边坡脚手架计算1716.docx

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边坡脚手架计算1716

第五节：

脚手架搭设方案

一、脚手架搭设要求：

1、原材料要求：

脚手架采用采用三排钢管脚手架，钢管类型为Φ48×3.0，钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、硬弯等缺陷；扣件应符合《钢管脚手架扣件》GB15831的规定，表面不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件在螺栓拧紧扭力矩达到65N·m时，不得发生破坏。

其余材料如竹跳板、密目网等均应符合相关标准。

2、脚手架搭设是该项目施工关健工序，属于高空作业，承重施工设备和作业人员，施工难度大。

沿坡面搭设双排操作脚手支架，采取分段流水搭设的方式。

3、搭设尺寸为：

立杆横向间距Lb为1.0m，纵距La为1.2m，大小横杆的步距为1.80m，内排架立杆距坡面距离取1.0m。

4、脚手架的底部立杆采用4m、6m的钢管错位设置，使钢管立杆的对接接头交错布置，错开距离不小于500mm；各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的1/3且不应在同步同跨内，以保证脚手架的整体性。

立杆应设置垫木，并设置纵横方向扫地杆，高度离底座20cm左右。

立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1／400。

5、大横杆在脚手架高度方向的间距0.9m，以便立网挂设，大横杆置于立杆内侧，小横杆设置在大横杆之上。

6、脚手板：

竹跳板铺设时要选用完好无损的竹跳板，发现有破损的及时更换。

脚手板的铺设应采用对接平铺或搭接铺设。

脚手板对接平铺时，接头处应设两根横向水平杆，脚手板外伸长度应取130mm~150mm，两块脚手板外伸长度的和不应大于300mm；脚手板搭接铺设时，接头应支在横向水平杆上，搭接长度不应小于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100mm。

作业层端部脚手板探头长度应取150mm，其板的两端均应固定于支承杆件上。

7、防护栏杆：

脚手架外侧设0.9m高的防护栏杆。

8、安全网：

脚手架外侧使用建设主管部门认证的合格绿色密目式安全网封闭，且将安全网固定在脚手架外立杆里侧。

选用18铅丝张挂安全网，要求严密、平整。

9、连墙杆：

脚手架的两端必须设置连墙件，垂直间距3.6m，水平间距4.5m（即二步三跨）。

拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在脚手架大小横杆接点处，连墙件用Φ16钢筋植筋与桩板挡墙拉结。

10、剪刀撑：

脚手架每个锚索钻机安装位置（每个桩）设置一道剪刀撑，并由底至顶连续设置。

每道剪刀撑宽度不小于4跨，且不小于6m，斜杆与地面的倾角在45°～60°之间。

按此要求，脚手架外侧实际为满设剪刀撑。

剪刀撑斜杆的接长采用搭接，搭接长度不小于1m，采用不少于2个旋转扣件固定。

剪刀撑斜杆用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线离主节点的距离小于150mm。

11、脚手架搭设大样如下图所示，总高度约18米：

二、脚手架计算：

（一）、参数信息

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度约18米；立杆的纵距为1.20米，立杆的横距为1.0米，大小横杆的步距为1.80米；连墙件按两步三跨设置。

内排架距离边坡长度为1.0米；小横杆在上，小横杆间距0.5米；

脚手架纵向每施工流水段搭设长度约为54米；

采用的钢管类型为Φ48×3；（由于重庆市场租赁公司进的新钢管壁厚为3mm。

多次周转及锈蚀，实际现场使用的钢管壁厚为2.8mm，计算时按实际壁厚2.8mm进行计算）。

横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为0.80kN；

连墙件采用两步三跨，竖向间距3.60米，水平间距3.60米，采用单扣件连接；

锚孔钻机重量约25kN，为确保安全，考虑1.5的动荷载系数，计算荷载为25*1.5=37.5kN，钻机作业层脚手架搭设平面如下图所示：

2.活荷载参数

锚索钻机集中活荷载标准值:

37.50kN；

人员及其他活荷载标准值：

按照规范4.2.4条取:

1.0kN/m2；

同时施工层数:

1层；

3.风荷载参数

本工程地处重庆，基本风压为0.40kN/m2；

风荷载高度变化系数按4.2.5条取μz为0.74，风荷载体型系数μs按表4.2.6及附录A.0.5取1.0*0.09=0.09；

脚手架计算中考虑风荷载作用；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m2）:

0.1336；（近似按双排脚手架查表A.0.1）

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m2）:

0.170；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

3；

脚手板类别:

竹串片脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆、木脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m2）:

0.033；

5.地基参数

地基土类型:

中等风化砂岩；地基承载力标准值16.1MPa；

立杆基础底面面积（m2）:

0.20×0.20=0.04；地面承截力调整系数:

1.00。

6.钢管计算参数

钢管类型根据（重庆市的实际情况）为Φ48×2.8，

截面惯性矩：

I=π（D14-D24）/64=π（484-42.44）/64=10.19cm4

截面抵抗矩：

W=π（D14-D24）/32D1=π（484-42.44）/（32*48）=4.25cm3

（二）、小横杆的计算:

小横杆在大横杆的上面。

钻机作业层小横杆间距取0.3米。

该搭设方式下，小横杆为两等跨连续梁，计算简图如下：

小横杆计算简图

1.强度计算：

小横杆的自重标准值:

P1=0.033kN/m；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350×1.0*0.3=0.087kN/m；

均布活荷载标准值:

Q=1*0.25=0.25kN/m；

均布荷载计算值:

q=1.2×0.033+1.2×0.087+1.4×0.25=0.494kN/m；

均布荷载下小横杆弯矩：

（查等截面等跨连续梁计算表）：

M1=0.070*ql2=0.070*0.494*1.02=0.036kN.m

集中荷载下小横杆弯矩：

钻机集中荷载至少作用于6根小横杆上，每根小横杆上共两个作用点，每个作用点的荷载为37.5/12=3.125kN（查等截面等跨连续梁计算表）：

M2=0.156*Fl=0.156*3.125*1.0=0.488kN.m

小横杆最大弯矩计算：

M=M1+M2=0.036+0.488=0.524kN.m

最大应力：

σ=Mqmax/W=0.524*10^6/4.25*1000=123.29N/mm2；

最大应力小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，满足要求！

2.挠度计算:

均布荷载下小横杆扰度：

（查等截面等跨连续梁计算表）：

w1=0.521*ql4/100EI=0.521*0.494*10004/（100*206000*10.19*10000）=0.123mm

集中荷载下小横杆扰度：

（查等截面等跨连续梁计算表）：

W2=0.911*Fl3/100EI=0.911*3.125*1000*10003/（100*206000*10.19*10000）=1.356mm；

最大挠度w=w1+w2=0.123+1.356=1.479mm；

小横杆的最大挠度1.479mm小于小横杆的最大容许挠度1000.0/150=6.7mm与10mm，满足要求！

（三）、大横杆的计算:

1、钻机荷载计算模型：

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,钻机荷载通过小横杆近似均匀分布于3根大横杆上，锚索钻机最不利荷载作用下，大横杆计算简图如下图所示（F为小横杆传递的集中荷载）：

当边跨不作用集中荷载时，跨中弯矩将增大，计算结果偏安全，计算过程只计算跨中荷载，如下图所示：

为计算简便，将集中荷载简化为均布荷载，如下图所示：

其余荷载均按只作用于中间跨考虑，并简化为均布荷载。

2.荷载值计算：

小横杆的自重标准值:

P1=0.033×1.0/0.3=0.11kN/m；

大横杆自重标准值：

P2=0.033kN/m

脚手板的荷载标准值:

P3=0.350×1.0=0.35kN/m；

钻机活荷载标准值:

Q1=3.125×4/3/1.2=3.47kN/m；

人员及其他活荷载标准值：

Q2=1×1kN/m

荷载设计值:

P=1.2×（0.11+0.35+0.033）+1.4×（3.47+1）=6.85kN/m；

大横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩：

M=0.075*ql2=0.075×6.85×1.22=0.74kN.m;

最大应力计算值σ==Mqmax/W=0.74*10^6/4.25/1000=174.12N/mm2

大横杆的最大应力计算值σ=174.12N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

挠度计算时，取荷载标准值:

P=0.11+0.35+0.033+3.47+1=4.96kN/m；

三跨连续梁均布荷载最大挠度计算公式如下:

V=0.677*ql4/100EI

=0.667*4.96*12004/（100*206000*10.19*10000）=3.27mm

大横杆的最大挠度3.27mm小于大横杆的最大容许挠度1200.0/150=8mm与10mm，满足要求！

（二）、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

钻机作用下，立杆受力分以下两种情况：

以上两种情况均可以近似的简化为6根立杆受力，其余荷载按两跨进行计算，其计算结果偏安全。

小横杆的自重标准值:

P1=0.033*2*7=0.46kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.350*2.0*2.4=1.68kN；

锚索钻机活荷载：

37.5kN；

人员及其他活荷载标准值:

Q=1*2.0*2.4=4.8kN；

荷载设计值:

q=1.2×（0.46+1.68）+1.4×（37.5+4.8）=61.8kN/m；

传递给单根立杆的荷载设计值为:

R=61.8/6=10.3kN；

采用双扣件连接，双扣件承载力为：

6.40*2=12.8kN

扣件抗滑承载力满足要求!

（五）、脚手架立杆荷载计算:

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载，因中间排立杆所受荷载最大，因此仅对中间排立杆进行计算。

计算中不考虑风荷载。

栏杆、挡脚手板、安全网等，因主要作用于外排立杆上，因此也不考虑。

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（kN），为0.1336kN

NG1=[0.1336+（1.0×2/2+1.50×2）×0.033/1.50]×18=3.99kN；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹串片脚手板（三层，其中顶层已考虑），标准值为0.35kN/m2

NG2=0.350×2*1.2×1.0=0.84kN；

通过扣件传递于立杆上的荷载设计值为：

NG3=10.3kN

立杆最大荷载设计值为：

N=1.2*（NG1+NG2）+NG3=3.99+0.84+10.3=15.13kN

（六）、立杆的稳定性计算:

不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=15.13kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.60cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》5.2.8得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.2.8，近似按照双排架进行计算：

μ=1.05；

计算长度,由公式lo=kμh确定：

l0=1.155*1.05*1.8=2.18m；

长细比Lo/i=2.18/1.6*100=136.25；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：

φ=0.367；

立杆净截面面积：

A=3.98cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.25cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

σ=15.13*1000/（0.367×398）=103.58N/mm2；

立杆稳定性计算σ=103.58N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

（二）、地基承载力计算:

1、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

Pk=Nk/A≤fg

式中：

Pk——立杆基础底面处的平均压力标准值（kPa）；

Nk——上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值（kN）；根据立杆轴向压力的计算结果，基础顶面的轴向力标准值为:

Nk=15.13kN

A——基础底面面积（m2）；A=0.01m2。

fg——地基承载力特征值（kPa）,根据地勘资料，土石方开挖后场地基本为中风化砂岩，地基承载力特征值保守取15MPa。

立杆基础底面的平均压力为：

Pk=Nk/A=15.13/0.01kN/m2=1.51N/mm2≤fg=15N/mm2。

地基承载力满足要求！

（三）、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值按照下式计算：

强度：

稳定性：

其中：

——连墙件应力值（N/mm2）；

Ac——连墙件的净截面面积（mm2）；

A——连墙件的毛截面面积（mm2）；

——连墙件轴向力设计值（N）；

——风荷载产生的连墙件轴向力设计值

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力。

按《规范》5.2.12条，双排架取3kN;

——连墙件的稳定系数，应根据连墙件长细比，按规范附录A表A.0.6取值；

f——连墙件钢材的强度设计值（N/mm2），按规范表5.1.6采用。

风荷载标准值

其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录D采用：

Wo=0.400kN/m2；

--风压高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）表7.2.1，风压高度变化系数取0.74.

--体型系数：

按表4.2.6及附录A.0.5取1.0*0.09=0.09；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.74×0.09×0.400=0.03kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2；

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×Wk×Aw=1.4×0.03×16.2=0.68kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=0.68+3=3.68kN；

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；

根据实际情况及其他不确定因素,保守取连墙件的计算长度为1.5m；由长细比l0/i=1500/16=62.5的结果查表得到φ=0.810

又：

A=3.98cm2；[f]=205.00N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.81×3.98×100×205×0.001=66.09kN；

Nl=3.68kN

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，实际单扣件抗滑承载力取值为6.40kN。

由以上计算得到连墙件轴向承载力设计值Nl=3.68kN，小于扣件的抗滑承载力6.40kN，满足要求！