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附录论文样稿范文 类别非全日制本科生密级华中科技大学毕业设计论文题目大跨度刚桁架吊装、高空滑移施工的设计院系远程与继续教育学院专业土木工程姓名余清河指导教师戴萍毕业设计论文任务书姓名:余清河学号3xx09320569院系远程与继续教育学院同组姓名无指导教导戴萍 一、课题名称大跨度刚桁架吊装、高空滑移施工的设计 二、课题内容第一部分是大跨度钢析架概要,第二部分是大跨度钢析架结构的滑移法施工工艺,第三部分是大跨度钢析架结构的施工建议,第四部分是展望(大跨度钢析架结构的施工前景)。 三、课题任务要求123观点正确,论证充分。 结构合理,逻辑严密。 满足一定的阅读量。 四、同组设计者无 建筑外观的美学因素和使用功能都对结构提出了大空间的要求,大跨度结构相应进入了一个蓬勃发展的时期。 随着近些年大跨度建筑在我国的广泛应用,相应的施工技术和工艺得到了快速提高和发展。 本文对逐渐成熟的施工工艺进行理论上的总结归纳,对有关技术问题做进一步的分析探讨,以求推广、应用先进的工法工艺,提高施工企业的技术水平和整体行业的科技含量。 关键词大跨度,钢精架,滑移,胎架II AbstractWith Chinas socialand economicdevelopment andimprovement ofpeoples livingstandard,in recentyears,many citieshave builta lotof urbanpublic buildings,such asexhibition center,technology centerand conferencecenter,sports place,such asairport station,this kindof architectureoften beesthe citys landmarkbuildings.Building exterioraesthetic factorsand functionsare putforward tostructure oflarge spacerequirements,big spanstructure correspondingentered avigorous developmentperiod.Has followdebig spanconstruction inChina widely,corresponding constructiontechniques andobtained fastincrease anddevelopment.In thispaper,mature graduallyconstruction technologyfor theoreticalsummary oftechnical problemsrelated todo furtheranalysis of the discussion,in orderto promotefloor-processing method,application ofadvanced technology,improve theconstruction enterprisetechnical leveland thetechnological contentofthewhole industry.Keywords bigspan,steel jingframe,sliding,tire frame1引言随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高,近些年来,许多城市兴建了大量城市公共建筑,如展览中心、科技中心、会议中心、体育场所、机场车站等,这类建筑往往成为城市的标志性建筑。 建筑外观的美学因素和使用功能都对结构提出了大空间的要求,大跨度结构相应进入了一个蓬勃发展的时期。 大跨度建筑形式多样,空间组合灵活,受力特征合理,造型表现优美,因而受到建筑师的喜爱,得以在大型公共建筑物中广泛应用。 这就给大跨度结构的设计和施工带来了新的研究课题。 对于网架、网壳等常见的应用于大跨度的结构形式,其设计理论及施工方法逐渐趋于成熟。 悬索、薄壳、折板等也有专门的论著,膜结构在我国已初步应用。 而最为常见的析架形式有了新的拓展,即空间析架(或称立伪甫了架)结构的广泛应用。 如析架组成空间框架的形式作为建筑物的屋盖、转换层、主要承重结构,或者单棍屋架自身截面为空间形式,以增强稳定性适应大跨度的要求。 与其他空间结构形式相比,空间析架的优点在于可以做成任意的形状或各种曲线,造型表现较为自由,此外,还可以承受更大的荷载作用。 因此析架形式依然具有广阔的应用前景。 2第1章大跨度钢析架概要1.1大跨度钢析架的构造大跨度钢析架的结构形式及特点析架形式及其衍生形式仍是目前大跨度结构最常使用的结构形式。 从结构受力的角度定义,析架是指由直杆组成,计算简图简化为节点铰接的结构形式,但实际上析架的范围远远超出其力学模型范围。 常用的析架形式如下表1.1:(有些文章认为网架其实是空间析架,而下面分类中的空间析架应称之为立体析架,因为析架本身虽是由空间立体交叉的杆件构成,但其受荷与传力仍然是平面为主)平面析架的基本特点:l)其外荷载与支座反力都作用在全部杆件轴线所在的结构平面。 表1.1析架结构形式2)析架的杆件按照三角形法则构成,为几何不变体。 3)杆件相交的节点,一般计算中都按铰接考虑。 实际钢析架的节点并非为铰接,其杆件除轴向力外还存在弯矩,但次应力很小,依靠节点的构造解决,故一般计算仍按节点铰接考虑。 4)节点按铰接考虑,故杆件均受轴力,钢析架的上下弦截面不大,应该使外荷载尽量作用在节点上。 为此析架必须按照屋面板、擦条的间距来划分节间,当节间大时,采用再分式腹杆,使荷载作用在节点上。 平面析架由于侧向刚度小,受压卜弦平面外稳定三角形析架平面析架平行弦析架梯形析架平面析架截面为空间格构式立体交叉析架桥梁钢析架3性差,需要设置支撑,将各福析架联成整体,使之具有空1司刚度。 支撑的作用主要有以下三点:l)保证屋盖的纵向空间刚度2)保证析架上弦平面外的压屈稳定,防止析架下弦平面外的受迫振动,减小其平面外的长细比。 3)抵抗并传递屋盖纵向侧力。 具体的支撑布置形式可参考钢结构设计、构造手册等相应书籍。 平面钢析架一般采用两个角钢组合成的T型或十字型截面,为保证其整体工作性能,在杆件汇交处将各杆件焊接在节点板上,应注意的是由于角钢组合T型截面的剪力中心与形心不重合,构件绕对称轴失稳时呈弯扭状态而不是弯曲失稳。 平面钢析架具有取材容易、构造简单、制造安装方便,与支撑体系形成的屋盖结构整体刚度较好,工作可靠,适应性强等一系列优点,因而在我国工业与民用房屋中应用仍很广泛,但其较适宜的跨度一般不超过50m,跨度较大的析架还需要起拱。 空间析架由空间杆系组成,本身自成独立的稳定体系,具有较大的平面外刚度,所以可以简化甚至取消支撑;若再采用有利的钢管杆件,节点采用钢管相贯连接,减少管材接头,其耗钢量可接近平板型网架,而与平板型网架相比,空间析架的受力明确,计算设计较为简便。 常用的空间析架形式有矩形并联式,将两福析架并列,相隔一定距离连接组成矩形截面的空间析架;或者将析架的纵横向联系杆件都强,形成类似空间框架的体系:另外一种是将上弦或下弦一分为二,使析架截面变成倒三角形或正三角形。 如采用两根上弦杆和一根下弦杆、三面设置腹杆组成三角形截面的空间析架,最初应用于悬挂式桥式起重机,后发展应用于跨度较大的梁式屋盖结构,受力合理经济。 网在国外,澳大利亚将这类结构用在跨度为70m的屋盖结构中,南斯拉夫用到glm跨度,美国用到96m跨度;近些在我国的机场等大型公共建筑中又有很多的应用。 大跨度钢析架的材料大跨度钢析架所采用的钢材按照国家标准钢结构工程施工及验收规范(GBJ50加5一95)网要求如下:钢材为碳素结构钢规定的Q235钢,低合金结构钢规定的16Mn钢、15NInV钢,桥梁用结构钢规定的16M明钢、1SNInVq钢,采用其他钢种、钢号时,除应符合相应技术标准的要求外,尚需进行必要的工艺性能试验。 钢析架所用结构钢材品种如图表1.2所示:4表1.2钢型材热轧钢板热轧型钢无缝钢管薄钢板厚钢板超厚钢板角钢工字钢槽钢H型钢热轧钢管冷轧钢管等边角钢不等边角钢钢析架常用连接材料包括焊接连接材料和螺栓。 焊接材料与焊接方法密切相关,按照焊接的自动化程度,一般分为手工焊接、半自动焊接及自动化焊接。 建筑钢结构焊接规程(JGJ81一91)规定钢结构的焊接可采用以下焊接方法:手工电弧焊、自动和半自动埋弧焊、气体保护焊及电渣焊。 见表1. 3、表1. 4、表1.5。 螺栓连接可使用普通螺栓或高强螺栓。 普通螺栓按用途可以分为六角螺栓、双头螺栓和地角螺栓,六角螺栓按照加工精度可以分为粗制螺栓和精制螺栓。 高强度螺栓施工简便、受力好、耐疲劳、工作安全可靠,目前已经发展成为当今钢结构连接的主要手段之一。 按连接受力形式可以分为摩擦连接、承压连接和抗拉连接。 常用种类为钢结构用高强度六角头螺栓(6B1288一84)和钢结构用扭剪型高强度螺栓(GB3632一83)。 表1.3焊接方法手工电弧焊常用焊条见下表1.4:5表1.4常用焊条焊条种类焊条型号焊条牌号适用钢材低碳钢焊条(GB5117-85)E43系列结42A3A3F12Mn16NbB E50系列结50低合金焊条(GB5118-85)E50-16Mb16Mnq E55-15MbV15MbVq15MnTi其他埋弧焊、CO:气体保护焊常用焊丝和焊剂见下表1.5表1.5常用焊丝焊剂埋弧焊常用焊丝和焊剂CO2气体保护焊常用焊丝适用钢材HJ401-H08H08Mn A3HJ401-H08A H08Mn2Si HJ402-H08A H08Mn2Si16Mn HJ402-H08MnA H08Mn216Mnq HJ402-H10Mn2H08Mn2SiMo14MnNb HJ402-H08MnA H08Mn2Si15MnV HJ402-H10Mn2H10Mn215MnVq HJ402-H08MnMoA H10Mn2SiMo15MnTi1.2滑移法高空滑移法是指将某个平面单元或分为条段的结构单元在事先设置的滑轨上滑移到设计位置拼接成整体的安装方法,此平面单元可以是在地面拼装后吊装置滑移起始位置,也可以是分段、小拼单元甚至散件在高空拼装平台上拼成滑移单元,拼装胎架尸般设在建筑物的一端,以便于滑移。 根据滑移过程方式的不同,可以分为单条滑移法和逐条累积滑移法。 前者是指将待滑移单元一条一条的分别从拼装胎架的一端滑移到另一端就位安装,各条之间分别在高6空再进行连接,即逐条逐单元滑移。 后者是指先将一个单元滑移一段距离后(能空出第二单元的拼装位置即可),再连接好第二条单元后,两段单元一起滑移一段距离(滑至空出第三单元的拼装位置),在连接第三条单元,三段又一起滑移一段距离,如此循环操作直至接上最后一条单元为止。 当结构的纵向尺寸较长时,也可以以上两种方式结合使用。 如平面析架采用滑移法,由于单福析架稳定性差,可先采用累积滑移法,将若干福析架组成一个稳定性较好的滑移单元,再一次滑移到设计位置。 按滑移法过程中移动对象的不同,可分为胎架滑移法和结构主体滑移法。 胎架滑移法是指在结构的拼装胎架下安设滑轨,每次拼装完毕后,滑移至下一结构位置组拼,类似于平台移动式脚手架。 主体滑移是指拼装胎架位置固定不动,每次主体结构拼装完毕后,将拼装单元滑移至设计位置,再进行下一单元的组拼。 滑移法是网架、空间析架等大跨度结构施工常用的一种方法。 1988年北京奥林匹克体育中心综合体育馆双层斜放四角锥圆柱面网壳,平面尺寸78X83X3.3m,矢高13.5m,采用分条组装累积滑移法施工;北戴河农贸市场单层柱面网壳,平面尺寸17.4x36m,采用水平累积滚动式滑移法施工:1992年天津玩具大世界双层正放四角锥网架,平面尺寸18x113xlm和18x163xlm,矢高3m,采用高空滑移法施工。 近几年来,几个较大的项目均采用滑移法施工,如首都国际机场新航站楼钢屋盖、珠海机场航站楼网架、深圳机场航站楼钢屋盖、沈阳桃仙机场航站楼等,这些建筑具有以下共同的特点:结构形式采用倒三角形或倒梯形截面的钢管格构式空间析架(珠海机场除外),这种平面形式不适宜提升、顶升等方法,且为了表现建筑造型,空间析架往往为曲线形式,为拼装带来一定的困难。 建筑不但跨度较大,且其纵向尺寸也较长,跨度大使得每棍析架必须分段吊装,网架覆盖面积大也使的整体吊装较为困难,纵向尺寸长要求投入的起重设备较多,吊装工作繁重,组织工艺复杂。 空间析架的支座形式往往为伞形钢管支撑,在析架未安装的情况下,伞形支撑的安装定位不易施工,这样即使采用整体吊装法吊装结构,也无法直接搁置在支座上,仍然需要搭设临时支撑措施。 若全部结构采用分段吊装法,需在每福析架下分段处搭设支撑胎架,材料占用较多,同样存在起重设施工作能力不足的问题。 当采用滑移法施工时,则可以克服以上缺7点:无须大量拼装胎架,只需较少数量单元的拼装胎架即可,节省材料费用。 对起重设备性能要求相对较低,起重设备投入相对较少,吊装工作程序简单。 娜适合建筑物纵向长距离施工,施工顺序较为合理,不会引起工期的拖延。 创旦需要设置牵引设施,构件临时加固等措施以保证滑移过程的完成。 由此可见滑移法施工在进行此类建筑的施工时,具有比较明显的技术、经济优势。 需要指出的是,以上施工方法只是一般常用的方法,在实际工程当中,结合具体情况,可以采用甚至创造新的施工方法,如日本三菱未来馆采用外扩法拼装网壳,外国某悬索结构采用飞机穿索法、某球体网壳采用旋转桅杆法等。 8第2章大跨度钢析架结构的滑移法施工工艺2.1滑移法施工方案2.1.1滑移法施工的起孟吊装方案起重机械对于大跨度钢析架滑移法的施工,常用的起重机械为自行杆式起重机和塔式起重机,由于拔杆式起重机灵活性差、工作半径小、移动困难,不适应平面尺寸、跨度较大的结构,所以不宜选用。 起重吊装方案起重机的行走路线,由于滑移法一般采用综合吊装法,所以主要起重机械沿建筑物外侧纵向或析架轴向开行,进行析架单元的吊装工作,其他吊装工作如构件就位等宜采用辅助起重机械配合施工。 l)结构滑移法时,起重机无需沿建筑物纵向开行,因此宜选择起重半径较大的塔式起重机,当建筑物跨度较大时,选用行走式塔式起重机,沿建筑物横向开行吊装构件。 由于滑移法析架需组成稳定的滑移单元,因此吊装采用综合吊装法。 起重机第一次沿析架轴线开行,吊装析架,反向或第二次开行吊装擦条等联系构件。 2)胎架滑移法时,若起重机械可在跨内开行,则宜采用履带式起重机,此时跨内已有胎架滑移的轨道,不宜设置行走式塔式起重机。 跨外开行时,可选用起重半径较大的行走式塔式起重机,当建筑物跨度较大时,往往需要投入多台起重设备,或者用履带式起重机配合塔式起重机施工。 2.1.2滑移法施工的平面布置平面布置包括构件在现场拼装平面布置和吊装析架时的平面布置。 结构滑移法施工时,所有的钢精架都在建筑物一端的拼装胎架上组装成滑移单元,因此,往往将分段的析架按照编号顺序,布置在高空组装胎架的外侧,同时在塔吊的起重半径范围内,当建筑物的跨度较大时,往往需要行走式塔吊,或者履带吊吊装构件,析架的分段单元可成组平行于安装位置的轴线依次放置,擦条、支撑等构件也可在同一地点成组堆放,依照先吊在前、重近轻远的原则,靠近起重设备的起吊位置。 当采用流水施工时,可将钢析架散件拼装场地布置在塔吊的起重半径内,散件拼装成分段单元后进行吊装,同时再拼装下一析架单元。 胎架滑移法施工时,由于析架仍在设计位置吊装,其平面布置类似于单层工业厂房9吊装,对应起重机的跨内开行,析架可斜向就位或成组纵向就位;但由于建筑往往不为单层,所以构件一般不在跨内拼装、吊装和就位,而是堆放在建筑物外侧按照轴线编号纵向成组就位,行走式塔式起重机必须做较大幅度的回转,才能将构件从建筑物外侧吊升至设计位置,通常可以配备另一台起重设备如履带式起重机提前将构件从拼装、堆放场地吊运至构件轴线外侧就位。 2.2滑移系统施工工艺2.2.1胎架的构造与搭设胎架支撑在滑移法施工中的重要性脚手架按照用途分类,可以分为结构工程作业用脚手架、装修工程作业用脚手架、支撑和承重脚手架、防护脚手架四种,网胎架实际属于支撑和承重脚手架的一种。 由于它的支撑受力作用比结构工程中的其他脚手架更为重要,因此称之为胎架。 钢析架滑移法施工中,胎架更是一个重要的施工措施。 无论结构滑移法或者胎架滑移法,拼装胎架作为析架高空拼装的操作平台,又起到临时支撑结构自重和施工荷载的作用。 因此胎架的形式选择和搭设与工程施工密切相关。 拼装胎架搭设不及时,会使施工进度拖延;搭设不合理,会使施工操作不方便,搭设带有安全隐患,更会对工程施工带来难以估计的后果。 同时胎架的搭设会占用大量的脚手材料。 因此,胎架的搭设是关系到施工作业顺利安全进行,关系到工程质量、施工进度和企业经济效益提高的重要环节之一。 胎架搭设材料胎架一般用脚手架钢管搭设而成,也可以用型钢等焊接成格构式支撑结构作为拼装胎架。 常用脚手架钢管材料如下页表1.1。 以上三种脚手架当中,扣件式钢管脚手架构件组合灵活,可以实现多功能的用途;其他两种定型钢管脚手架则需要配用多功能构件来解决。 在工地上,胎架的搭设随结构形式、现场条件不同而不同,要求灵活性较强,阅且立柱、横杆间距可根据计算确定来搭设,杆件可以加密,连接、斜撑等构架比较方便,因此扣件式钢管脚手架是较为常用的材料。 搭设构造要求尽管三种脚手架的受力特点各有不同,但是搭设时的构造要求仍有相同之处,型钢类工具式支撑计算以外的构造要求也可以依照参考。 101)基本要求脚手胎架是由立柱、纵向与横一向水平杆共同组成的“空间框架结构”,即在脚手架的中心节点处,必须同时设置立柱、纵向与横向水平杆。 扣件螺栓拧紧力矩应在40Nm一60Nm之间,以确保“空间框架结构”的节点具有足够刚性和传递荷载的能力。 扣件规格必须与钢管外径相同。 脚手架立柱的地基与基础必须坚实,应该具有足够承载能力,并防止不均匀的沉降或过大的沉降。 由于拼装胎架是结构拼装的操作平台,结构的定位等都和胎架密切相关,因此胎架的沉降量不能过大,应该等到沉降稳定后再进行结构的定位、拼装,以免发生沉降后对结构的拼装精度产生影响。 表2.1常用脚手架材料由于拼装胎架一般没有连墙件,因此纵向剪刀撑和横向支撑必须设置,以使脚手架有足够的纵向和横向整体刚度。 2)立柱构造要求严禁将外径48与51null的钢管混合使用。 立柱接头应采用对接扣件对接,不应采用搭接连接。 立柱上的对接扣件应交错布置,两个相邻立柱接头不应设在同步同跨内,11两相邻立柱接头在高度方向错开的距离不应小于50山爪In,各接头中心距主节点的距离不应大于步距的1/3。 胎架四周立柱顶端应高出胎架承重平面1.5m作为防护栏杆。 每根立柱均应设置底座或垫块、垫木。 脚手架必须设置纵横向扫地杆,纵横向扫地杆应该采用直角扣件固定在距底座下皮不大于200mi刀处的立柱上。 当立柱基础不在同一高度时,必须将高处的扫地杆向低处延长两跨与立柱固定。 2.2.2滑移轨道的设置滑移轨道的选型、设计、制作及安装无论采用何种滑移方法,设置滑移轨道必不可少,轨道的选型直接关系到滑移过程中的受力性能。 1)滑轨的形式按照滑移过程中的摩擦方式可分为滚动式及滑动式,前者是在待滑移单元上安装滚轴、滚轮,通过与滑轨之间的滚动摩擦方式滑移,后者是滑移单元的支座直接搁置在滑轨上,二者的滑轨形式不尽相同。 对于中等跨度的结构,滑轨可用圆钢、扁钢、角钢或槽钢构成,对于大型结构可用钢轨、工字钢、槽钢等组合构成。 2)滑轨的位置与标高滑轨的位置和标高应根据工程具体情况而定。 滑轨的数量要考虑滑移过程中滑移单元的受力情况,一般在结构的支座轴线设置,若施工时结构受力与设计情况差距较大,也可以根据计算在跨中等处增设滑轨:胎架滑移时则可灵活掌握。 一般情况下滑轨轨面标高应等于或高于结构支座设计标高,以便于滑移结束后支座的落放和轨道的拆除。 网如滑轨在支座下通过,拆除滑轨后支座的落距不易过大,一般小于相邻支座距离的1/400,否则应采取措施分步落放支座。 12第3章大跨度钢析架结构的施工建议3.1滑移法施工的方案流程结构滑移法、胎架滑移法施工的总体方案流程分别如下:结构滑移法流程如下图所示:钢析架进场钢析架现场拼装成单塔吊安装钢析架拼装胎架搭设析架高空组装支撑擦条安装析架组成滑移单析架单元滑移就析架安装完毕胎架拆除钢析架安装工程收尾下一单元13胎架滑移法3.2滑移法施工的胎架设计3.2.1胎架设计内容胎架的设计内容一般应包括:根据施工现场实际荷载确定相应的脚手胎架的几何尺寸,包括胎架的排距、步距、柱距、剪刀撑的设置及搭设高度、长度。 与常用的单、双排脚手架相比,由于胎架支撑的结构形式、重量差别很大,所以计算估计荷载以确定胎架尺寸是比较重要的,若按照经验参考单、双排脚手架的规范搭设,可能会造成材料的浪费或者安全储备不足。 胎架的地基基础一般情况下,地基基础做法按前述构造处理,不用再进行验算,特殊情况不能满足要求时,应按3.2.4节所述计算方法计算确定。 胎架的搭设构造、材料等,可参考本论文第二章胎架构造与拼装一节。 脚手架分段搭设或分段卸荷的方案设计。 析架进场钢析架现场拼装成单塔吊安装楼面胎架滑移轨道铺胎架底座安装析架高空组装支撑堋条安装析架就析架安装完毕胎架滑移胎架拆除钢析架安装工程收尾下一单元14关于搭设、使用及拆除过程中的安全措施。 胎架施工图。 按上述要求绘制胎架的平、立、剖面图及必要的节点构造详图。 3.2.2胎架的荷载作用于脚手架的荷载可分为永久荷载(恒荷载)与可变荷载(活荷载)。 其中永久荷载(恒荷载)可分为:a.胎架结构自重,包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重;b.构、配件自重,包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重;c.胎架支撑的析架等结构的自重。 可变荷载(活荷载)可分为:a.施工荷载,包括作业层上的人员、器具和材料的自重;b.风荷载。 荷载标准值永久荷载标准值可参考下列数值:1)扣件式钢管脚手架杆配件标准值见表3.1(其他类型脚手架可参考相应资料):表3.1钢管脚手架构配件自重标准值类别说明标准值钢管38.4N/m直角扣件扣件为可锻铸铁,螺栓螺母为3号钢13.2N旋转扣件14.6N对接扣件18.4N底座250可锻铸铁22.7N2)冲压钢脚手板木脚手板与竹串片脚手板自重标准值见表3.2:表3.2脚手板自重标准值15类别标准值(Kn/m2)冲压钢脚手板0.3朱传片脚手板0.35木脚手板0.35栏杆与挡脚板自重标准值、脚手架上吊挂的安全设施(安全网、苇席、竹笆及帆布黝的荷载应按实际情况采用。 活荷载标准值如下:胎架属于结构施工用脚手架,活荷载标准值应取3咖/扩,当实际施工中胎架上堆有其他施工用具、材料时,如氧气瓶、乙炔瓶、焊接材料等,应根据实际情况确定。 由于胎架为施工临时设施,胎架搭设的形式长宽比不会过大,弯矩引起胎架整体的应力较小,胎架的使用期一般不超过一年甚至少于半年,鉴于以上情况,通常计算稳定性时可以不考虑风荷载;在沿海等风力较大的地区施工时可根据实际情况确定。 荷载效应组合设计胎架的承重构件时,应根据使用过程中可能出现的荷载取其最不利组合进行计算,荷载效应组合宜按下表3.3采用。 表3.3荷载效应组合计算项目荷载效应组合纵向、横向水平杆强度与变形永久荷载+施工均布活荷载胎架立杆稳定永久荷载+施工均布活荷载永久荷载+0.85(施工均布活荷载)3.2.3胎架计算的基本内容及规定胎架的计算是一个较为繁琐的问题,因为胎架与施工用的单双排脚手架形式不同,关于胎架的计算尚未有一个统一的规定,本论文参考扣件式钢管脚手架及门式脚手架的安全技术规范,采用多种计算方法相互比较,力求得出符合理论和实际应用方便的结果。 基本设计内容包括:l)纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑移承载力计算,受弯构件尚应根据正常使用极限状态的要求验算变形2)立杆的稳定性计算163)立杆地基承载力计算因胎架无连墙件所以不必验算相应的内容。 基本设计规定:1)计算构件的强度、稳定性与连接强度时,应采用荷载效应基本组合的设计值。 永久荷载分项系数应取1.2,可变荷载分项系数应取1.4。 胎架按临时性建筑考虑,结构重要性系数为0.9。 2)验算构件变形时,应采用荷载短期效应组合的设计值。 3)刚才的强度设计值(抗拉、抗压、抗弯),f取205N/mm2,弹性模量E为2.06100000N/mm2,扣件、底座的承载力设计值如下表3.4表3.4承载力设计值项目承载力设计值对接扣件(抗滑)3.02KN直角扣件、旋转扣件(抗滑)8.00KN底座(抗压)40.00KN3.2.4立杆稳定之外的其他计算规定v一容许挠度,取1/150和10mm中的较小值计算纵横向水平杆的内力与挠度时,水平杆宜按三跨连续梁计算,计算跨度分别取立杆柱距、排距。 水平杆与立杆连接时,其扣件的抗滑承载力应符合下式规定:RRc式中R一水平杆传给力柱的竖向作用力设计值Rc一扣件抗滑承载力设计值,按前表取值立杆地基承载力计算:立杆基础底面的平均压力满足下式的要求:pf式中p一立杆基础底面的平均压力,p=N/A N一上部结构传至基础顶面的轴向力设计值A一基础底面积f-地基承载力设计值,f=kf对碎石土、沙土、回填土应取0.4,对粘土应取0.5,对岩石、混凝土应取1.017对搭设在楼面上的脚手架,应对楼面承载力进行验算。 3.3立杆计算3.3.1胎架立杆计算分析胎架的破坏形式分析扣件式钢管脚手架搭设的拼装胎架可能由于纵向或横向水平杆的抗弯抗滑强度不足,引起脚手架局部发生破坏,但是这种破坏一般都有明显的破坏先兆(纵向或横向水平杆会产生很大的弯曲或滑移),设计脚手架时,只要保证纵向、横向水平杆的抗弯强度和抗滑移承载力,满足计算要求即可加以防止。 一般情况下,由于胎架的水平杆间距较小,按照构造经验搭设时,即使不必计算也能够满足抗弯、抗滑承载力要求,所以此类破坏很少发生。 胎架还可能由于立柱失稳导致脚手架发生整体坍塌破坏,这种破坏具有突发性,危害性大,故本节主要针对失稳破坏进行阐述。 胎架钢管立柱有两种可能的失稳破坏形式,即整体失稳和局部失稳。 1)整体失稳破坏时,胎架的立柱与水平杆组成的空间框架结构顺惯性矩较小的弱轴平面内呈大波鼓曲现象,各排立柱的鼓曲方向一致,失稳曲线的半波长度大于步距。 2)局部失稳破坏时,立柱在步距之间发生小波鼓曲,鼓曲方向可能在立柱与水平杆组成的两个方向的竖向平面内,也可能沿任意方向,失稳曲线的半波长度接近等于步距。 3.3.2参考规范的概率极限状态设计法办十算方法及公式参考单双排脚手架立柱的计算方法,采用按概率极限状态设计法的要求,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N一计算立杆段的轴向力设计值,不组合风荷载时18组合风荷载时-脚手架、结构自重标准值产生的轴向力-构配件自重标准值产生的轴向力-施工荷载标准值产生的轴向力总和-轴心受压构件的稳定系数,应根据长细笔查表取值,当250时,=7320/-长细比,,-计算长度,-计算长度附加系数,其取值1.55,-考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,取值在1.52.0之间,-立杆布距。 -截面回转半径-立杆的截面面积-计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩-钢材抗压强度设计值计算方法及公式分析规范中的计算方法实际是一种简化实用的计算方法,力求简单、正确、可靠。 1)把脚手架的整体稳定计算简化为对单根立柱稳定的计算。 具体做法是将立柱步距乘以大于1.0的系数作为立柱稳定的计算长度,称这个系数为立柱计算长度系数刀,尸是反映脚手架各杆件对立杆的约束作用,根据原型脚手架的整体稳定试验结果确定,其值在1.5一2.0之间(单、双排脚手架根据步距、排距、连墙件竖向间距查表确定),对于胎架来说,由于水平杆一般间距较小,对立杆的约束作用较强,同时胎架整体自身具有一定的稳定性,可以取刀为1.5的最小值。 刀值综合了影响脚手架整体失稳的各种因素,当然也包含了立杆偏心受荷(初偏心二53)的实际工况(竖向荷裁通过水平杆与立柱连接的扣件传给立柱时,扣件传力也是偏心的)。 2)关于施工荷载的偏心作用。 施工荷载一般是偏心地作用于脚手架上,作业层下面各排立杆所分担的施工荷载并不相同,工作面上水平杆的加密、支撑作用增强有利于施工荷载的均匀传递。 由于在一般情况下,N值计算可以忽略施工荷载的偏心作用,立杆可按施工荷载平均分配计算。 19

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