（土木工程专业论文）高大脚手架在实际工程中的应用.pdf

摘要 随着对现代建筑功能需要的多样化，现代人对建筑的要求已经不仅仅满足于 基本的生活需要，而是向精神层面上迈进，因此建筑的形式发展越来越丰富多样， 各种各样的复杂建筑造型开始出现。大跨度、大悬挑、不规则等的结构不仅给结 构师带来了巨大的挑战，而且对现代施工工艺提出了严格的要求。传统的施工工 艺已经不能满足现代施工的需要，而是要随着结构形式的发展，不断找出适应各 种工程情况的应对方法。 脚手架作为施工的首要环节，它的设计安装方法的更新更是迫在眉睫。许多 特殊的结构必须对脚手架的设计安装进行专门的研究，结合计算机软件进行计算 和设计。不能再简单按照工人传统的施工经验来进行安装，否则将存在巨大的安 全隐患，给社会和经济造成巨大的损失。针对不同的结构，必须有针对性地考虑 其在施工过程中可能遇到的各种情况，全面考虑可能存在的荷载和作用，选择合 理的脚手架形式、材料、施工顺序、搭接形式等，不但设计要合理，还要安全、 经济。 本文在此前提下，结合一些项目，对某些特殊的结构形式进行脚手架的设计 计算，并对计算结果和经济程度进行对比，得出一些对工程实践施工有一定指导 借鉴的结论。 关键词：脚手架；设计：合理 a b s t r a c t a st h er e q u i r e m e n t so fm o d e ma r c h i t e c t u r ef u n c t i o n sa r ed i v e r s i f i e d ，n o w a d a y s b u i l d i n gi sn o to n l ys a t i s f i e dw i t hb a s i cr e q u i r e m e n t s ，b u ta l s oc u l t u r a ld e m a n d s ，s ot h e a r c h i t e c t u r a ls t y l e sa r eg e t t i n gm o r ea n dm o r ev a r i a n t ，a n dm u l t i f a r i o u sc o m p l e x a r c h i t e c t u r a l s h a p ea p p e a r s t h es t r u c t u r e sw i t hl a r g es p a n ，l o n gs u s p e n s i o n a n d a b n o r m i t yi sn o to n l yac h a l l e n g ef o rs t r u c t u r a le n g i n e e r s ，b u ta l s or e q u i r es t r i a s t a n d a r d sf o rm o d e mc o n s t r u c t i o nt e c h n i c s t h et r a d i t i o n a lt e c h n i c sd o e s n tm e e tt h e m o d e mc o n s t r u c t i o nt e c h n i c s ，a n dc o p i n gm e t h o d sm u s tb ef o u n d e df o rd i f f e r e n t p r o j e c t sw i t ht h ed e v e l o p m e n to fs t r u c t u r a ls t y l e s as c a f f o l di st h ef i r s tl i n k so ft h ec o n s t r u c t i o n ，s o ，r e n o v a t i o no ft h ed e s i g na n d i n s t a l l a t i o nm e t h o d so fs c a f f o l d si si m m i n e n t f o rm a n ys p e c i a ls t r u c t u r e s ，t h e t e c h n i c a ls t u d yo fd e s i g na n di n s t a l l a t i o no fs c a f f o l dw i t hc o m p u t e rs o f f w a r e si s i n t e g r a n t i ti sn o tf e s s i b l et od e s i g na n di n s t a l ls c a f f o l d sw i t he x p e r i e n c e ，w h i c hw i l l r e s u l ti ns e r i o u sh i d d e nd a n g e r s ，w h i c hw i l lc a u s el a r g ed a m a g eo ne c o n o m yt ot h e w h o l en a t i o n a c c o r d i n gt od i f f e r e n ts t r u c t u r e s ，i ti sn e c e s s a r yt oc o n s i d e rav a r i e t yo f c i r c u m s t a n c e so nc o n s t r u c t i o np r o c e s s ，a l lt h el o a d sa n de f f e c t s ，a n dc h o o s er e a s o n a b l y s c a f f o l df o r m ，m a t e r i a l s ，c o n s t r u c t i o ns e q u e n c ea n dt h ef o r mo fo v e r l a p o n l yi nt h i s w a y i tc a nb ep o s s i b l et od e s i g nr e a s o n a b l y , s a f e l ya n de c o n o m i c a l l y w i t ht h i sp r e r e q u i s i t e ，t h ed e s i g no fs c a f f o l do fs o m es p e c i a ls t r u c t u r e si nt h e t h e s i si sr e l a t e dt ot h ec o n c r e t ec o n d i t i o n t h ec o n c l u s i o nc a l lb eg i v e nb yc o m p a r i n g t h ec a l c u l a t i o n sa n dc o s t ss h o w e di nt h et h e m e t h i sa p p r o a c hm a yb eu s e df o r r e f e r e n c e si nc i v i le n g i n e e r i n g k e y w o r d s ：s c a f f o l d ；r e a s o n a b l e ；d e s i g n 厦门大学学位论文原创性声明 本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均 在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和厦门大学研究生学 术活动规范( 试行) 。 另外，该学位论文为( ) 课题( 组) 的研究成果，获得() 课题( 组) 经费或实验室的 资助，在() 实验室完成。( 请在以上括号内填写课 题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特 别声明。) 声明人( 签名) ： 年月 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据中华人民共和国学位条例暂行实施办 法等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交 学位论文( 包括纸质版和电子版) ，允许学位论文进入厦门大学图书 馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国 博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和 摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于： () 1 经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 () 2 不保密，适用上述授权。 ( 请在以上相应括号内打v ”或填上相应内容。保密学位论文应 是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委 员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为 公开学位论文，均适用上述授权。) 声明人( 签名) ： 年月日 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 自古以来，土木工程结构一直就是人类生活中的基本组成部分，随着现代人 生活水平、文化素养的提高，对这些基本的要求已经开始上升为精神的需求。人 们不但要求结构安全可靠，还要美观、舒适，要有一种眼前一亮的感觉。因此， 如何保证结构的舒适、安全及耐久性成为结构师世代追求的终极目标。 随着社会生产力的进步，结构正向着高耸、大跨度、不规则及轻质高强的方 向发展。但是中国作为发展中国家，人均经济水平还不是很高，除了少数公用建 筑开始使用新型材料，绝大多数的建筑材料仍然还在使用混凝土。当然，除了经 济方面，还有其他原因，比如，原料来源广泛、计算方法成熟等。混凝土结构依 然是现代建筑的主流，混凝土结构的最大优点就是其可塑性，只要模板搭建好， 就可以把混凝土浇筑成任何想要的形状。而随着现代建筑的外形开始奇形怪状， 混凝土的这种特点就发挥的更加淋漓尽致。但要保证这种优点的实现，就必须先 要搭建好模板，搭建好脚手架。因此脚手架作为施工的基础环节，不仅仅要满足 结构搭建的精度，还要安全经济。 本文以厦门快速公交系统( b r t ) 前埔枢纽站及保障性住房和厦门大学 科学艺术中心两个项目为背景。结合两个项目在施工过程中某些特殊部位 的脚手架进行计算，对脚手架的安全稳定经济等各方面做出评价，最后得 出结论。 1 2 项目概况简介 1 2 1 厦门快速公交系统( b r t ) 前埔枢纽站及保障性住房工程概况 厦门快速公交系统( b r t ) 前埔枢纽站及保障性住房位于厦门市思明区， 本工程基础为冲孔灌注桩，框剪结构体系，抗震设防烈度7 度。本工程一层 大堂挑空1 1 1 米，裙楼各层层高为4 5 、5 4 5 、5 8 、5 9 、6 9 7 米，塔楼部份的 转换层为5 3 、5 8 米；设有1 层地下室，2 层裙房，2 3 层塔楼保障性住宅； 其中地下室为设备用房、停车场、水泵房、通排风机房、人防口部、制冷机 1 高大脚手架在实际工程中的应用 房、集气室、平战转换构件库、防化通讯值班室，层高4 3 米；裙房1 层为 公交车站场( 层高1 1 1 米) ，商场( 层高5 8 米) ，楼梯间、配电房、发电机 房、通排风机房、电讯通信机房、有线电视机房、消防控制机房、公交办公 用房( 层高6 4 米) ，住宅楼入口大厅( 层高5 8 米) ；裙楼2 层为商场、b r t 站厅、公共走道、管理用房、空调机房、设备间、管道井、公交办公用房上 部，层高为5 3 米；裙楼3 层屋面为b r t 停车场、b r t 站台、社区活动及管 理用房、空调机房、设备间；塔楼保障性住房标准层，层高为2 8 米；其中 裙楼部份车道以4 5 米起步至1 1 1 米，层高为4 5 米到6 9 7 米；裙楼三层b r t 停车场为褛空挑高1 1 1 米。建筑总高度8 0 米。建筑用地面积2 0 7 6 4 6 6 4m 2 ， 总建筑面积5 5 1 2 0 2 7m 2 ，其中地下建筑面积1 5 7 4 4 6 4 6m 2 ，地上建筑面积 3 9 3 7 5 6 3m 2 。 1 2 2 厦门大学科学艺术中心工程概况 厦门大学科学艺术中心位于厦门大学校园中心的芙蓉湖南畔。总用地面 积1 3 6 0 9 5 2 6 平方米，建筑面积1 9 2 5 2 5 5 平方米。地下一层停车场4 7 8 0 6 7 平方米，地上三层，局部五层1 4 4 7 1 8 8 5 平方米，二层为6 0 0 人的音乐厅， 三层为1 0 0 0 人的会议厅兼电影厅，是大空间顶上套了个更大的空间，空间 内为阶梯型结构，柱高度达1 1 米多。坡屋面最低屋檐处离地面16 8 米，屋 顶最高处达3 7 5 米。屋面高度达2 0 米多，由于建筑造型的需要，屋面以上 起坡高度达1 6 米多，是典型的头重脚轻型建筑，结构设计复杂，采用双层 大跨( 跨度2 5 米) 预应力结构，屋顶采用预应力屋架结构，施工也带来了 巨大的困难，要求施工单位进行施工技术更新。按照普通脚手架进行施工， 设计要求全楼满堂脚手架施工，在施工过程中不允许拆架，在整栋楼结构 施工完成后由上至下拆架，这样下来，不仅造价高，而且难度大，高大脚 手架设计还达不到专家论证要求。因此必须进行脚手架的重新计算、设计 和创新。经过调研和多轮的专家论证，选择借鉴桥梁贝蕾架施工的方法较 为合适。 第一章绪论 圈1 厦门大学科学艺术中心建筑效果图 高大脚手架在实际工程中的应用 第二章脚手架计算 2 1b r t 前埔枢纽站及保障性住房工程 由于该项工程一层大堂挑空1 1 1 米，裙楼各层层高分别为4 5 、5 4 5 、5 8 、 5 9 和6 9 7 米，塔楼部份的转换层为5 3 、5 8 米；并且部分梁截面尺寸达到 1 8 0 0 x 2 0 0 0 、1 7 0 0 x 2 0 0 0 、6 0 0 x 1 4 0 0 、8 0 0 x 1 2 0 0 、5 0 0 x 1 2 0 0 、5 0 0 x 1 5 0 0 、5 0 0 1 0 0 0 及4 5 0 x 1 0 0 0 m m 。 以上部位均属于建筑高大模板工程，如果还是采用传统的脚手架，将会有以 下问题： 1 、难度大，存在极大安全风险。该项工程部分梁截面尺寸极大，荷载极重， 再加上支模高度达到1 0 m 以上，采用一般的脚手架存在极大的安全风险。荷载 重，立杆间距需较密，工人操作空间小，施工比较困难，工期将会拖长。支模高 度大，立杆需由好几段连接，长度过长，无计算保证，稳定性采用简单的剪刀撑 难以保证，存在施工风险。 2 、不经济，增加施工成本。一方面采用传统脚手架，由于上述原因，会拖 长工期，增加材料用量，增；b n - r 时，导致成本变高；另一方面依然凭借工入的经 验来搭脚手架，不进行专门的验算，那么将给施工带来严重的安全隐患，最后将 导致施工事故的发生。 因此传统的针对常规脚手架的方案已经不能满足要求，必须更新脚手架的方 案设计。为了加强该工程项目危险性较大分项工程安全专项施工方案的安全组 织、技术及设计施工管理，防止建筑施工安全事故发生，确保人身和财产安全， 专门针对这些特殊部分的脚手架方案进行设计计算。 本文针对其中相对最为危险的两个部位进行验算，结果证明了方案设计的安 全性，也说明了专项设计的重要性。 第二章脚手架计算 2 1 1 裙楼三层粱板( 8 0 0 x 1 2 0 0 ) 单：【m 】 2 1 1 1 参数信息 割面图侧面目 图2 多根承重立杆、方木支撑平行粱截面 a 、模板支撑殛构造参数 层高】1l m ，粱截面尺寸8 0 0 1 2 0 0 j m ，支撑高度1 09 2 m ； 混凝士板厚度( m m ) ：1 8 00 0 ；立杆沿粱跨度方向f r 距l a ( m ) ：o6 0 立杆上端伸出至模板支撑点长度a ( m ) ：03 0 ； ii!日茸厂目川 嚣一 一一 高火脚手架在实际工程中的应用 1 7 ： 立杆步距h ( m ) ：1 5 0 ；板底承重立杆横向间距或排距l b ( m ) ：1 0 0 ； 梁支撑架搭设高度h ( n 1 ) ：1 0 7 0 ；梁两侧立杆间距( m ) ：1 1 0 ； 承重架支撑形式：梁底支撑小楞平行梁截面方向； 梁底增加承重立杆根数：2 ； 采用的钢管类型为f4 8 x 3 ； 立杆承重连接方式：可调托座； b 、荷载参数 模板自重( k n m 2 ) ：0 3 5 ；钢筋自重( k n 1 1 1 3 ) ：3 0 0 ； 施工均布荷载标准值o e q m 2 ) ：2 5 ；新浇混凝土侧压力标准值( k n m 2 ) ：2 4 5 ； 倾倒混凝土侧压力( k n m 2 ) ：2 0 ；振捣混凝土荷载标准值( k n 加2 ) ：2 o ； c 、材料参数 木材品种：柏木；木材弹性模量e ( n m m 2 ) ：1 0 0 0 0 0 ； 木材抗弯强度设计值缸州m m 2 ) ：1 7 0 ；木材抗剪强度设计值( n m m 2 ) ： 面板类型：胶合面板；面板弹性模量e ( n l m m 2 ) ：9 5 0 0 0 ； 面板抗弯强度设计值缸( n m m 2 ) ：1 3 0 ； d 、粱底模板参数 梁底方木截面宽度b ( m m ) ：5 0 0 ；梁底方木截面高度h ( i i n ) ：1 0 0 o ； 梁底模板支撑的间距( n l n l ) ：3 0 0 o ；面板厚度( r a m ) - 1 8 o ； e 、梁侧模板参数 次楞间距( n u n ) ：2 0 0 ，主楞竖向根数：4 ； 主楞间距为：2 0 0 m m ，3 0 0 m m ，3 5 0 r a m ； 穿梁螺栓水平间距( m 脚) ：4 0 0 ； 穿梁螺栓直径( n u n ) ：m 1 2 ； 主楞龙骨材料：钢楞；截面类型为圆钢管f4 8 x 3 0 ； 主楞合并根数：2 ； 第二章脚手架计算 次楞龙骨材料：木楞，宽度5 0 m m ，高度l o o m m ； 次楞合并根数：2 ； 2 1 1 2 、梁侧模板荷载标准值计算 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算 只考虑新浇混凝土侧压力。 f = 0 2 2 ) t f l l f l 2 痧 f = y 日 其中y 一混凝土的重力密度，取2 4 0 0 0 k n m 3 ； t 一新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，输入0 时系统按 2 0 0 ( t + 1 5 ) 计算，得5 7 1 4 h ； t 一混凝土的入模温度，取2 0 0 0 0 ； v 一混凝土的浇筑速度，取1 5 0 0 m h ： h 一混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1 0 2 0 m ； b l 一外加剂影响修正系数，取1 2 0 0 ； b 2 一混凝土坍落度影响修正系数，取1 1 5 0 。 根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力f ； 分别计算得5 0 9 9 4k n m 2 、2 4 4 8 0k n m 2 ，取较小值2 4 4 8 0k n m 2 作为本工 程计算荷载。 2 1 1 3 、梁侧模板面板的计算 面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算要考虑新浇混凝土 侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载：挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 q 图3 面板计算简图( 单位：m m ) 高大脚手架在实际工程中的应用 a 、强度计算 跨中应力计算公式如下： 仃= 等 厂 其中，w 一面板的净截面抵抗矩，w = 1 0 0 2 1 x 2 。1 6 - 7 3 5 c m 3 ； m 一面板的最大弯距( n m m ) i s 一面板的弯曲应力计算值( n m m 2 ) f 】一面板的抗弯强度设计值( n m m 2 ) ； 按以下公式计算面板跨中弯矩： m = 0 1 2 5 q 1 2 其中，q 一作用在模板上的侧压力，包括： 新浇混凝土侧压力设计值：q i = 1 2 x lx 2 4 4 8 x 0 9 = 2 6 4 4 k n m ； 倾倒混凝土侧压力设计值：q 2 = 1 4 x lx 2 x o 9 = 2 5 2 k n m ； q = q l + q 2 2 2 6 4 3 8 + 2 5 2 0 = 2 8 9 5 8k n m ； 计算跨度( 内楞间距) ：l = 2 0 0 m m ； 面板的最大弯距m = o 1 2 5 x 2 8 9 5 8 x 2 0 0 2 = 1 4 5 x 1 0 5 n r n n l ； 经计算得到，面板的受弯应力计算值：s = 1 4 5 x 1 0 5 7 3 5 x 1 0 4 = 1 9 7 n r a m 2 ； 面板的抗弯强度设计值： f = 1 3 n m m 2 ； 面板的受弯应力计算值s = 1 9 7 n m m 2 小于面板的抗弯强度设计值 f = 1 3 n m m 2 ，满足要求! b 、挠度验算 v = 黑【v 】= j ! 2 5 0 0v = 生一l vi = o 3 8 4e i | q 一作用在模板上的侧压力线荷载标准值：q = 2 8 9 6 n m m ； l 计算跨度( 内楞间距) ：l = 2 0 0 m m ； e 一面板材质的弹性模量：e = 9 5 0 0 n n l i n 2 ； i 一面板的截面惯性矩：i = 1 0 0 x 1 8 x 1 8 x 1 8 1 2 = 4 8 6 c m 4 ； 面板的最大挠度计算值：v = 5 2 8 9 6 2 0 0 4 ( 3 8 4 9 5 0 0 4 8 6 1 0 5 ) = 0 1 3 1 m m ； 第二章脚手架计算 面板的最大容许挠度值：i v 】= 1 2 5 0 = 2 0 0 2 5 0 = 0 8 i 砌； 面板的最大挠度计算值v - - - 0 1 3 1 m m 小于面板的最大容许挠度值 【v 】= o 8 m m ，满足要求1 2 1 1 4 、粱侧模板内外楞的计算 a 、内楞计算 内楞( 木或钢) 直接承受模板传递的荷载，按照均布荷载作用下的三跨连续 梁计算。本工程中，龙骨采用木楞，截面宽度5 0 m m ，截面高度1 0 0 m m ，截面惯 性矩i 和截面抵抗矩w 分别为： w = 5 1 0 2 x 2 6 = 1 6 6 6 7 c m 3 ： i = 5 x 1 0 3 x 2 1 2 = 8 3 3 3 3 c m 4 ： q 图4 内楞计算简图 ( 1 ) 内楞强度验算 强度验算计算公式如下： 仃= 等 厂 仃= 一 7 矿 。 其中，s 一内楞弯曲应力计算值( n m m 2 ) ； m 内楞的最大弯距州r a m ) ； w 一内楞的净截面抵抗矩； f 一内楞的强度设计值( n m m 2 ) 。 按以下公式计算内楞跨中弯矩： m = o 1 0 1 q 1 2 其中，作用在内楞的荷载，q = ( 1 2 x 2 4 4 8 x 0 9 + 1 4 x 2 x 0 9 ) x 1 = 2 8 9 6 k n m ； 高大脚手架在实际工程中的应用 内楞计算跨度( 外楞间距) ：l = 2 8 3 m m ； 内楞的最大弯距：m = 0 1 0 1 x 2 8 9 6 x 2 8 3 3 3 2 = 2 3 5 x 1 0 5 n i i m ； 最大支座力：l p l 1 x 2 8 9 5 8 x 0 2 8 3 = 6 3 7 1k n ； 经计算得，内楞最大受弯应力计算值s = 2 3 5 x 1 0 5 1 6 7 x 1 0 5 = 1 4 0 9 n m m 2 ； 内楞的抗弯强度设计值t 【f = 1 7 n m i n ? ； 内楞最大受弯应力计算值s = 1 4 0 9n 如m 2 小于内楞的抗弯强度设计值 【f = 1 7 n m m 2 ，满足要求! ( 2 ) 内楞的挠度验算 v ：彳0 6 磊7 7 q f l 4 【v 】：f 2 5 0 、，= 一、l 、，l = l ，三1 i l l o o 日 一。 其中l 一计算跨度( 外楞间距) ：l = 5 0 0 m m ： q 一作用在模板上的侧压力线荷载标准值：q = 2 8 9 6n m m ； e 一内楞的弹性模量： 1 0 0 0 0 n 组h n 2 ； i 一内楞的截面惯性矩：i = 8 3 3 x 1 0 6 m m 4 ； 最大挠度计算值：v = 0 6 7 7 2 8 9 6 x 5 0 0 4 ( 1o o x l0 0 0 0 8 3 3 x10 6 ) = o 1 4 7m m ； 内楞的最大容许挠度值：i v 】= 5 0 0 2 5 0 = 2 m m ： 内楞的最大挠度计算值v = 0 1 4 7 m m 小于内楞的最大容许挠度值 v = 2 m m ，满足要求! b 、外楞计算 外楞( 木或钢) 承受内楞传递的集中力，取内楞的最大支座力6 3 7 1 k n ，按照集 中荷载作用下的三跨连续梁计算。本工程中，外龙骨采用钢楞，截面惯性矩i 和截面抵抗矩w 分别为： 截面类型为圆钢管f4 8 x 3 0 ； 外钢楞截面抵抗矩w = 8 9 8 c m 3 ； 外钢楞截面惯性矩i = 2 1 5 6 c m 4 ； ( 1 ) 外楞抗弯强度验算 第二章脚手架计算 仃：竺 r 形 。 其中s 一外楞受弯应力计算值( n r a m 2 ) m 一外楞的最大弯距( n i i l i l l ) ； w 一外楞的净截面抵抗矩； f 】一外楞的强度设计值( n m m 2 ) 。 根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为m = f a = i 7 3 8k n m ； 其中，f = l 4 x q x h = 8 。6 8 8 ，h 为梁高为1 2 m ，a 为次楞间距为2 0 0 m m ： 经计算得，外楞受弯应力计算值：s = 1 7 4 x 1 0 6 8 9 8 x 1 0 3 = 1 9 3 4 8 6n m m 2 ； 外楞的抗弯强度设计值： 妇= 2 0 5 n r a m 2 ： 外楞的受弯应力计算值s = 1 9 3 4 8 6 n n h n 2 小于外楞的抗弯强度设计值 f = 2 0 5 n m m 2 ，满足要求! ( 2 ) 外楞的挠度验算 栌! ：鱼! 三婴? ，4 u u、，= s ? ， 1 0 0 倒 其中：e 外楞的弹性模量：2 0 6 0 0 0 n m m 2 ； f 一作用在外楞上的集中力标准值：f = 8 6 8 8 k n ； 1 一计算跨度：l = 4 0 0 m m ： i 一外楞的截面惯性矩：i = 2 1 5 6 0 0 m m 4 ； 外楞的最大挠度计算值： v = 1 6 1 5 x 8 6 8 7 5 2 0 x 4 0 0 0 0 3 ( 1 0 0 2 0 6 0 0 0 0 0 0 x 2 1 5 6 0 0 o o o ) = o 2 0 2 m m ： 外楞的最大容许挠度值：m = 4 0 0 4 0 0 = l m m ： 外楞的最大挠度计算值v = o 2 0 2 m m 小于外楞的最大容许挠度值 v = l m m ，满足要求1 2 1 1 5 、穿粱螺栓的计算 验算公式如下： n 加= f xa 其中：n 一穿梁螺栓所受的拉力； 高人脚手架在实际- t 程中的应用 a 穿梁螺栓有效面积( n u n 2 ) ； f 穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取1 7 0n r a m 2 ； 查表得： 穿梁螺栓的直径：1 2 1 1 1 1 1 ； 穿梁螺栓有效直径：9 8 5m i l l ； 穿梁螺栓有效面积：a _ - 7 6m m 2 ； 穿梁螺栓所受的最大拉力：n = ( 1 2 x 2 4 4 8 + 1 4 x 2 ) x 0 5 x 0 4 9 5 = 7 9 6 4k n 。 穿梁螺栓最大容许拉力值：【n = 1 7 0 x 7 6 1 0 0 0 = 1 2 9 2k n ； 穿梁螺栓所受的最大拉力n = 7 9 6 4 k n 小于穿梁螺栓最大容许拉力值 n 】- 1 2 9 2 k n ，满足要求1 2 1 1 6 、梁底模板计算 面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和挠度。计算的原则是按照模板底支 撑的间距和模板面的大小，按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。强度验算要考虑 模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的 荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 本算例中，面板的截面惯性矩i 和截面抵抗矩w 分别为： w = 8 0 0 x 1 8 x 1 8 6 = 4 3 2 x 1 0 4 i i l 】 1 1 3 ： i ：8 0 0 x 1 8 1 8 1 8 1 2 ：3 8 9 x 1 0 5 m m 4 ： 图5 梁底模板计算简图 a 、抗弯强度验算 按以下公式进行面板抗弯强度验算： 仃= 竺 厂 矿 。 第二章脚手架计算 其中， s 一梁底模板的弯曲应力计算值( n i l 蚰2 ) ； m 一计算的最大弯矩( 斟m ) ； l 一计算跨度( 梁底支撑间距) ：l = 3 0 0 0 0 r a m ； q 作用在梁底模板的均布荷载设计值( k n m ) ； 新浇混凝土及钢筋荷载设计值： q l ：1 2 x ( 2 4 0 0 + 3 0 0 ) x 0 8 0 x1 2 0 x o 9 0 = 2 7 9 9 k n m ： 模板结构自重荷载： q 2 ：1 2 x o 3 5 x 0 8 0 x o 9 0 = 0 3 0 k n l m ； 振捣混凝土时产生的荷载设计值： q 3 ：1 4 x 2 o o x o 8 0 x o 9 0 = 2 0 2 k n m ； q = q l + q 2 + q 3 = 2 7 9 9 + 0 3 0 + 2 0 2 = 3 0 3 1k n m ； 跨中弯矩计算公式如下： m = 0 1 q l 上 m 础= 0 1o x 3 0 312 x 0 3 2 = 0 2 7 3 k n m ； s = 0 2 7 3 x 1 0 6 4 3 2 x 1 0 4 = 6 3 1 5 n m m 2 ： 梁底模面板计算应力s = 6 3 1 5n m m 2 小于梁底模面板的抗压强度设计 值 f = 1 3 n m m 2 ，满足要求! 作用。 b 、挠度验算 根据建筑施工计算手册刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载 最大挠度计算公式如下： v = 0 6 7 7 q 1 4 f v l = 1 2 5 0 v = 一s l vi =2 ，u 1o q w lj 其中，q 一作用在模板上的压力线荷载： q = ( ( 2 4 o + 3 o o ) 1 2 0 0 + 0 3 5 ) x o 8 0 = 2 6 2 0 k n m ： l 一计算跨度( 梁底支撑间距) ：1 = 3 0 0 0 0 m m ； e 面板的弹性模量：e = 9 5 0 0 o n m m 2 ： 面板的最大允许挠度值：【v 】= 3 0 0 0 0 2 5 0 = 1 2 0 0 m m ； 高大脚手架在实际工程中的应用 面板的最大挠度计算值： v = 0 6 7 7 2 6 。2 x 3 0 0 4 ( 1 0 0 9 5 0 0 3 8 9 x1 0 5 ) - - - o 3 8 9 m m ； 面板的最大挠度计算值：v = 0 3 8 9 m m 小于面板的最大允许挠度值：i v 】= 3 0 0 2 5 0 = 1 2 r a m ，满足要求1 2 1 1 7 、梁底支撑木方的计算 a 、荷载的计算： ( 1 ) 、钢筋混凝土梁自重( k n m ) ： q l = ( 2 4 + 3 ) 1 2 x 0 3 = 9 7 2k n m ； ( 2 ) 、模板的自重荷载( k n m ) ： q 2 = 0 3 5 0 3 x ( 2 x 1 2 + 0 8 ) 0 8 = 0 4 2k n m ； ( 3 ) 、活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载( k n m ) ： 经计算得到，活荷载标准值p 1 = ( 2 5 + 2 ) x 0 3 = 1 3 5k n m ： 木方的传递集中力验算： 静荷载设计值q = 1 2 x 9 7 2 0 + 1 2 x 0 4 2 0 = - 1 2 1 6 8k n m ； 活荷载设计值p = i 4 x1 3 5 0 = - 1 8 9 0k n m ； 荷载设计值q = 1 2 1 6 8 + 1 8 9 0 = 1 4 0 5 8l ( n m 。 本工程梁底支撑采用方木，方木的截面惯性矩i 和截面抵抗矩w 分别为： w = 5 x 1 0 x 1 0 6 = 8 3 3 x 1 0 1c m 3 ： i ：5 x 1 0 x 1 0 x 1 0 1 2 ：4 1 7 x 1 0 2c - - t i 1 4 ： c 、支撑方木验算： 最大弯矩考虑为连续梁均布荷载作用下的弯矩，计算简图及内力、变形图如下： q = 14 0 5 8 k n l m 。 工皿； 图6 计算简图 第_ 二章脚手架计算 0 1 5 90 1 弱 0 1 4 6 图7 弯矩图( k n m ) 2 9 3 0 1 4 6 8 1 90 8 1 9 厂一 | | 、 丁 o 8 1 90 1 1 7 9 9 0 2 9 3 图8 剪力图( k n ) 0 0 5 3 图9 变形图( m m ) 0 0 5 3 方木的边支座力n 1 = n 2 = 0 8 1 9k n ，中间支座的最大支座力n = 4 8 0 5k n ； 方木最大应力计算值： s = 0 15 9 x10 6 8 3 3 3 3 3 3 = 1 9 0 5n m m 2 ； 方木最大剪力计算值：t = 3 4 8 0 5 x 1 0 0 0 ( 2 x 5 0 1 0 0 ) = 1 4 4 1 2 ； 方木的最大挠度：= o 0 5 3i i l i 1 ； 方木的允许挠度： v 】= 0 4 1 7 1 0 3 2 5 0 = - 1 6 6 7 m m ； 方木最大应力计算值1 9 0 5n m m 2 小于方木抗弯强度设计值 f = 1 7 0 0 0 n m m 2 ，满足要求! 方木受剪应力计算值1 4 4 1n m m 2 小于方木抗剪强度设计值【t 卜1 7 0 0 n m m 2 ，满足要求! 方木的最大挠度v = 0 0 5 3r e a l 小于方木的最大允许挠度【v 】= 1 6 6 7m m ， 高大脚手架在实际t 程中的应用 满足要求1 2 1 1 8 、粱跨度方向托梁的计算 作用于托梁的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等，通过方木的集中 荷载传递。 托梁采用：钢管( 单钢管) ：f 4 8 3 5 ； w = 4 4 9c m 3 ： i 1 3 0 8c i n 4 ： a 、梁两侧托粱的强度计算： 托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力p = 0 8 1 9k n 0 6 0 06 0 06 0 0 图1 0 托梁计算简图 图1 l 托梁计算弯矩图( 1 【n m ) 0 0 7 50 0 7 5 图1 2 托梁计算变形图( m m ) 第二章脚手架计算 3 70 2 8 7 u q 4 ju 斗l 口 i 1 0 2 8 6 图1 3 托梁计算剪力图( 1 n ) 最大弯矩m 雠= 0 0 8 6 k n m ； 最大变形v 懈= 0 0 7 5m m ； 最大支座力r 一= 1 7 6 k n ； 最大应力s = 0 0 8 6 x 1 0 6 ( 4 4 9 x 1 0 3 ) = 1 9 1 4 9n m m 2 ； 托梁的抗弯强度设计值【f l = 2 0 5n m m 2 ； 托梁的最大应力计算值1 9 1 4 9n m m 2 小于托梁的抗弯强度设计值2 0 5 n m m 2 , 满足要求! 托梁的最大挠度v m a x = 0 0 7 5 m m 小于6 0 0 1 5 0 与1 0m i l l ，满足要求! b 、粱底托梁的强度计算： 托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力p = 4 8 0 5k n pppp p pp 6 0 08 0 06 0 0 图1 4 托梁计算简图 图1 5 托梁计算弯矩i 虱( k n r n ) 高大脚手架在实际t 程中的应用 0 图1 6 托梁计算变形图( 咖) i 1 1 6 8 图1 7 托梁计算剪力图( 1 n ) 6 8 最大弯矩m 一= 0 5 0 5 k n m ； 最大变形v 一= 0 4 4 1m m ； 最大支座力r 衄x = 1 0 3 3k n ： 最大应力s = 0 5 0 5 x 1 0 6 ( 4 4 9 x 1 0 3 ) = 11 2 3 7 7n m m 2 ； 托梁的抗压强度设计值 f = 2 0 5n m m 2 ； 托梁的最大应力计算值l1 2 3 7 7n m m 2 小于托梁的抗压强度设计值2 0 5 n m m 2 , 满足要求! 托梁的最大挠度v m a x = 0 4 4 1 m m d , 于6 0 0 1 5 0 与1 0n l l i l ，满足要求1 2 1 1 9 立杆的稳定性计算： 立杆的稳定性计算公式 仃曙w a 、梁两侧立杆稳定性验算： 其中：n 一立杆的轴心压力设计值，它包括： 纵向钢管的最大支座反力：n l = 1 7 6k n ； 第二章脚手架计算 脚手架钢管的自重：n 2 = 1 2 0 1 2 9 x 1 0 7 - - 1 6 5 8 赋； n = 1 7 6 + 】6 5 8 = 3 。4 18l 洲： f 一轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l 新查表得到； i 一计算立杆的截面回转半径( e r n ) - i = 1 5 9 1 a 一立杆净截面面积( c m 2 ) ：a = 4 2 4 ： w 一立杆净截面抵抗矩( e m 3 ) ：w = 4 4 9 1 s 一钢管立杆轴心受压应力计算值( n r a m 2 ) ； i f 一钢管立杆抗压强度设计值： i q = 2 0 5n r a m 2 ； l o 一计算长度( m ) ； 参照扣件式规范不考虑高支撑架，按下式计算 1 0 = k l u h k l 一计算长度附加系数，取值为：1 1 5 5 ； u 一计算长度系数，参照扣件式规范表5 3 3 ，1 1 = 1 7 ； 上式的计算结果： 立杆计算长度l o = k l u h = 1 1 5 5 x 1 7 x 1 5 = 2 9 4 5m ； l o i = 2 9 4 5 2 5 1 5 9 = 18 5 ： 由长细比l o i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数f = 0 2 0 9 ； 钢管立杆受压应力计算值；s = 3 4 1 7 8 8 1 ( 0 2 0 9 x 4 2 4 ) = 3 8 5 7n m m 2 ； 钢管立杆稳定性计算s = 3 8 5 7n m m 2 小于钢管立杆抗压强度的设计值 陶= 2 0 5 n m m 2 ，满足要求! b 、梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算： 其中：n 一立杆的轴心压力设计值，它包括： 梁底支撑最大支座反力：n 1 - - - 1 0 3 3k n ； 脚手架钢管的自重：n 2 = 1 2 x 0 1 2 9 x ( 1 0 7 1 2 ) _ 1 6 5 8k n ： n = 10 3 3 + 1 6 5 8 = 11 8 0 2k n ： f 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l 新查表得到； i 一计算立杆的截面回转半径( c m ) ：i - 1 5 9 ； a 一立杆净截面面积( c m 2 ) ： a = 4 2 4 ； w 一立杆净截面抵抗矩( c m 3 ) ：w = 4 4 9 ； 高大脚手架在实际t 程中的应用 s 一钢管立杆轴心受压应力计算值( n r a m 2 ) ； 【f 1 一钢管立杆抗压强度设计值：【f l = 2 0 5n m l t l 2 ： l o 计算长度( m ) ； 参照扣件式规范不考虑高支撑架，按下式计算 t o = k l u h k l 一计算长度附加系数，取值为：1 1 5 5 ： u 一计算长度系数，参照扣件式规范表5 3 3 ，u = 1 7 ； 上式的计算结果： 立杆计算长度l o = k l u h = 1 1 5 5 x 1 7 x 1 5 = 2 9 4 5m ； l o i = 2 9 4 5 2 5 1 5 9 = 18 5 ： 由长细比l o i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数f = 0 2 0 9 ； 钢管立杆受压应力计算值；s = l1 8 0 1 9 4 5 ( 0 2 0 9 4 2 4 ) = 1 3 3 1 8 1n m m z ； 钢管立杆稳定性计算s = 1 3 3 1 8 1n r a m 2 小于钢管立杆抗压强度的设计 值吗= 2 0 5 n 1 t l m 2 ，满足要求