落地脚手架.docx
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落地脚手架
一、工程概况
齐齐哈尔市公安局技术业务用房,位于齐齐哈尔市卜奎南大街西侧,黑龙江路南侧。
工程由办公楼主楼及两侧辅楼组成。
主楼高12层、两侧辅楼高5层、地下车库一层,总建筑面积60000m2,主楼高度52.20米(含机房女儿墙)、副楼高度为21.60米(女儿墙),自然地面为-2.00米左右。
东、西两侧辅楼采用落地式双排扣件钢管脚手架,搭设高度为2+21.6+1.2=24.8米。
主楼采用型钢悬挑双排扣件钢管脚手架,分三次悬挑:
第一次,2层~5层(4.5+3.8×3+1.2=17.1米);第二次,6层~9层(3.8×4+1.2=16.4米);第三次,10层~屋面层(3.8×2+4.2+4+1.2=17米)。
三、脚手架搭设方案
1、根据该工程现场实际情况及结构特点,按常规搭设落地式双排扣件钢管脚手架,搭设高度为24m。
双排脚手架采用直径Φ48壁厚3.2mm的钢管搭设,考虑到市场供应钢管质量参差不齐,在承载力计算过程中,钢管的截面指标按照壁厚3.2mm进行计算。
2、脚手架搭设尺寸选择
2.1步距h=1.8m,立杆纵距la=1.5m,立杆横距lb=1.05m,外立杆至墙距ld=1.40m,内立杆至墙距lc=0.35m。
2.2沿建筑物外围布置架体(详见附图),遇挑出阳台、外墙凸出物使得架体与建筑物距离过大时,在架体内侧增设立杆,保证架体与建筑物可靠拉结,并确保施工作业安全。
2.3连墙件布置采用两步三跨,竖向间距3.6m,水平间距4.5m;
3、纵向水平杆、横向水平杆搭设方法
3.1纵向水平杆设置在立杆的内侧,长度不小于3跨;纵向水平杆的连接扣件交错布置,两根相邻的纵向水平杆的接头避免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小于500mm,具体操作为:
第一跨纵向水平杆选用5.4m、3.6m、1.8m三种长度的钢管,从始端往末端依次排列,重复组合,其余均用6m钢管接长,杆件搭接长度不小于1m,等间距设置3个旋转扣件固定;双排脚手架内外水平杆错开一根长管。
各接头中心至最近的主结点的距离不大于纵距的1/3;主节点处设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除;
3.2脚手架的横向水平杆两段均采用直角扣件固定在纵向水平杆上。
4、立杆搭设方法
4.1立杆接长除顶层顶步外,其余各层各步接头均采用对接扣件连接;
4.2立杆上的对接扣件交错布置:
两根相邻立杆的接头避免设置在同步内,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小于500mm;各接头中心至主要点的距离不大于步距的1/3;具体操作为:
第一节立杆选用6m、4.5m、3m三种长度的钢管,从始端往末端依次排列,重复组合,上部均用6m钢管接长,对接扣件连接,双排脚手架内外立杆错开一根长管。
4.3脚手架根部设置纵、横向扫地杆;纵向扫地杆采用直角扣件固定在距离底座上皮不大于200mm处的立杆上;横向扫地杆亦采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上;
七、设计计算
1、计算项目
1.1纵向、横向水平杆受弯构件的强度计算;
1.2立杆的稳定性计算;
1.3连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;
1.4立杆地基承载力计算
2、钢管截面特性
外径
ø
壁厚
t
截面积
A
(cm2)
惯性矩
I
(cm4)
截面模量
W
(cm3)
回转半径
i
(cm)
每米长
质量
Kg/m
(mm)
48
3.2
4.50
11.35
4.73
1.59
3.84
48
3.5
4.89
12.19
5.08
1.58
3.84
48.3
3.6
5.06
12.71
5.26
1.59
3.97
在脚手架计算过程中,从安全角度出发,钢管截面特性取值按照壁厚3.2mm考虑。
3、荷载取值
3.1永久荷载标准值
每米立杆承受的结构自重标准值gk==0.1295kN/m(见脚手架规范表A.0.1)
木脚手板自重标准值0.35kN/m2
栏杆、挡脚板自重标准值0.17kN/m
吊挂的安全设施荷载及安全网0.01kN/m2
3.2可变荷载标准值
施工荷载标准值(装修脚手架)2.0kN/m2
风荷载标准值ωk=μz.μs.ωo
其中:
ωo——基本风压,齐齐哈尔地区取值0.35kN/m2(10年一遇)
μz——风压高度变化系数,查《建筑结构荷载规范》(GBJ9):
B类地区,脚手架最高处24m,查表得:
μz=1.42;
μs——脚手架风荷载体形系数,按规范表A.0.5规定采用,
查表计算得:
敞开式脚手架的挡风面积为An=1.5×1.8×0.09=0.243m2,
密目网的挡风系数取0.8(规范4.2.7),则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后,脚手架综合挡风面积为:
(1.5×1.8-0.243)×0.8+0.243=2.2m2
其综合挡风系数为∮=2.2/(1.5×1.8)=0.815
根据规范查表4.2.6,背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风荷载体型系数为1.3∮,即:
μs=1.3×0.815=1.06
ωk=μz.μs.ωo=1.42×1.06×0.35=0.527KN/㎡
4、荷载传递路线
5、纵向、横向水平杆的抗弯强度计算
荷载路径:
脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→立杆
σ=M/W≤f
M-弯矩设计值W-截面模量4.73cm3
f-抗弯强度设计值205N/mm2
弹性模量E=2.06×105N/mm2
纵向、横向水平杆弯矩设计值:
M=1.2MGK+1.4∑MQK
MGK-脚手板自重标准值产生的弯矩
MQK-施工荷载标准值产生的弯矩
5.1横向水平杆弯矩设计值计算
计算简图:
脚手板自重作用在横向水平杆上的线荷载标准值
gk=0.35kN/m2×1.5m=0.525kN/m
施工作用在横向水平杆上的线荷载标准值
qK=2.0kN/m2×1.5m=3.0kN/m
作用横向水平杆线荷载设计值
q=1.2×0.525+1.4×3.0=4.83kN/m
最大弯距:
Mmax=qL2/8=4.83×1.05×1.05÷8=0.666kN.m
或(跨中弯矩M=1.2MGK+1.4∑MQK
=1.2×0.125×0.525×1.052+1.4×0.125×3.0×1.052
=0.666kN.m)
σ=M/W=0.6660×106/4730=140.8N/mm2<f=205N/mm2
满足要求!
变形验算:
钢材弹性模量:
见规范表5.1.6,E=2.06×105N/mm2
钢管贯性矩见上表:
I=11.35cm4
容许挠度:
见规范表5.1.8,L/150与10mm
验算挠度:
ν=5qkL4/384EI
=5×(0.525+3)×10504/(384×2.06×105×11.35×104)
=2.39mm<1050/150
满足要求。
5.2纵向水平杆弯矩设计值计算
计算简图:
按照跨中有一根横向水平杆集中荷载P考虑(最不利情况)
P=(1.2×0.35×1.05×1.5/2+1.4×2.0×1.05×1.5/2)×0.5
=1.268KN(设计值)杆件自重可忽略不计。
跨中弯矩M=0.25×1.268×1.5
=0.476kN.m
σ=M/W=0.476×106/4730=100.5N/mm2<f=205N/mm2
满足要求!
挠度计算:
最大挠度考虑为三跨连续梁集中荷载作用下的挠度
Δmax=1.615×PL3/(100EI)
=1.615×1268×15003/(100×2.06×105×11.35×104)
=2.96mm<[Δ]=max{l/150=10mm,10mm}
满足要求!
5.3扣件抗滑承载力计算
纵向水平杆与立杆连接,其扣件的抗滑承载力应满足
R≤RC
纵向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值
R=(1.2×0.35×1.5×1.05+1.2×0.17×1.5+1.4×2×1.5×1.05)/2
=2.69kN<RC=8KN
满足要求!
6、脚手架立杆荷载计算
每米立杆承受的结构自重标准值gk==0.1295kN/m
木脚手板自重标准值0.35kN/m2
栏杆、挡脚板自重标准值0.17kN/m
吊挂的安全设施荷载及安全网0.01kN/m2
3.2可变荷载标准值
施工荷载标准值(装修脚手架)2.0kN/m2
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1295kN/m
NG1=[0.1295+(1.05×0/2)×0.035/1.80]×24.00=3.11kN;
(2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×1×1.5×(1.05+0.3)/2=0.367kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用竹夹板挡板,标准值为0.17kN/m
NG3=0.17×1×1.5/2=0.128kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:
0.01kN/m2
NG4=0.01×1.5×24=0.36kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=2.805kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值
NQ=2×1.05×1.5×1/2=1.575kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.9×1.4NQ=1.2×2.805+0.9×1.4×1.575=5.35kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×2.805+1.4×1.575=5.571kN;
7、按照单杆立杆校核立杆稳定性
7.1有关参数数值计算
a.风荷载标准值ωk=0.62KN/㎡
b.立杆计算长度lo
lo=kμh
=1.155×1.50×1.8
=2.772m
k-立杆计算长度附加系数(规范5.2.8)
μ-考虑架体整体稳定的单杆计算长度系数(规范表5.2.8)
h=步距
c.长细比λ
λ=lo/i
=2772/15.9
=174.34
i=回转半径1.59cm
d.轴心受压构件φ
根据长细比λ查表得出φ=0.232
e.计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩Mw
Mw=(0.9×1.4ωklah2)/10
=(0.9×1.4×0.62×1.5×1.82)/10
=0.38KN.m
6.4不组合风荷载时立杆稳定性计算
N/(φ.a)=5.57×103/(0.232×450)
=53.35N/mm2<f=205N/mm2
a=钢管截面积4.5cm2
满足要求!
6.5组合风荷载时立杆稳定性计算
N/(φ.a)+Mw/W
=5.35×103/(0.232×450)+0.38×106/(4.73×103)
=131.6N/mm2<205N/mm2
满足要求
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算
ωk=μz.μs.ωo=1.67×1.06×0.35=0.62KN/㎡
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2;
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=3.000kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×ωk×Aw=9.37kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=12.37kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·A·[f]
其中φ--轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l/i=350/15.9的结果查表得到φ=0.941(规范表A.0.6),l为内排架距离墙的长度;
A=4.5cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.941×4.5×10-4×205×103=86.807kN;
Nl=12.37连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=12.37小于双扣件的抗滑力12.8kN,满足要求!