满堂架承载力计算.doc

当前，对于超高、超重的满堂架，由于施工企业疏于管理，施工方案未经仔细设计计算，选用钢管与扣件材质不合格、搭设构造不符合施工规范和设计要求，结果造成整体坍塌的重大伤亡事故时有发生。本文从满堂的设计与计算这一角度重点分析一下可能引起坍塌的原因，并提出几点建议对策，供商讨。1.脚手架钢管材质问题建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）规定：钢管应采用国标直缝电焊钢管（GB/T13793）或低压流体输送用焊接钢管（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合国标碳素结构钢（GB/T700）中Q235-A级钢，外径为48mm的钢管，壁厚为3.5mm。当前市场上供应有一些脚手架管材，材质上存在不少问题，管材规格上漏洞也很大。设计要求规格483.5mm，规范允许管壁存度误差为-0.5mm，生产厂家就钻这误差的空子，直接生产483.0mm的管子，使钢管的轴向抗压强度下降了12%。注：钢管的轴向抗压强设计值按步距1.8m，计算长度按1.1151.5180=311.85cm计。2.扣件的质量问扣件式钢管脚手架和模板支架，所以能组合成一个整体的空间结构，以承受各类施工荷载和风载，关键全在钢管通过各类扣件将其组成整体，故扣件质量好坏直接关系到脚手架和满堂模架的安全。规范要求扣件应用可锻铸铁制作，材质应符合国标钢管脚手架扣件（GB15831-1995）的规定。建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）规定：一个直角扣件、旋转扣件（抗滑）的承载力设计值为8.0kN。据有关部门多年抽样检查发现，市场上供应的扣件质量合格率较低，一些小厂生产的扣件合格率甚至为0。这是一个很大的安全隐患。另外，一个扣件能否达到要求的设计值，还有一些不定因素，例如：（1）扣件螺栓拧紧扭力矩是否能满足40Nm，65Nm，以避免过松、过紧问题。（2）重复使用的扣件，如有裂缝、变形、滑丝、沙眼等现象，应废弃。（3）表面未经清理或理不干净，存在锈迹、水泥砂泥和泥土等影响扣件与钢管的握裹力。3梁下模架立柱布置3.1布置方案对于一般楼面结构的钢筋混凝土，在横向需用二根立柱抬一根梁，纵横向间距则根据计算需要予以加密，以梁截面为4001200为例。直接支承混凝土梁的水平短钢管所承受的外荷载；钢筋混凝土梁自重1.2=14.688kN/m梁底模和侧模重0.4+（1.2-0.12）0.31.2=0.922kN/m混凝土振捣荷载21.40.4=1.12kN/m当梁下立柱纵距为500mm时，梁下水平钢管的支座反力为：R=（14.688+0.922+1.12）0.5/2=4.183kN2,不允许横向间矩改为800mm，M=4.1832.0=0.8366kN.m抗变强度：0.8366106(5.08103)=164.7N/mm22,可以。3.3计算结果当板厚为12cm时，板下模板架立柱间距应不大于11m；混凝土4001200，才满足一个扣件抗滑承载力的要求。4.影响模架立柱稳定性因素4.1立柱所承受和荷载上述计算中均未计及满堂架及脚手架的荷载，计算立柱强度时，不能漏算。假定模架高15m，步距为1.8m，共9步，梁上立柱纵横间距离分别为0.50.8m，地上、中、下各设一层满铺脚手板，间距小10m。脚手架自重（包括立柱、纵横水平杆、剪刀撑、扣件、脚手板及施工活载等）合计为7.63kN.板传来荷载：0.717.236=5.065kN梁传来荷载：4.183kN共计：梁侧面一根立柱底部最大轴向压力N=7.63+5.065+4.183=16.878kN4.2立柱稳定性计算（1）立柱步距1.8m,其计算长度l0参照脚手架立柱取用：l0=1.155180=311.85cm=311.85/1.58=197.4=0.185总的允许轴向承载压力设计值N=0.185205489=18.55kN，大于实有轴向力N=16.878kN,可以。（2）如按JGJ130规范第5.6.2条的规定，计算长底l0=h+2a，h为步距取1.8m，a为立杆伸出顶层横向水平杆中心到模板支撑点的长底，取0.2m，则l0=1.8+20.2=2.2=220/1.58=139.2=0.352则总的允许轴向承载压力设计值NN=0.352205489=35.29Kn比按脚手架立柱计算得的N=18.55kN大了90%，故按此法计算安全度偏低。4.3影响立柱安全的几个问题（1）立柱计算中，切记不能忽视高架满堂脚手架的自重（包括脚手板及施工荷载），从上面计算看，它占总荷载16.87kN的7.63/16.87=45%。（2）满堂模板支架的高矮只是影响架体的自重，即高度增加几米或减少几米，不会直接导致其结构体系的变化。但满堂架搭设时，其立杆和剪刀撑的搭设是影响安全的关键，必须严格按设计要求施工。（3）步距大小直接影响立柱的稳定性，如上述计算中，当步距为1.8m时，其轴向承载力允许值N为18.55kN;当步距为2.0m时，l0=1.1551.5200=346.5cm,=219.3,=0.152,则轴向承载力允许值N降为15.24kN(降低17.8%)； 当步距变为2.5m时，l0=2501.151.5=433.13cm,=274.1.=0.0974则轴向承载力允许值降至9.76Kn（降低47.4%）因此步距不能随意加大，必须按施工组织设计确定的采用。（4）扫地杆不仅是把满堂架组成整体，从计算上看，它还是缩短第一步立杆计算长度的必要保证，如果立柱下部不设扫地杆，则该段立柱相当于“悬臂”，其计算长主要乘2，计算中即使不再考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，则l0=1.1552200=462cm，=294.4,=0.0856轴向承载力允许值为8.58kN(强底降低53.7%)，因此，扫地杆必须设置，万万不可忽视。（5）立柱接长，必须采用对接，而且上、下立柱必须紧密接触，以便能直接传递轴向力。因为对接扣件抗滑承载力设计值仅为3.20kN。远小于立柱本身承载力18.55kN。故上、下两段立柱不直接接触，是不安全的。（6）规范JGJ130对满堂模板支架设计荷载如施工荷载等的要求不够具体；脚手架反的铺设也无要求。本文从安全出发，考虑活载取一层2kN/m2，脚手架按上、中、下三层计，间距小于10m，利于施工人员安全。5.立柱基础在保证模板架稳定中的作用满堂模板支架立柱的基础往往不引起重视，如果基础出现较大的不均匀沉降，则直接危及整个支架的稳定以至倒塌。从上计算可知：梁下一根立柱最大垂直力N=16.878kN，板下一根立柱最大垂直力N=7.236kN,一般情况，立柱都置于经分层夯实的回填土上，回填土的地基承载力标准值取80kN/m2（即8t/,m2），按JGJ130规范计算，地基承载力调整系数取0.4。梁下立柱基础底面积A=16.878/（0.480）=0.5274m2,相当于0.73m0.73m.板下立柱基础底面积A=7.236/（0.480）=0.661m2，相当于0.48m0.48m。因而，按常规在立杆下垫木板或糟钢的做法是远远满足不了设计要求。本文认为最佳办法是在分层夯实的回填土上浇筑一层厚1020cm的C20砼地面。必要时视填土质地及上部荷载大小，适当配以810150200构造钢筋。同时在立柱下，再垫以木板，以保证良好接触及力的传递。6.超高、超重钢筋砼大梁模板支架设计中的问题6.1原则要求设大梁截面尺寸为5003000mm，梁顶标高28.0m，当采用扣件式钢筋脚手架组装成满堂架时，关键是要保证大梁传给立柱的集中力的作用点要设法直接设在立柱之中心，避免*扣件经偏心传给立柱，其有效措施可采用门式钢管脚手架的可调托座将大梁底模楞木（或小型槽钢）托住。6.2底模与楞木设计根据图3布置，进行梁的荷载计算，梁的线荷载设计值为q=49.64kN/m。梁底模用18mm厚胶合板，其支承楞木为50100mm，间距200mm。经计算，底模及楞木的抗变强度和挠度均满足设计标准的要求。6.3立柱设计单根立柱483.5mm横向间距为500mm，纵距为200mm，一根立柱所承受的的总轴向压力N=16.91kN，取立柱步距为1.5mm，计算长度l0=1.1551.5150=260cm，=165，=0.259，则立柱轴向力设计值：N=0.259205489=25.96kN实际轴力16.91kN，安全。6.4基础设计当地基为分层夯实的回填土，其承载力标准值取80kN/m2，调整系数k0=0.4，在每1m长范围脚手架荷载标准值为46.35kN,则基础底面积A=46.15/(0.480)=1.45m2，取11.5m。7.支撑体系来源:考试大满堂模板支架侧向稳定性，主要*其支撑来保证。JGJ130规范对满堂模板支架的支撑设置作如下规定：（1）满堂模板支架四边与中间每隔四排支架立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底至顶连续设置；（2）高于4m的模板支架，其两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。（3）每道剪刀撑跨越立杆的根数，不应小于4跨，且不小于6m，跨越立杆最多根数，当斜杆与立杆交角为45时，不多于7根；当为50不多于6根；当为60时，不多于5根。（4）剪刀撑斜杆的接长，采用搭接，搭接长不小于1m，应采用不小