教学设计-脚手架及垂直运输设施

1砌筑工程、装饰工程等施工过程采取什么做施工支架？2生活你见过那些脚手架？3脚手架施工时应考虑那些因素？4脚手架章节内容与注册考试的联系？项目六：脚手架及垂直运输设施任务一：脚手架系统设计与施工任务二：垂直运输系统1了解脚手架分类，组成和了解脚手架的设计计算；2掌握脚手架搭设要求和选择；3具备脚手架施工和质量检测的能力；能够解决脚手架施工中一般技术问题的能力；任务一：

脚手架及垂直运输系统脚手架是为砌筑工程、装饰工程等施工而搭设的堆放材料和工人施工作业用的临时结构架，它直接影响工程质量、施工安全和砌筑的劳动生产率。脚手架概述▲脚手架的基本要求●有适当的宽度（或面积）、步架高度、离墙距离，能满足工人操作、材料堆放和运输需要；●有足够的强度、刚度和稳定性，保证施工期间在各种荷载作用下，脚手架不变形、不倾斜不摇晃；●搭拆和搬运方便，能多次使用；●因地制宜，就地取材，尽量节约用料。一、外脚手架外脚手架是搭设在建筑物外帮（沿周边）的一种脚手架，可用于外墙砌筑，也可用于外墙装饰。常用的有多立杆式脚手架、门式脚手架等。外脚手架1、多立杆式脚手架多立杆式脚手架按所用材料分为木脚手架、竹脚手架和钢管脚手架。作为稳定的结构体系，多立杆式脚手架的主要构件有立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑、抛撑、连墙件等。立杆式脚手架的基本形式有单排、双排两种。多立杆式外脚手架纵向水平杆立杆横向水平杆竹篱板安全网多立杆式外脚手架纵向水平杆立杆横向水平杆脚手板剪刀撑▲扣件式钢管脚手架的构成：●钢管●扣件●底座●钢管应优先采用外径48mm、壁厚3.5mm的焊接钢管。用于立杆、纵向水平杆和剪刀撑斜杆的钢管长度宜为4.0～6.5m，用于横向水平杆的钢管长度宜为2.1~2.2m，●扣件为钢管之间的扣接连接件，其基本形式有三种：直角扣件，用于连接扣紧两根互相垂直交叉的钢管；回转扣件，用于连接扣紧两根平行或呈任意角度相交的钢管；对接扣件，用于钢管的对接接长。●底座是设于立杆底部的垫座，见下图。直角扣件对接扣件回转扣件对接扣件直角扣件★悬挑脚手架悬挑脚手架搭设过程——1、安装预埋件悬挑脚手架搭设过程——2、安装悬挑槽钢悬挑脚手架搭设过程——3、搭设立杆、横杆、挂安全网、设斜撑从内部看悬挑脚手架从外面看悬挑脚手架2、门式脚手架门式脚手架又称框组式脚手架、多功能门型脚手架，是目前国际上应用较为普遍的脚手架之一。它有很多用途，除用于搭设外脚手架，还可以用于搭设内脚手架、工作台和模板支架等。门式脚手架由门式框架（门架）、交叉支撑（剪刀撑）和水平梁架或脚手板构成基本单元，见图3－7。基本单元通过连接棒、锁臂连接并增加底座、垫板构成整片脚手架，如图3－8。组装式脚手架组装式脚手架组装式脚手架二、里脚手架里脚手架是搭设在建筑物内部地面或楼面上的脚手架，可用于结构层内的砌墙、内装饰等。由于要随施工进度频繁装拆、转移，所以里脚手架应轻便灵活、装拆方便。常用的里脚手架构造形式有折叠式、支柱式和门架式等。1、折叠式里脚手架图3－9所示为角钯制成的折叠式里脚手架，其搭设间距不超过2.0m（粉刷时不超过2.5m），可搭设两步，第一步为1m，第二步为1.65m。也可以用钢管或钢筋制成折叠式里脚手架。2、支柱式里脚手架支柱式里脚手架由支柱和横杆组成，上铺脚手板见图3—10、11。搭设间距：砌墙时不超过2.0m，粉刷时不超过2.5m。里脚手架——满堂脚手架三、碗扣式脚手架碗扣式脚手架是一种新型承插式钢管脚手架。脚手架独创了带齿碗扣接头，具有拼拆迅速省力，结构稳定可靠，配备完善，通用性强，承载力大，安全可靠，易于加工，不易丢失，便于管理，易于运输，应用广泛等特点。曾数次获国际及国内的各种嘉奖，是建设部2000年以前十项重点推广新技术之一。碗扣式钢管脚手架的杆配件按其用途可分为主构件、辅助构件、专用构件三类。碗扣式钢管脚手架碗扣式钢管脚手架——主构件碗扣式钢管脚手架三、悬吊式脚手架悬吊式脚手架也称为吊篮，主要用于建筑外墙施工和装修。它是将架子（吊篮）的悬挂点固定在建筑物顶部悬挑出来的结构上，通过设在每个架子上的简易提升机械和钢丝绳，使架子升降，以满足施工要求。吊篮一般分手动与电动两种，目前我国采用手动吊篮较多，而且都是在施工现场根据工程特点自行设计，并用扣件钢管组装而成，比电动吊篮经济实用。但用于高层建筑外墙面的维修、清扫时，采用电动吊篮（或擦窗机）则具有灵活、轻便、速度快的优点。★电动吊篮电动吊篮主要由工作吊篮、提升机构、绳轮系统、屋面支承系统及安全锁组成。电动吊篮扣件式钢管脚手架设计计算一、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。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。

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。

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

①永久荷载+施工均布活荷载

②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

四、脚手架荷载计算

1.恒载标准值：脚手架结构自重标准值gk和构配件自重标准值Qp；

2.施工荷载标准值Qk：作业层荷载乘以作业层数；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

σ=M/W≤f

M——弯矩设计值；M=1.2MGk+1.4ΣMQk

W——截面模量；

f——钢材的抗弯设计值；

MGk——脚手架自重标准值产生的弯矩；

MQk——施工荷载标准值产生的弯矩；

六、立杆计算

立杆的稳定性按下式计算不组合风载时N/（ψA）≤f

组合风载时N/（ψA）+Mw/W≤f

N——计算立杆段的轴向力设计值；

ψ——轴向受压构件的稳定系数，由长细比λ定，当λ＞250时，ψ=7320/λ2,λ=l0/i

i

——回转半径，按附录B表B取l0——计算长度，l0=kμh

k——计算长度附加系数，1.155

μ——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。

七、连墙杆计算

连墙杆的轴力设计值：Nl=Nlw+N0

Nlw——风载产生的连墙件轴向力设计值

N0——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

Nlw=1.4wkAw

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。

八、立杆地基承载力计算

p≤fg

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；

fg——地基承载力设计值，fg=kcfgk

kc——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；

fgk——地基承载力标准值。

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La=1.5m，横距Lb=1.05m，纵杆等间距设置，间距S=Lb/3=1.05/3=0.35m，施工均布荷载标准值Qk=3kN/m2，竹笆脚手架自重为Qp=0.3kN/m2。

1）抗弯强度验算：

作用在纵向水平杆永久线荷载标准值

qk1=0.3×0.35=0.105kN/m

作用在纵向水平杆可变线荷载标准值

qk2=3×0.35=1.05kN/m

作用在纵向水平杆永久线荷载设计值

q1=1.2qk1=1.2×0.105=0.126kN/m

作用在纵向水平杆可变线荷载设计值

q2=1.4qk2=1.4×1.05=1.47kN/m

最大弯矩Mmax=0.1q1La2+0.117q2La2

=0.1*0.126*1.52+0.117*1.47*1.52=0.42kN.m

抗弯强度N/mm2＜f2)挠度计算

===2.2mm<La/150=10mm

2)挠度计算当纵杆两根时:S=Lb/3当纵杆三根时:S=Lb/43)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=1.1q1La+1.2q2La=1.1*1.2QpLaa1/2+1.2*1.4QkLaa1/2=0.5a1La(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk)

当纵杆两根时:S=Lb/3R=2F+F/(1+a1/Lb)当纵杆三根时:S=Lb/4R=2.5F+F/(1+a1/Lb)十、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。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0.4l，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。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。）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。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。13、连墙件、剪刀撑、横向斜撑的搭