支架施工技术及计算.ppt

1、支架施工技术及计算,重庆桥都桥梁科技有限公司 唐赐明 日期：二一二年二月,一、满堂式脚手架 脚手架是为建筑施工而搭设的上料堆料与施工作业用的临时结构架。 扣件式钢管脚手架用普通碳素钢管和各种扣件连接而成通用型脚手架，一般搭设高度不超过50m。主要分为扣件、立杆、水平杆、连墙件组成。,1.1构配件要求： 钢管应采用现行国家标准直缝电焊钢管（GB/T 13793-2008) 或低压流体输送用焊接钢管（GB/T 3091-2001)中规定的3号普通钢管，其质量应符合碳素结构钢（GB/T 700-2006)中Q235A级钢的规定。 通常采用直径48mm，壁厚3.5mm的钢管。每米长的质量为3.84kg

2、，最大长度为6.5m。 钢管上严禁打孔。 1.1.1 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，钢管材质检验方法应符合现行国家标准金属拉伸试验方法（GB/T 228）的有关规定；（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，应分别符合本规范表的规定；（5） 钢管必须涂有防锈漆。,1.1.2 旧钢管的检查应符合下列规定：（1） 表面锈蚀深度应符合本规范表序号3的规定。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

3、值时不得使用；（2） 钢管弯曲变形应符合本规范表序号4的规定。,1.1.3 扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准钢管脚手架扣件（GB 15831）的规定；采用其它材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。1.1.4脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65Nm时，不得发生破坏。 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（GB 15831）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）

4、新、旧扣件均应进行防锈处理。,1.1.5、a脚手板可采用钢、木、竹材料制作，每块质量不宜大于30kg。 b 冲压钢脚手板的材质应符号现行国家标准碳素结构钢（GB/T 700）中Q235A级钢的规定，并应有防滑措施。 c木脚手板应采用杉木或松木制作，其材质应符合现行国家标准木结构设计规范（GBJ 5）中级材质的规定。脚手板厚度不应小于50mm，两端应各设直径为4mm的镀锌钢丝箍两道。 d竹脚手板宜采用由毛竹或楠竹制作的竹串片板、竹笆板。 1.1.6连墙杆的材质应符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T 700）中Q235A级钢的规定。,1.2荷载 1.2.1荷载分永久荷载与活荷载 1.2.2构配件取

5、值 （1）每米立杆承受的结构自重标准值，宜按表A1采用； 表A1483.5钢管脚手架每米立杆承受的结构自重标准值gk（kN/m）,注：1双排脚手架每米立杆承受的结构自重标准值是指内、外立杆的平均值；单排脚手架每米立杆承受的结构自重标准值系按双排脚手架外立杆等值采用；2当采用513钢管时，每米立杆承受结构自重标准值可按表中数值乘以0.96采用。,（2） 冲压钢脚手板、木脚手板与竹串片脚手板自重标准值，应按表4.2.11采用； 表4.2.11脚手板自重标准值 （3） 栏杆与挡脚板自重标准值，应按表4.2.12采用。 表4.2.12栏杆、挡脚板自重标准值 （4） 脚手架上吊挂的安全设施（安全网、苇席

6、、竹笆及帆布等）的荷载应按实际情况采用。,(5)装修与结构脚手架作业层上的施工均布活荷载标准值，应按表4.2.2采用；其他用途脚手架的施工均布活荷载标准值，应根据实际情况确定。表4.2.2施工均布活荷载标准值 注：斜道均布活荷载标准值不应低于2kN/m2 (6) 作用于脚手架上的水平风荷载标准值，应按下式计算：wk=0.7zsw0 （4.2.3）式中 wk风荷载标准值（kN/m2）；z风压高度变化系数，按建筑结构荷载规范（GBJ 9）规定采用；s脚手架风荷载体型系数，按本规范表4.2.4的规定采用；w0基本风压（kN/m2）,按建筑结构荷载规范（GBJ 9）的规定采用。(7)脚手架的风荷载体型

7、系数，应按表4.2.4的规定采用。表4.2.4脚手架的风荷载体型系数s 注：1stw值可将脚手架视为桁架，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ 9）表6.3.1第32项和第36项的规定计算；2为挡风系数，=1.2An/AW，其中An为挡风面积；AW为迎风面积。敞开式单、双排脚手架的值宜按规范附录A表A3采用。,1.2.3 荷载效应组合1.2.3.1 设计脚手架的承重构件时，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，荷载效应组合宜按表4.3.1采用。表4.3.1荷载效应组合 1.2.3.2 在基本风压等于或小于0.35kN/m2的地区，对于仅有栏杆和挡脚板的敞开式脚手架，当每个连墙

8、点覆盖的面积不大于30m2，验算脚手架立杆的稳定性，可不考虑风荷载作用,表A2常用构配件与材料、人员的自重,1.3受力计算 1.3.1立杆计算 立杆按两端铰接的受压杆件计算，计算长度l=大横杆步距h NA N-立杆轴向力计算值 立杆横截面面积 -立杆轴心受压构件纵向弯曲系数 -钢材强度极限值为215Mpa 1.3.2纵横向水平杆计算 1、横向水平杆 （顶端小横杆）：所有荷载均由小横杆承受并传给立杆，按两跨或三跨连续梁验算其抗弯和挠度，也可按近似公式计算： 1）弯曲强度 2）抗弯强度 2、纵向水平杆（大横杆）：按两跨或三跨连续梁计算，梁的跨度l=立杆间距。用小横杆传来的最大反力计算值，在最不利荷

9、载布置计算其最大弯矩值，其弯矩强度按下式验算： 弯曲强度,当按两跨连续梁计算时： 当按三跨连续梁计算时： Mmax大横杆的最大弯矩 W杆件截面抵抗矩 l1小横杆的计算跨径 l2大横杆的计算跨径 EI杆件的抗弯刚度 q小横杆的均布荷载值 F小横杆作用在大横杆上的集中荷载 f小横杆的最大挠度值 f容许挠度值取3mm 1.3.3扣件抗滑承载力 RRc R由大小横杆传给立杆的最大竖向作用力 Rc扣件抗滑移承载力设计值，对直角扣件和旋转扣件Rc=8.5kN 1.3.4立柱地基承载力 P立柱基础底面处的平均压力设计值 N上部结构传至基础顶面的轴心力设计值 Ab基础底面积 地基承载力设计值 =fkkb,例题

10、: 1、结构及支架 桥台采用扣件式钢管支架，钢管规格为48mm3.5mm；支架布置：立杆纵向间距为1.4米，横向间距为1.4米，横竿竖向间距为1.5米。 2、荷载分布 由于本次桥梁加固施工支架搭设主要用于人工操作平台，不承受梁体荷载，作用在支架上的荷载主要为施工荷载： 施工及模板荷载：取2KN/m2计算。 二、小横杆计算 小横杆的计算跨径L1=1.4m，横桥向作用在小横杆上的均布荷载为：g=2KN/ m2 1、弯曲强度： =gL12/（10W） =（2.014002）/（105.078103） =77.2MPa=215MPa 满足要求 2、弯曲刚度：f = gL14/（150EI） =（214

11、004）/（1502.11051.215105） =2.01mm3mm 满足要求,三、大横杆计算 大横杆的计算跨径L2=1.4m，模拟三跨连续梁进行计算，由小横杆传递的集中力F=2.01.4=2.8KN 最大弯矩Mmax=0.267Fl2=0.2672.81.4=1.0466kNm 弯曲强度 =Mmax/W =1.0466106/5.078103 =206MPa=215MPa 满足要求 2、挠度： f =1.883 FL22/（100EI） =1.883（280014002）/（1002.11051.215105） =0.004mm3mm 满足要求 四、立杆计算 立杆承受由大横杆传递来的荷载，

12、N=2.8KN，由于大横杆步距为1.5m，长细比=l/i=1500/15.78=95.06，查表得=0.552 则立杆轴向允许压力N = A =0.552489215 =58KN NN，满足要求。 五、扣件抗滑力计算 由R=2.8 kN Rc=8.5kN，满足抗滑要求 六、结论 通过对支架大横杆、小横杆及立杆的计算，各项力学指标均符合规范设计要求，可以安全使用。,二、吊架 1、钢丝绳计算 1）钢丝破断拉力总和=公称抗拉强度（Mpa）钢丝总断面积（mm2） 2）钢丝绳的破断拉力=钢丝绳的破断拉力总和换算系数 钢丝绳的公称抗拉强度有5种：分别为1400Mpa，1550 Mpa,1700 Mpa,1

13、850 Mpa,2000 Mpa。,3）钢丝绳的安全载重系数和安全载重重力计算 钢丝绳安全载重力=钢丝绳破断拉力/安全载重系数,卡环计算 查表法：卡环又称卸甲，是吊索与构件联系的常用工具，常用的卡环主要规格和安全载重可查表取用。 近似计算法：在施工现场作业中，卡环的安全荷重可根据 卡环的横销直径按下式近似估算： Qb=40d12 Qb卡环的安全荷重，N d1卡环的横销直径，mm,3、绳卡计算 绳卡又称夹头或轧头，用于固定钢丝绳的夹接。按结构形式分马鞍式、 抱合式、骑马式，规格见下表。钢丝绳卡数量和间距可按表参考使用。,a 马鞍式、抱合式绳卡数量计算： n1=P/(2T(f1-f2)K=1.66

14、7P/2T b骑马式绳卡数量，其假设条件为钢丝绳与钢丝绳间的摩擦系数近似为零，按下式计算： n2=P/2Tf2=2.5P/T n1马鞍式、抱合式绳卡需用数量，个 P钢丝绳上所受综合计算荷载，kN T栓紧绳卡螺帽时，螺栓所受的力，N f1钢丝绳与钢丝绳的摩擦系数，f1=0.4 f2钢丝绳与绳卡夹箍的摩擦系数，f2=0.2 n2骑马式绳卡需用数量 K折减系数，K=3,4、工字钢、型钢计算,5、螺栓、铆钉计算,工程实例：吊架的搭设需满足施工的需要和保证作业人员的安全。因此搭设吊架前需对其所需的受力材料进行验算： 1、构造 （吊架布置及施工示意图附后） 2、荷载 吊架钢绳承担荷载有：钢绳自重、型钢、竹

15、跳板、钢管、施工人员及小型设备、工具等荷载。（钢绳直径采用=16mm，型钢采用16b型槽钢，也可用钢管代替槽钢） 钢绳自重：N1=0.9753.529.8=0.7KN 型钢荷载：N2=1219.7529.8=2.3KN 施工人员及小型设备、工具荷载：N3=5.4KN 竹跳板、钢管和扣件荷载：N4=3009.8=3KN 总荷载N5=N1+N2+N3+N4=11.4KN 每根钢绳承受荷载N6=11.42=5.7KN,3、钢绳受力计算 1）钢绳的破断拉力计算 钢绳破断拉力=公称抗拉强度钢丝绳直径2最小破断拉力系数 =14001620.82=294KN 2）钢绳的安全载重力计算 钢绳的安全载重力=钢绳

16、破断拉力安全载重系数 =2946=49KNN6=5.7KN 承载力满足要求。 4、型钢跨中挠度验算 型钢单位长度上的荷载标准值为：q=10.712=0.9KN/m F=5ql4(384EI)=50.912004（384210000116250000）=1.3mml/600=18mm 刚度满足要求。,三、自行式吊架 本自行式吊架采用N型万能杆件拼装。本吊架重点应解决在施工荷载作用下，竖杆（吊杆）具有足够刚度，因此，竖杆应4根16#和4#杆件拼成“ ”型；由于杆件长度为标准长度，竖杆（吊杆）需16#和4#杆件连接而成，为增强接头处的刚度，在接头处再拼接一根4#杆件；单个行走轮应能承受1.5t的荷载

17、。吊架长2.478米，宽2.478米。 2、吊架杆件数量统计 本次采用N型万能杆件，一个行走吊架需要的杆件号及杆件数量统计如下表,三、验算 1、抗倾覆验算 （1）以外侧行走轮为支点，倾覆力为吊篮自重+施工荷载+支点外侧杆件重；吊篮由4根4#杆、6根5#杆及10个结点板、活动护栏重量组成，除吊篮外支点外侧杆件有：6根4#杆、6根5#杆、2根16#杆及10个结点板。 G吊篮=10*16+6*22.4+8*20+10*26.3+30（临时护栏）=7.47KN G荷载=40（设备材料）+210（3人）=2.50 KN G外侧杆件=6*16+6*22.4+8*34+10*20=7.02KN 倾覆力=6.

18、51KN+2.50 KN+4.86KN=16.99 倾覆力距支点距离=0.7m 则倾覆力矩M倾=0.7*16.99=11.89KNm （2）抗倾覆力为支点内侧杆件自重+配重 支点内侧杆件自重=5*22.4+2*16=1.44KN 配重=G； 取安全系数为3，则M抗3M抗=35.67 即1.77*G+0.885*1.4435.67 KNm G19.43KN=1.943tc 如配重过大有困难，可将底部杆件加长，减小配重，提高安全系数。,2、杆件受力验算：（1）对c、d、e杆件，受力平衡图如下： d杆件受拉，截面积=11.5cm2, 荷载G=（吊篮自重+施工荷载+d杆自重）/2 632606 =（7.47+2.5+2.72）/2=6.345 KN 则其抗拉强度为=6.345KN/11.5 cm2 =5.52MPa允=12.3 MPa，能满足抗拉要求。 e杆件受压，截面积=11.5cm2，压力=G/sin(632606)=7.094 KN 则其抗压强度为=7.094KN/11.5 cm2 =6.17MPa允=3.9 MPa，不能满足要求。 将e杆件用2根杆件拼成“