步,立杆纵距2.0m,横距1.5m,槽钢最大悬挑长度为1450mm。
1.6.1荷载计算:
(按一个纵距悬挑长度1450mm计算,)
1.6.1.1操作层荷载计算
脚手架上操作层附加荷载不得大于2700N/m2,考虑动力系数1.2,超载系数2。
W1=2×1.2×2700×2.0×1.5=13608N
脚手架自重计算:
立杆自重:
q1=25.2×2×3.84=193.54kg
纵向水平杆:
q2=2×6×14×3.84=645.12kg
横向水平杆:
q3=1.4×11×3.84=75.26kg
竹笆:
q4=[1.5×2×2+1.5×2×2]m2×35.7kg/m2=299.9kg
安全网:
q5=19.2×2×8kg/m2=307.2kg
扣件:
q6=6×11×1.5=99kg
总自重:
W2=q1+q2+q3+q4+q5+q6
=14195.8kg=14195.8N
考虑自重超长系数1.3
总荷载W=W1+W2=12960.0+14195.8×1.3=31414.5N
1.6.1.2每根立杆竖向荷载
p=w/2=31414.5/2=15707.3N
1.6.2立杆强度及稳定验算:
1.6.2.1钢管截面特征:
钢管内径d=42,外径D=48,壁厚δ=5mm
截面积A=π/4(D2-d2)=π/4(482-41.2)=489mm2
回转半径i=1/4(D2+d2)1/2=1/4(482+41.2)1/2=15.8mm
计算长度L0=1800mm
弹性模量E=2.1×105N/mm2
长细比λ=L0/i=1800÷15.8=114
1.6.2.2立杆稳定验算:
欧拉临界应力
δE=π2×2.1×105÷1142=159N/mm2
实际应力δ=p/A=15707.3÷489=32N/mm2
δE>δ强度、稳定性能够满足要求。
1.6.3斜撑杆件验算:
1.6.3.1斜撑杆受力计算,计算简图见下图
斜撑角度
α=arctg2900/1600=63.44°
斜杆轴向力NBC计算
MA=0(力矩平衡)
NBC×1.45sina=p×1.45+p×0.65
NBC=(p×1.45+p×0.65)/1.45sina=25570N
1.6.3.2斜撑杆强度、稳定性验算
计算长度L=1/2(2.92+1.62)1/2=1.656m
长细比λ=L/i=1656÷15.8=104.8
欧拉临界应力
δE=π2×2.1×105/104.82=188.52N/mm2
实际应力δ=25570/89=52.30N/mm2
δE>δ斜撑杆强度、稳定性能够满足要求。
实际斜撑杆中间采用双钢管转向扣件并连,每四跨加设Φ12钢丝索斜拉。
1.6.4水平荷载:
架体承受水平风荷载,由附着于建筑物上的拉结点传递到建筑物上,由建筑物承受,故计算不考虑风荷载,但架体拉结点必须每层拉结,横向4m以内不得少于一个拉结点。
1.6.5悬挑脚手架施工要点:
斜撑安装时楼面予埋Φ16圆环作为[120槽钢连接固定点或剪力墙位置留设洞口固定槽钢,安装时根据放样长度截好斜撑钢管,上撑点同槽钢下口予埋钢筋套接,钢管下撑点同剪力墙予埋钢筋套接,作为斜撑下撑固定点。
立杆采用Φ22螺纹钢套接固定,再用水平钢管将斜撑杆相互拉强,形成稳定体系。
斜撑钢管用万向扣件并联两根钢管,万向扣件上、中、下设三个点,增强斜撑的刚度,然后搭设第一步脚手架,在脚手架水平杆安好后,在斜撑杆上设置一道斜拉杆,同立杆根部平杆连接。
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