扣件式钢管脚手架设计实例解析

1、扣件式钢管脚手架设计实例解析1.前言根据?建筑施工平安检查标准?JGJ59-99对外脚手架的规定：提出逐步淘汰毛竹脚手架,积极推广扣件式钢管脚手架.?建筑施工扣件式钢管脚手架平安技术标准?JG130-2001对扣件式钢管脚手架的设计原那么和计算方法都作了规定.笔者将以该标准为依据,结合工程实例,系统地对扣件式钢管脚手架的设计计算和使用过程中应注意的有关事项,作一解析.2 .工程实例概况黄岩东河嘉苑商住楼13#楼,建筑面积为15000m2,三幢楼地下室全部连通,地下室呈L形,最高建筑物3#楼檐口高度为19.8m,1#楼.2#楼北侧脚手架和3#楼南侧脚手架搭设在地下室顶板上.3 .脚手架设计3.1

2、计算参数确实定1架体尺寸.立杆横距lb=800mm,纵距la=1500mm,步距h=1800mm.搭设高度21.3m取3#楼为计算对象,立杆底部垫设槽钢.2架体构件.见表3围档材料.采用2000目平安网,全高封闭,挡风系数0.6,自重标准值5N/m20.35kN/m24脚手板.采用竹篾板,层层满铺,其自重标准值3kN/m26根本风压.台州地区根本风压为30=0.55kN/m2,风压高度变化系数z=1.31,脚手架风荷载体型系数as=0.11573.2横向、纵向水平杆计算式中的M弯矩设计值,按M=1.2MGK为施工荷载标准值产生的弯矩.W载面模量.f钢材的抗弯强度设计值,f=205N/mm21横

3、向水平杆的抗弯强度计算横向水平杆的内力按简支计算,计算跨度取立杆的横距lb=800mm,脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度a=300mm,a1=100mm.1永久荷载标准值gk包括每米立杆承受的2构自重标准值0.136kN/m纵距1.5m,步距1.8m,脚手板片重标准值0.35kN/m2和栏杆与挡板自重标准值0.14kN/m如图1740this.width=740border=undefined图1结构自重计算简图gk=0.136+0.35X1.2+0.14=0.696kN/mMA=1/2gka2=1/2X696X0.32=31.32Nm5施工活载.主体结构均布活荷载标准值MB=1/2gka2

4、1=1/2X696X0.12=3.48NmMA-MB=31.32-3.48=27.84NmMGK=gk/2lb/2-(MA-MB)/gkl2b-MA=696/2义0.8/2-(27.84/696义0.8)2-31.32=11.32Nm2施工均布活荷载标准值Qk=3kN/m2图2施工荷载计算简图MQK=Qkl2b/8=1/8X2250X0.82=180NmM=1.2MGk+1.4MQK=1.211.31+1.4义180=265.57Nm(T=M/W=265.57X103/5.08X103=52.28N/mm2考虑静载情况P=gk(lb+a-a1)/2lb=696X(0.8+0.3+0.1)X(0

5、.8+0.3-0.1)/(2X0.8)=522N图4静载布置情况考虑跨中和支座最大弯矩.740)this.width=740border=undefined图4静载状况下计算简图M1=0.175PlaMB=Mc=-0.15P/a考虑活荷载情况Q=1/2qklb=1/2X2250X0.8=900N按图5、6两种活载最不利位置考虑跨中最大弯矩.740)this.width=740border=undefined图5活载最不利状况计算简图740)this.width=740border=undefined图6活载最不利状况计算简图M1=0.213Qla按图7、8两种活荷载最不利位置考虑支座最大弯矩.

6、740)this.width=740border=undefined图7活载最不利状况计算支座弯矩740)this.width=740border=undefined图8活载最不利状况计算支座弯矩MB=MC=-0.175Qla根据以上情况分析,可知图4与图5或图6这种静载与活载最不利组合时M1跨中弯矩最大.MGK=0.175P/a=0.175X522X1.5=137.03NmM=1.2MGK+1.4MQK=1刈137.03+1.4X287.55=567.01Nm(r=M/W=567.0仅1000/5.08xi000=111.6N/mm2f=205N/mm2,纵向水平杆抗弯符合要求u86016/

7、241CX2.06X105X12.9X104+5X2250X8004/384X2.06105X12.19X104=0.57mmb/150=180/150=5.33mm所以横向水平杆的挠度满足要求.2纵向水平杆的挠度考虑静载情况图4u1=1.146Pl2a/100EI考虑活载情况图3u2=1.615XQl2a/100EI两种情况加,得u=u1+u2=1.146XPl3b/100EI+1.615XQl3a/100EI=l3b1.146P+1.615Q/100EI=15003X(1.146X522+1.615X900)/100X2.06X105X12.19X104=2.76lm/rm50=1500/

8、150=10mm所以纵向水平杆的挠度满足要求.RKRW中R为纵向水平杆传给立杆的竖杆作用力设计值,Rc为扣件抗滑承载力设计值,按标准表取Rc=8.00kN纵向水平杆与立杆连接时扣件受到的垂直作用力包括贴立杆的横向水平杆载F和M1在扣件处引起的与同向的最大剪力V之和.F=1.2P+1.4Q=1.2义522+1.4义900=1886.4N8kNV=1.2+0.65P+1.4X0.575Q=1.2X0.65X522+1.2X0.575X900=1131.66NR=F+V=1886.4+1131.66=3018.06N250时,按7320/人 2 计算.计算长度lo=k川式中k为计算长度附加系数,取k

9、=1.155;心为考虑脚手架整体因数的单杆计算长度系数,按标准用表取心=1.5h为立杆步距.lo=k仙=1.1551.8=3.12拉杆的长细比X=lo/1i为截面回转半径,查表得(|)48x3.5mrmj管i=1.58cm.人=10/1=3.12/0.0158=197.5,根据立杆长细比查得稳定系数为0.1853.3.4立杆段的轴向设计值N=1.2(NG1K+NG2K)+0.851.4ENQK(1)脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1k本工程脚手架共12步,实际脚手架高度H=12X1.8=21.6mNG1K=23.40.1734=3.745kN=3745N每个立杆段需要3个直接扣件,13个旋

10、转扣件,那么：NG2K=318.4+13X14.6=245N(3)施工荷载标准值产生的轴力总和内力汇NQK外立杆可按一纵距内施工荷载的总和的1/2取值ENQK=30000.8X1.5X1/2=1800NN=1.2(NG1K+NG2K)=0.851.4ENQK=1.2X(3745+245)+0.85X1.4X1800=6930N9地下室顶板验算示意图3.3.5验算立杆的稳定性N/4)A+Mw/W=6930/(0.185X486)+33.55X103/(5.08X103)=83.21N/mm2Vf=205N/mm2所以立杆稳定性满足要3.4地下室顶板验算取最大板块6.2X3.6m2)构配件自重标准

11、值产生的轴向力NG2k求.3.4.1根本参数1边界条件左端/下端/右端/上端：参见图92荷载：均布荷载设计值：q=7.310kN/m3几何参数：宽度：lx=3600mm长度：ly=6200mm板厚：h=200mm4材料特性：混凝土强度等级：C30钢筋等级：二级253.4.2计算结果：1弯距值：Mx=3.651kNmMy=1.237kNmMxo=-7.590kNmMyo=-5.410kNm（2）lx向配钢筋：计算面积：66.42mm2可选方案：12200（3）lx向配钢筋：计算面积：22.45mm2可选方案：12200设计实际选用#12150,满足要求.3.5连续梁验算3.5.1几何数据及材料特

12、性混凝土：C30主筋：二级25箍筋：一级7.31kN7.31kN3.5.2内力及配筋1内力包络图2截面内力及配筋0支座：弯矩6.51kN/m,荷载组合1剪力14.09kN,荷载组合1上钢筋：2M2,计算面积：216.00mm2下钢筋：212,计算面积：216.00mm2设计为420,满足要求1跨中：弯矩1.73kNm,荷载组合1剪力14.09kN,荷载组合1挠度0.38mm,裂缝0.02mm上钢筋：212,计算面积：216.00mm2下钢筋：212,计算面积：216.00mm2箍筋：650,设计为422,满足要求.1支座：弯矩1.03kN/m,荷载组合1剪力0.53kN,荷载组合1上钢筋：212,计算面积：216.00mm2下钢筋：212,计算面积：216.00mm2设计为420,满足要求.4.结束经实