脚手架施工计算.docx
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脚手架施工计算
脚手架施工计算
第一节脚手架选用
本工程由于形状较复杂,在脚手架的选用上采用多种脚手架体系相结合进行搭设;其中A、C、D区为多层结构,脚手架采用落地单排脚手架体系,局部采用挑脚手架;B区为总高度近40m,南侧与C区相连,东侧与A区衔接,此部位采用落地钢管脚手架与挑脚手架相结合的脚手体系。
高层部位部分脚手架下面八步采用双排双立杆脚手架;上面采用双排单立杆脚手架(详见脚手架平面布置图);本工程铝合金窗洞和玻璃幕墙的面积较大,在搭设脚手架的时候应尽量的考虑配套单位的施工便利。
第二节脚手架施工准备
1、脚手架搭设前,按规定对钢管、扣件等进行检查验收,不合格产品不得使用。
1.1新钢管的检查应符合下列规定:
(1)应有产品质量合格证;
(2)应有质量检验报告,钢管材质检验方法符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》(GB/T228)的有关规定,质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中Q235-A级钢的规定;
(3)钢管表面应平直光滑,不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道;
(4)钢管外径、壁厚、端面等的偏差,应分别符合规范规定;
(5)钢管必须涂有防锈漆。
1.2旧钢管的检查应符合下列规定:
(1)表面锈蚀深度应符合规范规定。
锈蚀检查应每年一次。
检查时,应在锈蚀严重的钢管中抽取三根,在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查,当锈蚀深度超过规定值时不得使用;
(2)钢管弯曲变形应符合规范规定。
1.3扣件的验收应符合下列规定:
(1)新扣件应有生产许可证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。
当对扣件质量有怀疑时,应按现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)的规定抽样检测;
(2)旧扣件使用前应进行质量检查,有裂缝、变形的严禁使用,出现滑丝的螺栓必须更换;
(3)新、旧扣件均应进行防锈处理。
2、经检验合格的构配件应按品种、规格分类,堆放整齐、平稳,堆放场地不得有积水。
第三节脚手架搭设
1、脚手架必须配合施工进度搭设,一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上二步。
2、每搭完一步脚手架后,应按规范规定校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
3、立杆搭设应符合下列规定:
3.1严禁将外径48mm与51mm的钢管混合使用。
3.2相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内,错开距离应符合下列规定:
(1)立杆上的对接扣件应交错布置:
两根相邻立杆的接头不应设置在同步内,同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于1000mm;各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3;
(2)搭接长度不应小于1m,应采用不少于2个旋转扣件固定,端步扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。
3.3开始搭设立杆时,应每隔6跨设置一根抛撑,直至连墙件安装稳定后,方可根据情况拆除。
3.4当搭至有连墙件的构造点时,在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后,应立即设置连墙件。
3.5立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m,高出檐口上皮1.5m。
4、纵向水平杆搭设应符合下列规定:
4.1纵向水平杆宜设置在立杆内侧,其长度不宜大于3跨;
4.2纵向水平杆的对接扣件应交错布置:
两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内;不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm;各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3;
4.3在封闭型脚手架的同一步中,纵向水平杆应四周交圈,用直角扣件与内外角部立杆固定。
5、横向水平杆搭设应符合下列规定:
5.1主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。
主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。
在双排脚手架中,靠墙一端的外伸长度不应大于0.4L,且不应大于500mm;
5.2双排脚手架横向水平杆的靠墙一端至墙装饰面的距离不宜大于100mm;
6、脚手架必须设置纵、横向扫地杆。
6.1纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上;
6.2横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。
6.3当立杆基础不在同一高度上时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定,高低差不应大于1m。
7、连墙件、剪刀撑、横向斜撑等的搭设应符合下列规定:
7.1对高度24m以上的双排脚手架,必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接;
7.2当脚手架下部暂不能设连墙件时可搭设抛撑。
抛撑应采用通长杆件与脚手架可靠连接,与地面的倾角应在45°~60°之间;连接点中心至主节点的距离不应大于300mm。
抛撑应在连墙件搭设后方可拆除;
7.3双排脚手架应设剪刀撑与横向斜撑。
高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑;
7.4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杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm;
7.5高度在24m以上的封闭型脚手架,除拐角应设置横向斜撑外,中间应每隔6跨设置一道。
8、扣件安装应符合下列规定:
8.1扣件规格必须与钢管外径相同;
8.2螺栓拧紧扭力矩不应小于40N·m,且不应大于65N·m;
8.3在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm;
8.4对接扣件开口应朝上或朝内;
8.5各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应大于100mm。
9、作业层、斜道的栏杆和挡脚板的搭设应符合下列规定:
9.1栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧;
9.2上栏杆上皮高度应为1.2m;
9.3挡脚板高度不应小于180mm;
9.4中栏杆应居中设置。
10、脚手架的铺设应符合下列规定:
10.1脚手板应铺满、铺稳,离开墙面120~150mm;
10.2脚手板探头应用直径3.2mm的镀锌钢丝固定在支承杆件上;
10.3在拐角、斜道平台口处的脚手板,应与横向水平杆可靠连接,防止滑动;
10.4自顶层作业层的脚手板往下计,宜每隔12m满铺一层脚手板。
第四节脚手架拆除
1、拆除脚手架前要进行如下准备工作:
1.1全面检查脚手架的扣件、连墙件、支撑体系等是否符合构造要求;
1.2由单位工程负责人进行拆除安全技术交底;
1.3要清除脚手架上杂物及地面障碍物。
2、拆除脚手架时要符合下列规定:
2.1拆除作业必须由上而下逐层进行,严禁上下同时作业;
2.2连墙件必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架;分段拆除高差不应大于2步,如高差大于2步,应增设连墙件加固;
2.3当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度时,应先在适当位置搭设临时抛撑加固后,再拆除连墙件;
2.4当脚手架采取分段、分立面拆除时,对不拆除的脚手架两端应先设置连墙件和横向斜撑加固。
3、卸料时各构配件严禁抛掷至地面。
第五节脚手架计算
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度为18.6米,立杆采用单立管。
搭设尺寸为:
立杆的纵距1.80米,立杆的横距1.05米,立杆的步距1.80米。
采用的钢管类型为
48×3.5,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.60米,水平间距5.40米。
施工均布荷载为3.0kN/m2,同时施工2层,脚手板共铺设4层。
一、小横杆的计算:
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算:
小横杆的自重标准值P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.800/3=0.180kN/m
活荷载标准值Q=3.000×1.800/3=1.800kN/m
荷载的计算值q=1.2×0.038+1.2×0.180+1.4×1.800=2.782kN/m
小横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩
计算公式如下:
M=2.782×1.0502/8=0.383kN.m
=0.383×106/5080.0=75.473N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
荷载标准值q=0.038+0.180+1.800=2.018kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×2.018×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=1.753mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
二、大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
用小横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.050×1.800/3=0.189kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.800/3=1.890kN
荷载的计算值P=1.2×0.040+1.2×0.189+1.4×1.890=2.921kN
大横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
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:
M=0.08×(1.2×0.038)×1.8002+0.175×2.921×1.800=0.932kN.m
=0.932×106/5080.0=183.488N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和
均布荷载最大挠度计算公式如下:
集中荷载最大挠度计算公式如下:
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=0.677×0.038×1800.004/(100×2.060×105×121900.000)=0.11mm
集中荷载标准值q=0.040+0.189+1.890=2.119kN
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
V1=1.146×2119.320×1800.003/(100×2.060×105×121900.000)=5.64mm
最大挠度和
V=V1+V2=5.749mm
大横杆的最大挠度小于1800.0/150与10mm,满足要求!
三、扣件抗滑力的计算:
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;
1.荷载值计算
横杆的自重标准值P1=0.038×1.800=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.050×1.800/2=0.283kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.800/2=2.835kN
荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.283+1.4×2.835=4.358kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
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。
四、脚手架荷载标准值:
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/m);本例为0.1467
NG1=0.147×18.600=2.729kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);本例采用竹串片脚手板,标准值为0.30
NG2=0.300×4×1.800×1.050/2=1.134kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆、木脚手板标挡板,准值为0.11
NG3=0.110×1.050×4/2=0.231kN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.050
NG4=0.050×1.800×1.050/2=0.047kN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.141kN。
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。
经计算得到,活荷载标准值NQ=3.000×2×1.800×1.050/2=5.670kN
风荷载标准值应按照以下公式计算
其中W0——基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
W0=0.550
Uz——风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GBJ9)的规定采用:
Uz=1.630
Us——风荷载体型系数:
Us=0.219
经计算得到,风荷载标准值Wk=0.7×0.550×1.630×0.219=0.138kN/m2。
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
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=0.85×1.4Wklah2/10
其中Wk——风荷载基本风压值(kN/m2);
la——立杆的纵距(m);
h——立杆的步距(m)。
五、立杆的稳定性计算:
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
其中N——立杆的轴心压力设计值(kN);N=4.97
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19;
i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.58
l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定;l0=3.12
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;u=1.50
A——立杆净截面面积(cm2);A=4.89
W——立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3);W=5.08
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩(kN.m);MW=0.000
——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到
=54.70
[f]——钢管立杆抗压强度设计值(N/mm2);[f]=205.00
立杆的稳定性计算
<[f],满足要求!
六、最大搭设高度的计算:
考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力(kN);NG2K=1.412
NQ——活荷载标准值(kN);NQ=5.670
gk——每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m);kk=0.147
Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩(kN.m);Mwk=0.080
经计算得到,按照稳定性计算的搭设高度Hs=96.163米。
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
经计算得到,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。
七、连墙件的计算:
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),应按照下式计算:
Nlw=1.4×wk×Aw
wk——风荷载基本风压值,wk=0.138kN/m2;
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,
Aw=3.60×5.40=19.440m2;
No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No=5.000
经计算得到Nlw=3.748kN,连墙件轴向力计算值Nl=8.748kN
连墙件轴向力设计值Nf=
A[f]
其中
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=105.00/1.58的结果查表得到
=0.79;
A=4.89cm2;[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=79.394kN
Nf>Nl,连墙件的设计计算满足要求!
八、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
其中p——立杆基础底面的平均压力(N/mm2),p=N/A;p=19.88
N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);N=4.97
A——基础底面面积(m2);A=0.25
fg——地基承载力设计值(N/mm2);fg=34.00
地基承载力设计值应按下式计算
fg=kc×fgk
其中kc——脚手架地基承载力调整系数;kc=0.40
fgk——地基承载力标准值;fgk=85.00
地基承载力的计算满足要求!
第六节外挑脚手架施工
本工程在一层结构施工结束后即进行回填土施工,考虑到回填土工程量较大决定在相关部位使用钢梁挑脚手架设计。
钢梁采用18号工字钢做外挑梁,外挑长度1500,伸入楼面3000,并在楼面上埋入φ16吊环以锚固钢梁。
在外挑钢梁上搭设脚手架,高度14.6m,步距1800,间距1500,内外立管间距1000。
内排脚手架立杆距结构墙柱边450,上铺竹笆,外侧立杆内侧挂笆,外挂细眼安全网。
搭设的施工图详见附图。
脚手架搭设时材料采用外径48mm,壁厚3.5mm的高频焊接钢管,有严重锈蚀、弯曲、压偏、损伤和裂缝的钢管应剔除,机械性能应符合JGJ22-85《钢管脚手架扣件》中有关合格品的规定,必须具备检验合格证书。
预埋件、外挑钢梁穿钢筋施工完成后,应由安全员、施工员等对埋件的位置、数量、规格进行验收,复核无误后方可进行砼浇捣。
钢梁安装时必须由塔吊配合,施工员现场亲自指挥,安全员现场监督;
钢梁焊接时,严格按动火证要求操作,配备灭火器材,设置看护人。
脚手架搭设时应按图纸要求,搭设时要求三人配合,操作人员必须系好安全带,后端应固定在楼面钢管上,楼面上有专人递料,先铺下部横杆,铺设好后立外侧立杆,架设时切勿单独一人操作,立杆立好后,即架设栏杆,外挂细眼安全网。
脚手架搭设完成后,先进行自检,再让专职安全人员、搭设者、使用者共同验收,经验收合格后,办妥脚手架验收手续,在脚手架醒目处挂上脚手架验收合格标牌,方可投入使用。
1、脚手架的保养:
脚手架交付使用后,设置专职的保养工负责日常检查、保养和定期的检查与整修,每日一次,如遇强风,应增加检查次数,每次强风过后,都要认真检查、整修,方可使用。
保养内容:
1.1检查脚手架的整体和局部的垂直偏差,特别要注意脚手架的转角处和断口处的垂直度,如发现问题,应及时加固和消除隐患。
1.2检查竹笆和脚手板四角是否用铁丝扎牢,如发现问题及时纠正。
1.3对外包安全网、外挑安全网、安全隔离设施、外侧挡板、栏杆、登高设施和接地防雷等,安全设施进行检查,保证这些安全设施的完整、牢固,能正常发挥其作用。
1.4检查脚手架的荷载情况,使其不超过设计荷载。
1.5逐日清除竹笆、板上的垃圾。
1.6每七天一次的保养和定期检查都要有记录。
1.7使用完成后立即拆除。
2、脚手架的拆除:
拆除前做好以下几点:
2.1对脚手架进行安全检查,确认脚手架不存在严重隐患。
2.2对参与拆除的人员、管理人员和检查、监护人员进行施工方案、安全质量、外装饰保护等措施交底,交底内容包括:
拆除范围、数量、时间和拆除顺序、方法、物件运输、人员组织,拆除的安全措施和警戒区域等内容,交底由专职安全技术人员进行,交底要有记录,双方均应在交底书上签字。
在拆除脚手架时,应先清除笆板上的垃圾杂物,清除时,严禁高空向下抛郑,能集中清除的,要集中运输至楼面,通过人货梯至地面。
严禁从脚手架上向下倾倒。
脚手架拆下的钢管、扣件及其他材料,应集中用机械运输,绝对禁止从高处向下抛掷,以免伤害地面工作人员、设备和物件。
脚手架拆除与搭高的顺序正好相反,即先搭者后拆后搭者先拆。
拆除钢梁前,先在钢梁的下一层,搭设钢管外挑脚手架,作钢梁拆除脚手用。
拆除钢梁时,采用塔吊配合。
由施工员现场指挥,安全员监督操作,切不可麻木、野蛮施工。
第七节外挑钢梁脚手架的计算
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度为14.6米,立杆采用单立管。
搭设尺寸为:
立杆的纵距1.80米,立杆的横距1.05米,立杆的步距1.80米。
采用的钢管类型为
48×3.5,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.60米,水平间距5.40米。
施工均布荷载为3.0kN/m2,同时施工1层,脚手板共铺设4层。
一、小横杆的计算:
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.800/3=0.180kN/m
活荷载标准值Q=3.000×1.800/3=1.800kN/m
荷载的计算值q=1.2×0.038+1.2×0.180+1.4×1.800=2.782kN/m
小横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩
计算公式如下:
M=2.782×1.0502/8=0.383kN.m
=0.383×106/5080.0=75.473N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
荷载标准值q=0.038+0.180+1.800=2.018kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×2.018×1050.04/(384×2.06×105×121900.0)=1.753mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
二、大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
用小横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.050×1.800/3=0.189kN
活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.800/3=1.890kN
荷载的计算值P=1.2×0.040+1.2×0.189+1.4×1.890=2.921kN
大横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和
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:
M=0.08×(1.2×0.038)×1.8002+0.1
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