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第五章高层建筑施工用脚手架 第二节扣件式钢管脚手架 高层建筑的外脚手架是高层主体和装饰施工的操作平台 高层建筑外应搭设双排脚手架 以形成自承重体系 保证施工安全 但一般不超过50m 脚手架01规范规定 单排脚手架不适用于下列情况 1 墙体厚度小于或等于180mm 2 建筑物高度超过24m 3 空斗砖墙 加气块墙等轻质墙体 4 砌筑砂浆强度等级小于或等于M1 0的砖墙 一 扣件式钢管脚手架构造 1 扣件式钢管脚手架 多用 48 51 壁厚3 5mm钢管 绝大部分是冷弯薄壁型钢材 连墙件2步3跨 内立杆纵距 1500 外立杆 1500 大横杆步距1500 小横杆 作业层水平间距750 非作业层1500 剪刀撑全高满跨布置 预制混凝土支座墩台 结构楼面 扫地杆 步矩 立杆 大横杆 剪刀撑 纵矩 2 立杆 又称站杆 纵距一般为1 2m 1 5m 1 8m 2m 2 1m 承受作业层 小横杆 大横杆 剪刀撑等传来的竖向荷载 3 纵向水平杆 称大横杆 上下相邻水平杆间距又称步距 一般为1 2m 1 35m 1 5m 1 8m 2m 步距要和楼层层高相匹配 水平杆承受其上的小横杆 脚手板 施工荷载 4 横向水平杆 小横杆 连接内外排和水平杆节点的杆件 作业层的小横杆托脚手板 并承受作业层施工荷载 步矩 立杆 大横杆 剪刀撑 纵矩 5 剪刀撑 在脚手架立面上安装的 十 字型支撑 是提高脚手架系统整体稳定的加强构件 应在脚手架各立面上 延全高贯通布置 6 扫地杆 扣接于脚手架紧底端的水平杆 7 脚手板 铺设于作业层上的冲压钢脚手板或木脚手板 承受作业层上的人员和物料等施工荷载 扫地杆 1300 500 3步3跨连墙杆 脚手架剖面图 步距 立杆横距 8 连墙件 用扣件将脚手架与主体结构拉结在一起的构件 钢管 有两步三跨布置和三步三跨布置 须在楼面上预埋钢管预埋件 连墙件保证脚手架系统和主体结构有效拉结 9 抛撑 支撑于底层脚手架外排立杆节点和地面间的斜撑 10 支座 支撑立杆的底座 11 横向斜撑 在脚手架内外排间设置的斜向连接钢管 也起到提高架体的整体稳定的作用 a 直角扣件 b 旋转扣件 c 对接扣件 12 扣件 有直角扣件 对接扣件 和旋转扣件 连墙件2步3跨 内立杆纵距 1500 外立杆 1500 大横杆步距1500 小横杆 作业层水平间距750 非作业层1500 剪刀撑全高满跨布置 预制混凝土支座墩台 结构楼面 扫地杆 设计步骤 1 首先按照常规做法或经验设计脚手架构造 绘制构造图 包括材料 规格尺寸 拼装方法等 2 计算各种脚手构件 立柱 大小横杆 连墙件等 的强度 刚度 稳定性是否满足要求 3 计算程序 计算荷载 求解内力 强度 刚度 稳定验算 计算依据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 建筑结构荷载规范 建筑施工手册 静力计算手册 并相关教材和参考书 脚手架设计计算例题 本例题介绍 常用双排落地式钢管脚手架计算方法和构造 主要依据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 2011 1500 1500 脚手架立面图 例题 12层框架结构 高度 6 10 3 4 40 双排落地钢管脚手架计算 立面如图 立杆 大横杆 剪刀撑 1500 扫地杆 材料和构造 立杆 48 3 5钢管 纵距1500 横距1050 距墙500 步距1500 大横杆 48 3 5钢管 小横杆 48 3 5钢管 间距1500 作业层750 剪刀撑 48 3 5钢管 整体布置 45度 连墙件 48 3 5钢管 2步3跨 可靠连接楼板预埋件 密目网封闭 冲压钢脚手板 扣件连接 地基回填夯实 主要计算内容 大小横杆抗弯计算 立杆稳定计算 连墙件计算 连接扣件抗滑移计算 地基计算 结构验算方法 极限状态设计方法 承载能力极限状态 正常使用极限状态 采用分项系数设计表达式 计算强度 稳定 连接强度时采用荷载效应基本组合 分项系数为1 2 1 4 计算构件变形时采用荷载效应标准组合 分项系数为1 0 荷载 永久荷载 1 脚手架自重 立杆 横杆 扣件 连墙件等 2 配件自重 脚手板 挡脚板 安全网等 可变荷载 1 施工活荷载 2 风荷载 1 05 横向水平杆的抗弯强度应按下式计算 1 计算小横杆抗弯强度和挠度 式中 M 纵向 横向水平杆弯矩设计值 其值按下式计算 M 1 2MGk 1 4MQKMGk 脚手板自重标准值产生的弯矩 MQk 施工荷载标准值产生的弯矩 W 截面模量 可查表 f 钢材的抗弯强度设计值 1500 750 750 750 大横杆 立杆 小横杆 750 挡脚板 跳板 1050 小横杆受荷范围 单元宽度 等于小横杆间距750 小横杆受荷范围 小横杆受力简化为简支梁 某方向线荷载 均布荷载 面荷载 与某方向垂直的计算单元宽度 1 荷载计算 1 永久荷载 查规范脚手板0 3kN 说明 里外各一块挡脚板 其力直接作用于大横杆上 不考虑其作用 脚手板宽度0 23米 小横杆作业层间距750mm 1 05 表5 6脚手板自重标准值 q 0 3kN m2 0 75m 0 225 kN m 2 可变荷载 查规范施工活荷载2kN 则 1 05 表5 9施工均布活荷载标准值 3 弯矩设计值 M 1 2MGK 1 4MQK 1 2 0 225 1 05 1 05 8 1 4 1 5 1 05 1 05 8 0 037 0 289 0 326 kN m 326000 N mm 1 05 q 0 225 kN M 恒荷 q 1 5 kN M 活荷 2 强度验算 式中 W查表5 4为5 08cm3 表5 17钢材的强度设计值与弹性模量 N mm2 小横杆的强度满足要求 表5 4脚手架钢管的截面特性指标 3 变形验算 用标准值 表5 19受弯构件的容许挠度 计算挠度 小横杆的变形满足要求 1 05 q 0 225 kN m 恒荷 q 1 5 kN m 活荷 2 计算大横杆抗弯强度和挠度 按照3跨连续梁计算抗弯强度 750 750 750 750 750 750 P 750 750 750 1500 1500 1500 1050 1 永久荷载 查得小横杆自重3 84kg m 重力 0 0384kN m P 0 225 0 0384 1 05 2 0 23m 0 75m 0 3kN m2 0 19kN 小横杆自重荷载 脚手板荷载 一侧的挡脚板荷载 2 可变荷载 按照3跨连续梁计算抗弯强度 750 750 750 750 750 750 P 750 750 750 1500 1500 1500 1050 2 计算大横杆抗弯强度和挠度 3 弯矩设计值 查静力计算手册 最大弯矩 0 175PL 按照3跨连续梁计算抗弯强度 750 750 750 750 750 750 恒荷P 0 19kN 活荷P 0 788kN 2 强度验算 大横杆的强度满足要求 3 变形验算 挠度系数查手册 f 1 146 PL3 100EI 大横杆的变形满足要求 P 0 19 0 788 0 978KN 978N 750 750 750 750 750 750 恒荷P 0 19kN 活荷P 0 788kN RC 抗滑承载力设计值 直角扣件8kN R 纵向 横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 恒荷0 19 活荷0 788 立杆 大横杆 3 连接扣件抗滑计算 R 1 2 0 65 1 0 19 1 4 0 65 1 0 788 376 1820 N 2196 N 8000N满足条件 R RC 表5 18扣件 底座的承载力设计值 kN 小横杆 其中0 65是查手册支座剪力系数 4 立杆计算 稳定计算 立杆的稳定性应按下列公式计算 不组合风荷载时 组合风荷载时 轴心受压构件的稳定系数 应根据长细比查表5 21取值 长细比 计算长度 k 计算长度附加系数 k 1 155 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数 表5 22 式中 不组合风荷载时 组合风荷载时 式中 N 计算立杆段的轴向力设计值 MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 解 1 脚手架自重轴向力NG1kNG1k 0 1394kN m 40 5 576 kN 查规范附录 查表5 5 2 构配件自重NG2k 脚手板自重 0 3kN 钢管自重0 0384kN m NG2k 包括3层脚手板 2层作业 1层保护 每层4块脚手板 一侧2块挡脚板 一侧2根栏杆 尼龙安全封闭网不计 脚手板自重 0 3kN 0 23m 4块 1 5m 3层 2 0 621 kN 挡脚板自重 0 3kN 0 23m 1 5m 2块 0 207 kN 两根栏杆自重 0 0384kN m 1 5m 2根 0 115 kN NG2k 0 621 0 207 0 115 0 943 kN 稳定计算 本题工程位于市中心 地面粗糙度c类 基本风压0 65 验算底层立杆稳定性 连墙杆2步3跨 采用2层装修作业 1层保护 两个作业层 一个安全保护层 防止上部物体坠落 护身 栏杆 栏杆 1 5 计算单元宽 1 5 仅研究计算外立杆 4块脚手板平铺 3 施工荷载NQk NQk 2 0kN 1 05m 1 5m 2层 2 3 15 kN 4 风载产生弯矩Mw 其中 查表5 10风压高度变化系数得1 13 查表取风载体形系数 1 3 1 3 0 095 0 124 表5 12脚手架的风荷载体型系数 s 净挡风面积An和轮廓面积Aw 迎风面积 的比值 半封闭脚手架的挡风系数取 0 095 查表值 书157页 则 风载产生弯矩设计值 5 轴向力 1 不组合风载 N 1 2 NG1k NG2k 1 4 NQk 1 2 5 576 0 943 1 4 3 15 12 23 kN 2 组合风载 N 1 2 NG1k NG2k 0 85 1 4 NQk NWK 1 2 5 576 0 943 0 85 1 4 3 15 7 82 3 75 11 57kN 其中NWK 0 P153 6 轴心受压构件的稳定系数 查表5 4得i 1 58则长细比 260 1 58 164 5 查表5 21 得 查表5 21 先求 其中 计算长度l0 k h 1 155 1 5 150 260 查得 1 5 表5 22脚手架立杆的计算长度系数 7 验算立杆稳定性 不组合风荷载时 组合风荷载时 立杆稳定满足 立杆稳定满足 解 本题覆盖面积Aw 2步3跨 1 5 2 1 5 3 13 5 NlW 1 4 wk Aw 1 4 0 064 13 5 1 2 kN Nl NlW N0 1 2 5 6 2 kN 连墙件采用同样钢管 长度因每个连接扣件抗滑力为8kN 本工程设2米长钢管 单扣件连接 6 2kN 8kN 扣件抗滑移满足要求 5 连墙件计算 连墙件的轴向力设计值 其中 风荷载产生轴力 Aw 每个连墙件覆盖迎风面积 N0 连墙件约束平面外变形产生轴力 单排3 kN 双排5 kN 1050 500 1500 2步3跨连墙杆 脚手架剖面图 扣件连接 6 立杆地