扣件式钢管脚手架设计计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,扣件式钢管脚手架设计计算,周继忠,1,一、脚手架设计内容,1,、设置方案选择：脚手架类型、构架形式、尺寸、相应设置措施。,2,、承载力可靠性验算：构架结构、地基基础、其它支撑结构。,3,、安全使用措施：作业面防护、整架和作业区域防护、安全搭设、移动拆除措施、安全使用措施。,2,单立杆双排脚手架,3,双立杆脚手架,4,悬挑脚手架,5,悬挑脚手架,6,二、脚手架结构设计项目,1,、构架整体稳定性验算，可转化为立杆稳定性计算。,2,、单肢立杆稳定性计算。,3,、平杆抗弯和挠度计算。,4,、连墙杆强度、稳定性计算。,5,、抗倾覆验算。,6,、悬挂件、挑支撑、拉件计算。,7,三、结构设计采用方法,脚手架的承载力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计，对于计算构件的强度、稳定性与连接强度时，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,；按正常使用极限状态的要求验算变形，采用荷载短期效应组合的设计值。,8,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,脚手架立杆稳定,永久荷载,+,施工均布活荷载,永久荷载,+0.85,（施工均布活荷载,+,风荷载）,连墙件承载力计算,单排架，风荷载,+3kN,双排架，风荷载,+5kN,9,四、脚手架荷载计算,1,、恒载标准值：脚手架结构自重标准值,g,k,和构配件自重标准值,Q,p,；,2,、施工荷载标准值,Q,k,：作业层荷载乘以作业层数；,3,、风荷载标准值,:w,k,=0.7,s,z,w,0,s,风载体形系数；见下表。,z,风压高度系数；按现行国家标准,建筑结构荷载规范,（,GB50009-2001,的规定采用）,w,0,基本风压；按现行国家标准,建筑结构荷载规范,（,GB 50009-2001,的规定采用）；在基本风压等于或小于,0.35KN/m,2,的地区，对于仅有栏杆和挡脚板的敞开式脚手架，当每个连墙点覆盖的面积不大于,30m,2,，构造符合规范要求时，验算脚手架立杆的稳定性，可不考虑风荷载作用。,10,脚手架的风载体型系数,s,表,背靠建筑物的状况,全封闭,敞开、框架和开洞墙,脚手架状况,全封闭、半封闭,1.0,1.3,敞开,stw,注：,1,、,stw,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,（,GB 50009-2001,的规定采用）表,7.3.1,第,32,项和第,36,项的规定计算；,2,、,为挡风系数，,=1.2A,n,/A,w,，其中,A,n,为挡风面积；,A,w,为迎风面积。敞开式单、双排架的,值宜按,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范,JGJ 130-2001,附录,A,表,A-3,采用,。,11,敞开式单、双排扣件钢管（,48*3.5,）脚手架的挡风系数,步距,(m),纵距,(m),1.2,1.5,1.8,2.0,1.2,0.115,0.105,0.099,0.097,1.35,0.110,0.100,0.093,0.091,1.5,0.105,0.095,0.089,0.087,1.8,0.099,0.089,0.083,0.080,2.0,0.096,0.086,0.080,0.077,注：当采用,51*3,钢管时，表中系数乘以,1.06,。,12,密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算：,1,）密目式安全立网挡风系数,建筑施工安全检查标准,（,JGJ 59-99,）条文说明,3.0.7,条有关内容，,“,立网应该使用密目式安全网，其标准：每,10cm*10cm=100cm,2,的面积上，有,2000,个以上网目。,”,根据以上规定，若每目孔隙面积为,A,0,cm,，则密目式安全立网挡风系数为：,13,其中，,A,n1,为密目式安全立网在,100cm,2,内的挡风面积；（每目孔隙面积为,1.3mm,2,）,A,w1,为密目式安全立网在,100cm,2,内的迎风面积；,2,）敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为：,A,n2,为一步一纵距（跨）内钢管的总挡风面积。,3,）密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数：,14,五、纵向水平杆、横向水平杆计算,纵向水平杆、横向水平杆的抗弯强度,=M/Wf,M,弯矩设计值；,M=1.2M,Gk,+1.4M,Qk,W,截面模量；,f,钢材的抗弯设计值；,M,Gk,脚手架自重标准值产生的弯矩；,M,Qk,施工荷载标准值产生的弯矩；,挠度计算：,vv,纵向水平杆按三跨连续梁计算，横向水平杆按简支梁计算，双排架的横杆构造外伸长度,a=500,时，其计算长度,a,1,可取,300,。纵向或横向杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力,RR,c,，,R,c,扣件抗滑承载力设计值（直角扣、旋转扣为,8kN,、对接扣为,3.2kN,）；,R,纵向、横向杆传给立杆的竖向作用力设计值；,15,六、立杆计算,立杆的稳定性按下式计算,不组合风载时,N/,（,A,）,f,组合风载时,N/,（,A,）,+M,w,/Wf,N,计算立杆段的轴向力设计值；,轴向受压构件的稳定系数，由长细比,定，当,250,时，,=7320/,2,=,l,0,/i,l,0,计算长度，,l,0,=kh,k,计算长度附加系数，,1.155,考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按下表取；,h,立杆步距。,由风荷载设计值产生的立杆段弯矩,Mw,Mw=0.85*1.4M,wk,=0.85*1.4w,k,l,a,h,2,/10,16,脚手架立杆的计算长度系数,表,类别,立杆横距（,m,）,连墙件布置,二步三跨,三步三跨,双排架,1.05,1.05,1.70,1.30,1.55,1.75,1.55,1.60,1.80,单排架,1.50,1.80,2.00,M,wk,风荷载标准值产生的弯矩；,w,k,风荷载标准值，,l,a,立杆纵距。,计算立杆段的轴向力设计值,N,：,不组合风载时,N=1.2(N,G1k,+N,G2k,)+1.4N,Qk,组合风载时,N=1.2(N,G1k,+N,G2k,)+0.85*1.4N,Qk,N,G1k,脚手架结构自重标准值产生的轴力；,N,G2k,构配件自重标准值产生的轴力；,N,Qk,施工荷载标准值产生的轴力和。,17,当立杆采用单管时，敞开式、全封闭、半封闭脚手架的可搭设高度,H,S,，应按下式计算并取小值。,不组合风载时,:,H,S,=Af-,（,1.2N,G2k,+1.4N,Qk,）,/(1.2g,k,),组合风载时,:,H,S,=Af-1.2N,G2k,+0.85*1.4(N,Qk,+AM,wk,/W)/(1.2g,k,),式中,H,S,按稳定计算的搭设高度；,g,k,每米立杆承受的结构自重标准值（,kN/m,）。,当按上述计算的,H,S,等于或大于,26m,时，可按下式调整且不宜超过,50m,：,H=H,S,/,（,1+0.001H,S,）,H,脚手架搭设高度限值（,m,）。,18,七、连墙杆计算,连墙杆的轴力设计值,N,l,=N,lw,+N,0,N,lw,风载产生的连墙件轴向力设计值,N,0,连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴力（,kN,），单排取,3,，双排取,5,。,由风载产生的轴向力设计值,N,lw,=1.4w,k,A,w,A,w,每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。,19,八、立杆地基承载力计算,pf,g,p,立杆基础底面的平均压力，,p=N/A,；,N,上部结构传至基础面的轴力设计值；,A,基础底面积；,f,g,地基承载力设计值，,f,g,=k,c,f,gk,k,c,脚手架地基承载力调整系数；碎石土、砂土、回填土为,0.4,；粘土为,0.5;,岩石、砼为,1.0,；,f,gk,地基承载力标准值。,20,九、落地架计算实例,1,、纵杆抗弯强度及变形计算,例：设立杆纵距,L,a,=1.5m,，横距,L,b,=1.05m,，纵杆等间距设置，间距,S=L,b,/3=1.05/3=0.35m,，施工均布荷载标准值,Qk=3kN/m,2,，竹笆脚手架自重为,Qp=0.3kN/m,2,。,1,）抗弯强度验算：,作用在纵向水平杆永久线荷载标准值,q,k1,=0.30.35=0.105 kN/m,作用在纵向水平杆可变线荷载标准值,q,k2,=30.35=1.05 kN/m,作用在纵向水平杆永久线荷载设计值,q,1,=1.2 q,k1,=1.20.105=0.126 kN/m,作用在纵向水平杆可变线荷载设计值,q,2,=1.4 q,k2,=1.4 1.05=1.47 kN/m,最大弯矩,M,max,=0.1 q,1,L,a,2,+0.117 q,2,L,a,2,=0.1*0.126*1.5,2,+0.117*1.47*1.5,2,=0.42 kN.m,抗弯强度,N/mm,2,f,21,2),挠度计算,=,=2.2mmLa/150=10mm,22,2,、横杆及扣件抗滑计算,例：设立杆横距为,L,b,，纵距为,L,a,，计算外伸长度为,a,1,，纵杆间距为,S,，施工均布荷载标准值为,Q,k,，竹笆脚手板均布标准值为,Q,p,。,解：作用在纵杆上永久线荷载标准值,q,k1,=Q,p,S,作用在纵向水平杆可变线荷载标准值,q,k2,=Q,k,S,作用在纵向水平杆永久线荷载设计值,q,1,=1.2 q,k1,=1.2 Q,p,S,作用在纵向水平杆可变线荷载设计值,q,2,=1.4 q,k2,=1.4 Q,k,S,由纵杆传给横杆的集中力标准值：,F,k,=1.1q,k1,L,a,+1.2q,k2,L,a,=1.1Q,p,SL,a,+1.2Q,k,SL,a,=SL,a,(1.1Q,p,+1.2Q,k,),由纵杆传给横杆的集中力设计值：,F=1.1q,1,L,a,+1.2q,2,L,a,=1.1*1.2Q,p,SL,a,+1.2*1.4Q,k,SL,a,=SL,a,(1.1*1.2Q,p,+1.2*1.4Q,k,),23,1),抗弯强度,当纵杆两根时,:S=L,b,/3,最大弯矩,M=FL,b,/3,=M/W,当纵杆三根时,:S=L,b,/4,最大弯矩,M=FL,b,/2,=M/W,2),挠度计算,当纵杆两根时,:S=L,b,/3,当纵杆三根时,:S=L,b,/4,3),扣件抗滑计算,横向杆外伸端处纵向杆传给横向杆的集中力设计值,:,F,/,=1.1q,1,/,L,a,+1.2q,2,/,L,a,=1.1*1.2Q,p,L,a,a,1,/2+1.2*1.4Q,k,L,a,a,1,/2=0.5a,1,L,a,(1.1*1.2Q,p,+1.2*1.4Q,k,),当纵杆两根时,:S=L,b,/3,R=2F+F,/,(1+a,1,/L,b,),当纵杆三根时,:S=L,b,/4,R=2.5F+F,/,(1+a,1,/L,b,),24,3,、密目式安全立网全封闭双排脚手架整体稳定验算,例：已知立杆纵距,La=1.2m,，横距,Lb=1.05m,，步距,h=1.5m,，计算外伸长度,a,1,=0.3m,，钢管为,48*3.5mm,，,2,步,3,跨连墙布置，施工地区在基本风压为,0.45kN/m,2,大城市郊区（地面粗糙度为,B,类）,施工均布荷载标准值,(,一层操作层,)Q,k,=3kN/m,2,，脚手板自重标准值,0.3 kN/m,2,，铺设四层，,Q,p1,=4*0.3 kN/m,2,，栏杆、挡脚板自重标准值,Q,p2,=0.11 kN/m,，建筑结构为框架结构，用密目网全封闭脚手架，其挡风系数,=0.872,，密目网自重,Q,p3,=0.005kN/m,2,，脚手架高度：,H,S,=50m,，,H=48m,。,25,1,）分析立杆稳定计算部位,组合风荷载,N/,（,A,）,+M,w,/Wf,把,Mw=0.85*1.4M,wk,=0.85*1.4w,k,l,a,h,2,/10,w,k,=0.7,s,z,w,0,N=1.2(N,G1k,+N,G2k,)+0.85*1.4N,Qk,代入简化为：,1.2H,S,g,k,/(A)+0.85*1.4*0.7,s,z,w,0,l,a,h,2,/(10W)+1.2N,G2k,/(A)+,0.85*1.4N,Qk,/(A)f,令脚手架自重产生的轴压力,g=1.2H,S,g,k,/(A),风荷载产生的弯曲应力,:w=0.85*1.4*0.7,s,z,w,0,l,a,h,2,/(10W),用,s,=1.3=1.3*0.872=1.1336,代入上式,w=0.85*1.4*0.7,z,*1.1336*0.45*1.2*1.5,2,*10,6,/(10*5.08*10,3,)=22.6,z,根据分析计算立杆稳定验算最不利部位为脚手架底部。,26,2),验算长细比,=kh/i=1.155*1.5*150/1.58=164210,满足要求,。,3),计算立杆段轴压力设计值,N:,脚手架结构自重产生的轴力,N,G1k,=H,S,g,k,=50*0.1291=6.455kN,构配件自重标准值得产生的轴向力,N,G2k,=0.5(L,b,+a,1,)LaQ,p1,+Q,p2,L,a,+L,a,HQ,p3,=0.5(1.05+0.3)*1.2*4*0.3+0.11*1.2+1.2*48*0.005,=1.392kN,施工荷载标准值产生的轴向力总和,N,Qk,=0.5(L,b,+a,1,)LaQ,k,=0.5(1.05+0.3)*1.2*3=2.43kN,风荷载产生的弯曲应力,w=0.85*1.4*0.7,z,*1.1336*0.45*1.2*1.5,2,*10,6,/(10*5.08*10,3,),=22.6,z,27,4),立杆稳定验算,组合风荷载时,N=1.2(N,G1k,+N,G2k,)+0.85*1.4N,Qk,=1.2(6.455+1.392)+0.85*1.4*2.43,=12.31kN,N/,（,A,）,+M,w,/W=12.31*10,3,/(0.262*489)+22.6=96.08+22.6,=118.68N/mm,2,不组合风载时,N=1.2(N,G1k,+N,G2k,)+1.4N,Qk,=1.2(6.455+1.392)+1.4*2.43=12.82kN,N/,（,A,）,=12.82*10,3,/(0.262*489)=100.06N/mm,2,28,4,、密目网全封闭双排脚手架连墙件计算,例：已知密目网全封闭双排脚手架,其挡风系数,=0.871,，脚手架高,50m,，立杆纵距,La=1.2m,，步距,h=1.8m,，连墙件按,2,步,3,跨布置，建筑结构形式为框架结构，基本风压,0.45kN/m,2,，地面粗糙类别为,B,类，连墙见采用,48*3.5mm,。用扣件连接。,29,解：脚手架上水平风载标准值,w,k,=0.7,s,z,w,0,计算部位取,50m,处，地面粗糙度为,B,类，风压高度变化系数,z,=1.67,脚手架体形系数,s,=1.3 =1.3*0.871=1.1323,w,k,=0.7,s,z,w,0,=0.7*1.67*1.1323*0.45=0.60kN/m,2,连墙件的轴力,N,l,=N,lw,+N,0,=1.4w,k,A,w,+5=1.4*0.6*2*1.8*3*1.2+5=15.89kN,R,C,=8kN,N,l,=15.89Kn,R,C,单扣不满足要求,应采用双扣件。,连墙件稳定验算：,=l,H,/i=50/1.58=32=150,=0.912,，,N,l,/,（,A,）,=15.89*10,3,/(0.912*489)=35.63N/mm,2,满足要求。,30,十、挑脚手架计算,挑脚手架计算主要是指悬挑基础架的设计计算，基础架形式有斜撑钢管加吊杆、三角形钢架、下撑式挑梁钢架、下撑式空间钢架。,例：某工程标准层层高,3.3,，悬挑高度,14.4,，沿楼层周围隔,1.8m,设一榀桁架，桁架之间用大横杆连通并设剪刀撑。沿纵向取,1.8m,长,计算一个步架,1.8,高荷载，钢管,3.84kg/m,，扣件,1.5kg/,个，木脚手板,0.25kN/m,2,，安全网,0.005kN/m,2,，所挑范围允许一步架施工，每一步架上施工荷载,3kN/m,2,。,31,荷载计算,1,、钢管：,1,）双排立杆,1.8*2*0.0384=0.138kN,2),大横杆,1.8*4*0.0384=0.276kN,3),小横杆,1.6*1*0.0384=0.061kN,4),外排立杆剪刀撑,1.8*1*0.0384=0.098kN,5),附墙杆,1.5*1*0.0384=0.058kN,2,、扣件,6*0.015=0.09kN,3,、木脚手板,1.8*(1+0.4+0.2)*0.25=0.72kN(,包括挡脚板,),4,、安全网,1.8*1.8*0.005=0.016kN,5,、所挑高度范围内施工荷载,每根内立杆承受施工荷载 （,0.5+0.2,）*,1.8*3=3.78kN,每根外立杆承受施工荷载,0.5*1.8*3=2.7kN,32,6,、每根立杆承受全部荷载,内立杆,P,1,=1.2*11.656/2+1.4*3.78=12.286kN,外立杆,P,2,=1.2*11.656/2+1.4*2.7=10.774kN,l,0,=kh=1.155*1.5(1.7)1.8=3.12(3.534),=l,0,/i=312(353.4)/1.58=197(224),N/,（,A,）,=12286/(0.186*489)=135MPa,N/,（,A,）,=12286/(0.145*489)=189.96MPa,33,7,、挑架计算（三角形钢架）,300 1000,A P,1,P,2,R,AX,C,R,AY,3300,R,BX,B,R,BY,34,M,A,=0,0.3P,1,+1.3P,2,-3.3R,BX,=0,0.3*12.286+1.3*10.774-3.3R,BX,=0,R,BX,=5.36,X=0 R,BX,+R,AX,=0,R,AX,=-5.36,取,AC,段,令,M,C,=0,1.3R,AY,-1*P,1,=0,R,AY,=9.45,Y=0 R,BY,+R,AY,=P,1,+P,2,R,BY,=13.61,35,分析杆件内力，并选择截面。,N,BC,=14.63,M,AC,=0.3R,AY,=2.835,Q,AC,=2.836,钢管,f=205N/mm,2,，,E=2.06*10,5,36,十一、构造要求,1,、纵向水平杆构造 纵向水平杆宜设置在立杆内侧，长度不宜小于,3,跨；纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。采用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,；搭接长度不应小于,1m,，应等间距设置,3,个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于,100mm,，纵向水平杆设置在横向杆上时，应等间距布置，且间距不应大于,400mm,。,幻灯片,34,37,38,2,、横向水平杆的构造,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,a,不应大于,0.4,l,，且不应大于,500mm,；,3,、,脚手架必须设置纵、横向扫地杆。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。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。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,。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于,500mm,。,39,4,、,立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。,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,500mm,；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的,1/3,；搭接长度不应小于,1m,，应采用不少于,2,个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于,100mm,。立杆顶端宜高出女儿墙上皮,1m,，高出檐口上皮,1.5m,。,5,、连墙件的布置应符合下列规定：宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于,300mm,，,一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不大于,4m,（,2,步。）,40,6,、对高度在,24m,以下的单、双排脚手架，宜采用刚性连墙件与建筑物可靠连接，亦可采用拉筋和顶撑配合使用的附墙连接方式。严禁使用仅有拉筋的柔性连墙件。,7,、,对高度在,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。连墙件的构造必须采用可承受拉力和压力的构造。,8,、,高度在,24m,以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于,15m,；,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。,41,9,、,一字型、开口型双排脚手架的两端均必须设置横向斜撑，,中间宜每隔,6,跨设置一道。高度在,24m,以下的封闭型双排脚手架可不设置横向斜撑，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。,10,、,当脚手架基础下有设备基础、管沟时，在脚手架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。,11,、,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。,12,、立杆搭设应符合规定：,严禁将外径,48mm,与,51mm,的钢管混合使用。,42,13,、连墙件、剪刀撑、横向斜撑的搭设应符合规定：,剪刀撑、横向斜撑应随立杆、纵向杆和横向杆等同步搭设。,14,、,拆除脚手架时，应符合下列规定：,1,）拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业；,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。,15,、卸料时，,各配件严禁抛掷至地面。,16,、,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。,43,谢 谢,44,