≤12
≤20
6
水平杆、斜杆的钢管弯曲L≤6m
≤30
2)钢管上禁止打眼。
2、扣件
⑴扣件式钢管脚手架采用可锻铸铁制作的扣件,其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》(GB15831)规定;采用其它材料制作的扣件,应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。
⑵脚手架采用的扣件,在螺栓拧紧扭矩达6.5N.M时,不得发生破坏。
3、脚手板
脚手板采用由毛竹或楠竹制作的竹串片板,每块质量不宜大于30kg。
4、连墙件
连墙件的材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700)中Q235-A的规定。
经检验合格的构配件应按品种、规格分类,堆放整齐、平稳,堆放场地不得有积水。
应清除搭设场地杂物,平整搭设场地,并使排水畅通。
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,否则须采取加固措施。
三、落地架设计
(一)、设计计算
1、荷载计算:
由规范查得:
钢管重量为38.4N/M,脚手板自重150N/M2,施工荷载取2000N/M2,扣件自重13N/个,安全网自重130N/M2。
按最大纵距1.5m计算。
(1)脚手架自重产生的轴力:
内立杆:
NGK1=29.3×(23+1.5×13)+3×13×13=1632N
外立杆:
NGK1=1632N
(2)脚手架附件(脚手板、栏杆、踢脚杆、安全网等)产生的轴力:
内立杆:
NGK2=29.3×(1.5×2+0.5+1.5/2)×13+6×13×13=2932kN
外立杆:
NGK2=29.3×(1.5×2+0.5+1.5/2)×13+9×13×13+3.4*23*1.5
+2.3*2*3.6*29.3
=3354N
(3)脚手架施工荷载标准值产生的轴力(考虑四层):
内立杆:
NQK=1.5×0.4×2×2000=2400N
外立杆:
NQK=1.5×0.4×2×2000=2400N
⑷立杆地基承载力计算
P≤fg
式中p----立杆基础底面的平均压力,p=N/A;
N----上部结构传至基础顶面的轴向力设计值;
A----基础底面面积;
fg----地基承载力设计值,fg=kc.fgk=1850N
kc----地基承载力调整系数,对碎石土、砂土、回填土应取0.4,对粘土应取0.5;对岩石、砼应取1.0。
2、搭设高度计算
地面粗造为C类,基本风压W0=0.45KN/m2,立网网目尺寸为3.5cm×3.5cm,绳径3.2mm,自重0.01KN/m2
验算部位应根据风荷载产生弯曲压应力大小分析确定,故先计算风荷载产生压应为σw
⑴、σw计算
立网封闭的挡风系数及风荷载体型系数《建筑结构荷载规范》近似按以下方法计算
ξ=(3.5+3.5)×0.32/(3.5×3.5)×1.05=0.192
1.05为考虑筋绳的影响
μS=1.2×0.192=0.23
立网传给立柱的风荷载标准值(4-4)计算,计算风压高度系数μZ按表4-19中C类取值,当H=24m时,μz=1.25,当H=5m时,μz=0.54本设计最大搭设高度为24m,故取u2=1.25。
WK=0.7μzμSW0
其中μ2—风压高度系数
μS—脚手架风荷载体型系数
W0—基本风压
WK=0.7×1.25×0.23×0.45=0.09KN/m2
作用于立柱的风线荷载标准值:
qWK=WK·L=0.09×1.8=0.162KN/m
风荷载产生的弯矩按式4-33计算
MW=1.4qWK·h2/10
式中qWK——风线荷载标准值
WK——垂直于脚手架表面的风荷载标准值
L——脚手架的柱距
W——立柱截面的抵抗矩按表4-31采用
σW——风荷载对所计算立柱段产生的弯曲压应力,σW=MW/W
MW=1.4×0.162×1.82/10=0.073KN·m
在24m高度处立柱段风荷载产生弯曲压力为:
σW=MW/W=(0.073×106)/(5.08×103)=14.37N/mm2
在5m高度处立柱段风荷载产生弯曲压力为:
σW=14.37×(0.54/1.25)=6.21N/mm2
⑵、底层立柱段的轴心压力
脚手架结构自重、脚手板及施工荷载的轴心压力
①脚手架结构自重产生的轴心压力NGK由表4-38查得一个柱距范围内每米高脚手架结构产生的轴心标准值gk=0.134KN/m,则21m高的脚手架结构自重产生轴心压力标准值
NGK=H·gk=24×0.134=3.21KN
②脚手架活载产生的轴心压力
一层脚手架自重Qp=0.3KN/m2(除首层外),每1.8m设一道脚手架板,共十一层。
则NQ1K=0.5(lb+0.3)·l·∑Qp=0.5(1+0.3)×1.5×0.3×11=3.2KN
敞开式脚手的防护材料产生轴心压查表4-40得(L=1.5m)0.228KN
立网重量为0.01×1.5×24=0.36KN
∴NQ2K=0.228+0.36=0.588KN
二层同时操作,施工均布荷载QK2.03KN/m2查表4-41得施工荷载产生轴心压力:
NQ3K=4.86KN
根据公式(4-32),活荷产生轴心压力标准值为
NQiK=NQ1K+NQ2K+NQ3K
=3.2+0.588+4.86
=8.65KN
③计算立杆段的轴心压力值:
根据公式(4-31)计算
N=NGK×1.2/K1+NQiK
K1—高度调整系数,应按表(4-35采用)
K1=0.85
N=3.21×1.2/0.85+1.4×8.65=16.6KN
⑶、立柱稳定性验算
立网封闭时,立柱稳定应满足下式:
N/ψA+MW/W≤fc或N≤ψA(fc-σW)
φ——轴心压杆的稳定系数,根据所计算立柱段的比λ=μh/I
由表4-37查取
I——立柱截面的回转半径,应按表4-31查取i=1.58cm
μ——计算长度系数,应按表4-36采用M=1.5
h——所计算的立柱段的脚手架步距h=1.8m
∴λ=μh/i=1.5×1.8/1.58×10-2=170.8
按表4-37得:
φ=0.225
A—立柱截面积,应按表4-31采用,A=4.89cm2,fc=205N/mm2
ψA(fc-σW)
=0.225×4.89×102(205-14.37)×10-3
=20.97KN>N=16.63KN(满足)
⑷、最大允许搭设高度
φAfcw=0.225×4.89×102(205-14.37)=20.97KN
Hd=K·[(φAfcw-1.4NQiK)/1.2gK]
=0.85×[(20.97-1.4×8.65)/(1.2×0.134)]
=47m
⑸、结论
满足搭设要求。
3、连墙件计算
脚手架占建筑物的连接杆应按轴心受压杆计算
NH≦φAfc
式中:
NH—连墙件所受的水平力设计值
NH=HW+3.0KN
HW=风荷载产生的水平力设计值
HW=1.4WK·AW
AW——迎风面积等于连墙件的直与竖直与水平间距的乘积;
φ——轴心受压稳定系数,根据λH=LH/i按表4-37采用;
LH——连墙件的计算长度,应取连件两端固定连接点的距离LH=0.2
λH=0.2×1000/1.58×10=126.5mm
φ=0.417
∴φAfc=102×0.417×4.89×20.5=41.8KN
∴NH=1.4WK·AW+3.0
=1.4×0.106×3.6×4.5+3.0
=5.4
∴NH≤φAfc(满足)
四、钢挑架设计
在本工程中,采用悬挑钢梁,设置在四层的结构板、梁上,先在结构板、梁处预埋铁件,将槽钢与预埋件固定牢固。
上部脚手架采用扣件式双排钢管脚手架,立杆横距0.80m,纵距1.5m,里立杆离墙面距离0.3m,小横杆外端伸出大横杆外的距离为0.1m,大横杆间距0.45m,两端需设置剪力撑,剪刀撑按四步四跨设置。
每隔两层设置一道连墙杆,水平距离6m,即每5根立杆设一道。
挑梁按照立杆分布间距设置@1.5m,挑梁采用18A型工字钢,上拉杆采用钢缆。
(一)、设计计算
1、荷载计算:
由规范查得:
钢管重量为38.4N/M,脚手板自重150N/M2,施工荷载取2000N/M2,扣件自重13N/个,安全网自重130N/M2。
按最大纵距1.5m计算。
(1)脚手架自重产生的轴力:
内立杆:
NGK1=29.3×(23+1.5×13)+3×13×13=1632N
外立杆:
NGK1=1632N
(2)脚手架附件(脚手板、栏杆、踢脚杆、安全网等)产生的轴力:
内立杆:
NGK2=29.3×(1.5×2+0.5+1.5/2)×13+6×13×13=2932kN
外立杆:
NGK2=29.3×(1.5×2+0.5+1.5/2)×13+9×13×13+3.4*23*1.5
+2.3*2*3.6*29.3
=3354N
(3)脚手架施工荷载标准值产生的轴力(考虑四层):
内立杆:
NQK=1.5×0.4×2×2000=2400N
外立杆:
NQK=1.5×0.4×2×2000=2400N
(4)作用在挑梁上的集中荷载:
内立杆:
P内=1.2×(NGK1+NGK2)+1.4×NQK
=1.2×(2139+3135.6)+1.4×2400=9.7KN
外立杆:
P外=1.2×(2139+4396)+1.4×2400=11.2KN
2、挑梁验算(按拉弯构件计算)
(1)截面性质:
A=12.74cm2,m=10kg/m,Ix=198.3cm4,ix=3.94cm,Wx=39.7cm3,f=215N/mm2
(2)受力计算:
Mmax=215*39.7=8.54kN·m
Ra=8.54/2.9=2.94kN
а=artan(3/1.1)=59.04°
∵Mb=0
9.7*1+11.2*1.8=Ra*2.9+Rd*sinа*1.8
29.86=2.9Ra+1.543Rd
Rd=-1.88Ra+19.35
=-1.88*2.94+19.35
=13.83kN
则斜拉索轴力N=13.83KN
最大弯矩(支座处)为:
Mmax=8.54kN·m
最大剪力(支座处):
Vmax=RB=9.22KN
(3)验算:
强度验算:
Mmax/(rx*wx)=8.54*103/(1.05*39.7)
=204N/mm2剪应力验算:
τ=Vmax/(I*tw)=9.22*103/(100*8.5)=10.85N/mm23、上拉索计算
轴力N=13.83KN查表采用14钢缆。
绳卡计算(螺栓直径9.5mm):
选用3组。
拉环计算:
选用20钢筋拉环梁内预埋,
F=2×314×210/1000=131.88KN>13.83KN
焊缝长度:
he≥131.88×1000/(2×0.7×8×160)=73.6mm,取100mm
4、预埋件计算:
(1)预埋件直接浇入梁的砼,一边深入砼25cm以上。
(2)预埋件埋入板或梁时,应与板或梁的受力钢筋焊接,焊接长度大于10cm。
5、脚手架钢缆吊着的梁的配筋验算
选取最小梁作为验算。
三层结构梁250*400(最小梁),梁跨度为:
3.9m,梁断面为250×400,配筋下层316,砼等级为C30,钢筋为II级钢筋,fy=300N/mm2为安全起见fc取75%强度,As=603.3mm2。
楼板重(按单向板计算):
q1=0.12×0.9×25=2.7KN/m
梁自重:
q2=0.25×0.4×25=2.5KN/m
板面活载:
q3=2×0.9=1.8KN/m
∴均布荷载为q=1.2×(2.7+2.5)+1.4×1.8=8.76KN/m
加给梁的集中荷载为P=Vmax=13.83*sinа=11.86KN
跨中最大弯矩:
Mmax=1/8ql2+p(l/4-a)
=8.76*3.92/8+11.86*(3.9/4-0.45)
=22.88KN.m
下排受拉钢筋验算(梁上部受压,上排受压钢筋不验算):
αs=Mmax/(α1×fc×bho2)=22.88×106/(1.0×11.44×250×3752)
=0.057
γs=0.5×(1+√1-2*αs)=0.971
故As`=Mmax/(γs×ho×fy)=22.88×106/(0.971×300×375)
=205.4<603.3mm2
能保证结构安全
6、上拉式悬挑脚手架立杆稳定验算
N=11.2KN
Mw=(0.85*1.4*0.5*1.5*1.82)/10=0.29kN·m
查得Ψ=0.174λ=204
∴N/(ΨA)+Mw/W=11200/(0.174*489)+29*104/5080
=188.7N/mm2>f=205N/mm2
∴立杆满足要求。
7、连墙件计算(采用2步3跨,竖向间距为3.6m,水平间距为3m)
Nl=1.4*0.5*3.6*3+5=12.56Kn
12.56/(8*0.6)=2.6个
∴扣件要采用三个重叠。
(或是增加抱柱子的连墙件)
五、搭设
1、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两步
2、每搭完一步脚手架后,应校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。
底座安放应符合下列规定:
⑴底座、垫板均应准确地放在定位线上;
⑵垫板宜采用长度不小于2跨、厚度不小于500mm的木垫板,也可采用槽钢。
3、立杆搭设应符合下列规定:
⑴立杆垂直度偏差不得大于架高的1/200;
⑵立杆接长除顶层顶步可采用搭接外,其它各层各步接头必须采用对接扣件连接;相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内,且应符合下列规定:
①两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小于500MM;各接头中心至主接点的距离不宜大于步距的1/3;
②开始搭设立杆时,应每隔6跨设置一根抛撑,直至连墙件安装稳固后,方可根据情况拆除;
③当搭至有连墙件的构造点时,在搭设完该处的立杆、纵向水平杆、横向水平杆后,应立即设置连墙件;
④立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m,高出檐口上皮1.5m。
4、纵向水平杆搭设应符合下列规定:
⑴纵向水平杆宜设置在立杆内侧,其长度不宜小于3跨;
⑵纵向水平杆接长宜用对接扣件,也可采用搭接。
对接、搭接应符合下列规定:
1)纵向水平杆的对接扣件应交错布置各接头至最近主接点的距离不宜大于纵距的1/3。
2)搭接长度不应小于1M,应等间距设置3个旋转扣件固定,端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100MM。
3)纵向水平杆应作为横向水平杆的支座,用直角扣件固定在立杆上。
⑶在封闭型脚手架的同一步中,纵向水平杆应四周交圈,用直角扣件与内外角部立杆固定。
5、横向水平杆搭设应符合下列规定:
⑴主接点必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。
主接点处两个直角扣件的中心距不应大于150MM。
⑵作业层上非主节点处的横向水平杆,宜根据支承脚手板的需要等间距设置,最大间距不应大于纵距的1/2;
⑶双排脚手架横向水平杆的靠墙一端至装饰面的距离不应大于100MM。
5、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。
横向扫地杆也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。
6、作业层、斜道的栏杆和挡板的搭设应符合下列规定:
⑴栏杆和挡板均应搭设在外立杆的内侧;
⑵上栏杆的上皮高度应为1.2M;
⑶挡脚板高度不应小于180MM;
⑷中栏杆应居中设置。
7、脚手板的铺设应符合下列规定:
⑴脚手板应满铺、离开墙面120-150MM;
⑵脚手板的探头应用直径3.2MM的镀锌钢丝固定在支承杆件上;
⑶在拐角、斜道平台口处的脚手板,应与横向水平杆可靠连接,防止滑动;
⑷自顶层作业层的脚手板往下计,宜每隔12M满铺一层脚手板。
六、拆除
1、拆除脚手架前的准确备工作应符合下列规定:
⑴应全面检查脚手架的扣件连接、连墙件、支撑体系等是否符合构造要求;
⑵应根据检查结果补充完善施工组织设计中的拆除顺序和措施,经主管部门批准后方可实施;
⑶应清除脚手架上杂物及地面障碍物。
2、拆除脚手架时,应符合下列规定:
⑴拆除作业必须由上而下逐层进行,严禁上下同时作业;
⑵连墙件必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架;分段拆除高差不应大于2步,如高差大于步,应增设连墙件加固;
⑶当脚手架拆至下部最后一根长立杆的高度(约6.5m)时,应先在适当位置搭设临时抛撑加固后,再拆除连墙件;
⑷当脚手架采取分段、分立面拆除时,对不拆除的脚手架两端,应先加设连墙件及横向斜杆加固。
3、卸料时应符合下列规定:
⑴各构配件严禁抛至地面;
⑵运至地面的构配件应及时检查、整修与保养,并按品种、规格随时码堆存放。
七、安全管理
1、脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》(GB5036)等考核合格的专业架子工。
上岗人员应定期体检,合格方可持证上岗。
2、搭设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
3、脚手架的构配件质量与搭设质量,应按规定验收合格后方准使用。
4、作业层上的施工荷载应符合设计要求,不得超载。
不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土等到固定在脚手架上;严禁悬挂起重设备。
5、当有六级及六级以上大风和雾、雨雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。
6、脚手架使用中,应定期检查杆件的设置的连接,连墙件、支撑、门洞桁架等的构造是否符合要求;地基是否有积水,底座是否有松动,立杆是否悬空;扣件是否松动;脚手架的垂直度偏差;安全防护措施是否符合要求;是否超载。
7、在脚手架的使用期间严禁拆除主节点处的纵、横向水平杆、扫地杆及连墙件。
8、不得在脚手架基础及相邻处进行挖掘作业,否则应采取安全措施。
9、在脚手架上进行电、气焊作业时,必须有防火措施和专人看守。
10、搭拆脚手架时,地面应设围栏和警戒标志,并派专人看守,严禁非操作人员入内。