1、.,1,扣件式鋼管腳手架計算要點 1、小橫桿計算：強度、剛度 2、大橫桿的計算 3、連接扣件的抗滑承載力計算 4、立桿的穩(wěn)定性計算 5、連墻件的強度、穩(wěn)定性和連接強度的計算 6、地基承載力計算 7、型鋼懸挑梁的計算,.,2,計算常用規(guī)范,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ 130-2011) 2001、網(wǎng)絡資料依據(jù) 建筑結(jié)構荷載規(guī)范(GB5009-2001) 鋼結(jié)構設計規(guī)范 (GB50017-2003),.,3,計算基礎知識之一 單位問題,N-mm單位制 (1m=1000mm) 質(zhì)量單位：噸（t），公斤（kg） kg（質(zhì)量）與N（力）之間的關系 F=mamX10（重力加速度g=9.8

2、m/s2） 故 1kgf=10N 1tf=10kN 例如：1、鋼管48.3X3.6的質(zhì)量為3.97kg/m，自重荷載標準值39.7N/m； 2、外墻裝飾腳手板上活荷載 2kN/m2,相當于200kgf/m2(兩、三個工人的體重/m2),.,4,計算基礎知識之二 荷載類型 永久荷載在結(jié)構使用期間，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計。如結(jié)構自重、預應力等。 鋼管自重標準值：1）橫桿計算時 39.7N/m(48.3X3.6) 不考慮配件自重 2）立桿計算時 :查表A.0.1 考慮扣件自重 ，不含欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)自重。 腳手板自重： 沖壓鋼板 0.3KN/m2 木、竹片腳手板 0.

3、35KN/m2 可變荷載在結(jié)構使用期間，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。如施工人員及設備材料重量、風荷載等。 結(jié)構施工用腳手架施工層均布荷載標準值：3KN/m2 裝飾裝修用腳手架施工層均布荷載標準值：2KN/m2 風荷載計算,.,5,計算基礎知識之三 分項系數(shù),以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法 荷載標準值荷載的基本代表值，為設計基準期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計分布的特征值（例如均值、眾值、中值或某個分位值。） 剛度計算 荷載設計值-荷載標準值乘以分項系數(shù) 強度計算 永久荷載分項系數(shù)：1.2 可變荷載分項系數(shù)：1.4 組合系數(shù)2個以上可變荷載時：0.9（風+均布活荷載）老規(guī)范0.8

4、5,.,6,風壓標準值計算 wk=zsw0 wk=.zsw0（w0取n=50的值） JGJ130-2001,wk風荷載標準值（kN/m2）； z風壓高度變化系數(shù)，應按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范GB50009規(guī)定采用； s腳手架風荷載體型系數(shù)，應按JGJ130-2011表4.2.6的規(guī)定采用； wo基本風壓值 （kN/m2），應按國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范GB50009-2001附表D.4的規(guī)定采用，取重現(xiàn)期n=10對應的風壓值。 鄭州: w0=0.3 KN/m2,計算基礎知識之四 風荷載,.,7,風壓高度變化系數(shù)z，按照現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范規(guī)定的值進行選取。我們在設計腳手架時，要注意此

5、值的取法， 按現(xiàn)行國家標準建筑結(jié)構荷載規(guī)范的要求，對于平坦或稍有起伏的地形，風壓高度變化系數(shù)應依據(jù)地面粗糙度類別進行選擇確定,.,8,.,9,z與地面粗糙度有關(A、B、C、D四類) 與計算腳手架的離地面高度有關 市區(qū)C類10m高處：0.74；30m高處：1.0；60m高處1.35 s 與背靠建筑物的封閉狀況有關（墻1.0、其它1.3） 與腳手架自身狀況有關（是否封閉、擋風系數(shù)大?。?鄭州市區(qū)C類、30高、框架結(jié)構、全封閉外掛密目安全網(wǎng) wk=zsw0=1.0X1.3X0.8X0.3=0.312kN/m2,.,10,計算基礎知識之五 鋼管（48.3X3.6）截面特性,.,11,計算要點之一 小

6、橫桿計算,小橫桿按照簡支梁進行強度(只算彎曲、不算剪切)和撓度計算,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層,.,12,.,13,小橫桿荷載,恒荷載計算： 小橫桿的自重標準值：q1=0.038kN/m 腳手板的荷載標準值： q2=0.3501.200/3=0.140kN/m,活荷載計算： 活荷載標準值：Q=3.01.2/3=1.200kN/m,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層,.,14,小橫桿荷載設計值及力學模型,荷載的設計值： q=1.20.038+1.20.140

7、+1.41.200=1.894kN/m 力學模型：,.,15,小橫桿力學模型說明,.,16,小橫桿力學模型說明,碗扣式腳手架承載能力提高約15%,.,17,簡支梁內(nèi)力圖結(jié)構力學求解器,彎矩圖 剪力圖 變形圖,.,18,小橫桿強度與撓度校核,彎曲應力 f =205 N/mm2 撓度 q標準值 E =2.06X105 N/mm2,.,19,為什么不計算鋼管的抗剪強度,.,20,1 作業(yè)層上非主節(jié)點處的橫向水平桿，宜根據(jù)支承腳手板的需要等間距設置，最大間距不應大于縱距的1/2； 2 當使用沖壓鋼腳手板、木腳手板、竹串片腳手板時，雙排腳手架的橫向水平桿兩端均應采用直角扣件固定在縱向水平桿上；單排腳手架

8、的橫向水平桿的一端應用直角扣件固定在縱向水平桿上，另一端應插入墻內(nèi)，插入長度不應小于180mm； 3 當使用竹笆腳手板時，雙排腳手架的橫向水平桿的兩端，應用直角扣件固定在立桿上；單排腳手架的橫向水平桿的一端，應用直角扣件固定在立桿上，另一端插入墻內(nèi)，插入長度不應小于180mm。 6.2.3 主節(jié)點處必須設置一根橫向水平桿，用直角扣件扣接且嚴禁拆除。（去掉了內(nèi)排架離墻距離的要求）,橫向水平桿的構造應符合下列規(guī)定：,.,21,計算要點之二 大橫桿計算,荷載： 小橫桿傳遞給大橫桿的荷載-集中力P設計值 即小橫桿的支座反力 : P =qlb/2 =1.894kN/mX1.05m/2 =0.994kN

9、大橫桿的自重-均布力q設計值 q=1.2X0.038kN/m=0.0456kN/m,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層,.,22,.,23,.,24,集中荷載P作用彎矩最大值（位置） 均布荷載q作用彎矩最大值（位置） （ l=la=1.2m）,.,25,強度滿足要求!,.,26,大橫桿撓度計算：（荷載標準值）,.,27,大橫桿撓度小于1200mm/150與10mm 剛度滿足要求!,.,28,大橫桿在上的情況 q1-腳手板及大橫桿自重 q2-活荷載,.,29,大橫桿的構造規(guī)定： 1 縱向水平桿應設置在立桿內(nèi)側(cè)，單根桿長度不應小于3

10、跨； 2 縱向水平桿接長應采用對接扣件連接或搭接，并應符合下列規(guī)定： 1）兩根相鄰縱向水平桿的接頭不應設置在同步或同跨內(nèi)；不同步或不同跨兩個相鄰接頭在水平方向錯開的距離不應小于500mm；各接頭中心至最近主節(jié)點的距離不應大于縱距的1/3,.,30,計算要點之三 扣件抗滑驗算,扣件的抗滑承載力按照下式計算 (規(guī)范5.2.5): R Rc Rc扣件抗滑承載力設計值,取8.0kN； R縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值； 本例即大橫桿的支座反力。 試驗表明： 當直角扣件的擰緊力矩達40-65N.m時單扣件抗滑承載力為8.0kN； 雙扣件，考慮受力不均勻，抗滑承載力取12.0kN。,.,31,

11、.,32,計算偏不安全！為什么？,.,33,較安全算法： 荷載計算：扣件覆蓋范圍內(nèi)的橫桿及腳手板自重、活荷載 大橫桿的自重標準值：P1=0.0381.200=0.046kN 小橫桿的自重標準值：P1=0.0381.053/2=0.060kN 腳手板的荷載標準值：P2=0.3501.051.200/2=0.220kN 活荷載標準值： Q=3.0001.0501.200/2=1.890kN 荷載的設計值： R=1.2(0.046+0.06)+1.20.220+1.41.890=3.0kN 扣件抗滑驗算滿足要求!,.,34,計算要點之四 立桿穩(wěn)定性驗算,計算方法力求簡單、正確、可靠。 整體穩(wěn)定、單桿

12、局部穩(wěn)定合并為一個公式。 計算部位：最底層立桿,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,.,35,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,.,36,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,.,37,值的說明,計算長度系數(shù)值是反映腳手架各桿件對立桿的約束作用。 采用了中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院1964年1965年和1986年1988年、哈爾濱工業(yè)大學土木工程學院于1988年

13、1989年分別進行原型腳手架整體穩(wěn)定性試驗所取得的科研成果，其值在1.52.0之間。 綜合了影響腳手架整體失穩(wěn)的各種因素：連墻件、剪刀撐 當然也包含了立桿偏心受荷（初偏心e=53mm）的實際工況。,.,38,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,.,39,NG1k-架體自重，查表。 含：立桿、橫桿、剪刀撐、扣件重量。 NG2k-構、配件自重， 含：腳手板、欄桿、擋腳板、安全網(wǎng)重量。標準值可查表4.2.1-1、2。 木腳手板: 0.35kN/m2 欄桿、木擋腳板： 0.17kN/m2 安全網(wǎng)： 0.01kN/m2,例：48

14、*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,.,40,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層 兩步三跨,NG1k = 0.1336kN/m49m=6.5464kN NG2k = NG2腳手板+ NG2欄桿、擋腳+ NG2安全網(wǎng) = 0.3502層1.2(1.05+0.3)/2+0.171.22層/2 +0.011.20049 =0.567+0.204+0.588 =1.359kN NGk= NG1k + NG2k =6.5464+1.359 =7.9kN,.,41,活荷載標

15、準值 NQk1 = 5kN/m21.2m1.05m/2 =3.15kN 風壓標準值 wk=0.312kN/m2 風壓引起立桿彎矩標準值，公式5.2.9,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,.,42,立桿穩(wěn)定系數(shù),例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,l0=kuh=1.155X1.5X1.5=2.6m,計算長度系數(shù)，查表5.2.8,=l0/i=2600/15.9=164=210,穩(wěn)定系數(shù) =0.262 查表A.0.6,.,43,無風工況立桿穩(wěn)定核算

16、,驗算通過！,.,44,0.9 組合系數(shù) 驗算通過！,有風工況立桿穩(wěn)定核算,.,45,連墻件受力： 1、迎風面上的風力 Nlw=1.4WkAW 2、腳手架平面外變形所產(chǎn)生的連墻件軸力 N0= 3kN （單排2kN） 驗算內(nèi)容： 1、強度 2、穩(wěn)定 Ac-凈截面（孔、螺紋等）,計算要點之五 連墻件驗算,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,.,46,.,47,.,48,.,49,連墻件穩(wěn)定系數(shù),例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,=l/i=500/

17、15.9=31.4,穩(wěn)定系數(shù) =0.914 查表A.0.6,.,50,連墻件穩(wěn)定核算、連接驗算,穩(wěn)定驗算通過！ Nl=7717N =7.7kN Rc=8kN 連接扣件抗滑驗算通過！(若不通過，增加扣件),.,51,連墻件的說明,采用形式：扣件式連接、焊接，螺栓連接等，最常用的扣件式連接方式。 注意兩個問題。 1 限制連墻件偏離主節(jié)點的最大距離300mm 只有連墻件在主節(jié)點附近方能有效地阻止腳手架發(fā)生橫向彎曲失穩(wěn)或傾覆，若遠離主節(jié)點設置連墻件，因立桿的抗彎剛度較差，將會由于立桿產(chǎn)生局部彎曲，減弱甚至起不到約束腳手架橫向變形的作用。 實際工程中，許多連墻件設置在立桿步距的12附近，這對腳手架穩(wěn)定是

18、極為不利的。 2 第一步立柱所承受的軸向力最大，是保證腳手架穩(wěn)定性的控制桿件。在該處設連墻件，也就是增設了一個支座，這是從構造上保證腳手架立桿局部穩(wěn)定性的重要措施之一。,.,52,K-標準值（設計值安全） Nk-立桿軸向力13.89kN （取立桿穩(wěn)定計算時的設計值安全、方便） A-基礎地面面積（鋼墊板、木墊塊等） fg-地基承載能力（天然地基、回填土0.4）,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=49m，步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,計算要點之六 地基承載力計算,.,53,抗彎強度、整體穩(wěn)定性和撓度； 錨固件及其錨固連接的強度； 梁下建筑結(jié)構的承載能力驗算。

19、,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨,計算要點之七 懸挑鋼梁（不小于16工）計算,.,54,超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程,.,55,.,56,吊拉鋼索為安全儲備，按構造設置，不計入懸挑梁受力（變形大） 注意lc、lc1、 lc2 、lc3的取值與上圖中L1和L2的關系 L1=Lc1=100+1050+500+100=1750 L21.25L1 故Lc 1.25L1-300=1.25*1750-300=1887.5 取1900mm 注意L1 L2構造要求與老規(guī)范的區(qū)別（更嚴格）,例：48*3.5，

20、排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨 里立桿距墻500,.,57,荷載,N-立桿軸向力 13.89kN12kN（H49 H19） q-懸挑梁自重205.13N/m=0.20513kN/m,.,58,16工截面特性,.,59,例：48*3.5，排距l(xiāng)b=1.05，縱距l(xiāng)a=1.2，高度H=19m（總高60m），步距h=1.5m 兩個施工層、兩步三跨 里立桿距墻500,.,60,彎矩圖kN.m,.,61,剪力圖kN,.,62,型鋼懸挑梁的抗彎強度計算公式： 型鋼懸挑梁的整體穩(wěn)定性驗算公式：,.,63,懸挑梁整體穩(wěn)定系數(shù) b,y=

21、lc/iy=1750/18.9=931.750*2/250=0.014m 未通過！(設計值？標準值？) E=2.06X108kN/m2 I =1.13X107mm4=1.13X10-5m4 EI=2327.8kN.m2,.,66,懸挑梁構造要點 懸挑鋼梁前端應采用吊拉卸荷，吊拉卸荷的吊拉構件有剛性的，也有柔性的，如果使用鋼絲繩，其直徑不應小于14，使用預埋吊環(huán)其直徑不宜小于20（或計算確定），預埋吊環(huán)應使用HPB235級鋼筋制作。鋼絲繩卡不得少于3個。 懸挑鋼梁懸挑長度一般情況下不超過2m能滿足施工需要，但在工程結(jié)構局部有可能滿足不了使用要求，局部懸挑長度不宜超過3米。大懸挑另行專門設計及論證。 在建筑結(jié)構角部，鋼梁宜扇形布置（聯(lián)梁問題） ；如果結(jié)構角部鋼筋較多不能留洞，可采用設置預埋件焊接型鋼三角架等措施。 懸挑鋼梁支承點應設置在結(jié)構梁上，不得設置在外伸陽臺上或懸挑板上，否則應采取加固措施。 定位點可采用豎直焊接長0.2m、直徑25mm-30mm的鋼筋或短管等方式。,.,67,.,68,.