扣件式钢管脚手架设计

扣件式钢管脚手架设计

收稿日期:2005204216

作者简介:张印玉(19622),女,1987年毕业于山西省电大工民建专业,工程师,山西第六建筑有限公司,山西太原　030024

张印玉

摘　要:从架体尺寸、架体构件方面,对脚手架的设计进行了介绍,从纵向水平杆计算、横向水平杆计算、立杆稳定性组合

风荷载计算等,详细探讨了扣件式钢管脚手架设计计算方法,以确保建筑施工现场安全。关键词:扣件式脚手架,架体构件,设计计算中图分类号:T U758文献标识码:A

　　目前,落地式钢管扣件脚手架是建筑施工现场重要的主体与

装修阶段的架体之一,所以架体方案的设计计算就显得尤为重要。J GG 13022001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范的颁布实施,对进一步促进安全管理,规范安全技术施工具有重要意义,特别是规范对脚手架的设计原则作了明确的规定:脚手架的承载能力,应按概率极限状态设计法的要求,利用分项系数设计表达式进行设计。使得脚手架设计在技术上有了一个提高,并且大大简化了计算程序。某八层底商办公楼,一、二层层高为4.5m ,4.2m ,三层以上为标准层层高为3.0m ,室外地坪标高-0.6m 。采用落地式双排扣件式钢管脚手架,试设计计算装修脚手架。

1　脚手架设计1.1　架体尺寸

立杆横距L b =800mm ,纵距L a =1500mm ,步距h =1800mm ,女儿墙顶标高27.3m ,连墙件按两步三跨设置,立杆底部采用50mm 厚木垫板,按规范6.3.6条立杆搭设高度为H =28.3m 。 1.2　架体构件

1)钢管截面特性(见表1)。

表1　钢管截面特性

外径壁厚

t

mm 截面

面积A /cm 2

惯性矩I z cm 4

截面模量

w cm 3

回转半径

i

cm 单位自重

g

kN ・m -1强度允许值

f

N ・mm -2弹性模量

E

N ・mm -248

3.5

4.

12.19 5.08

1.580.0384205

2.06×105

　　2)脚手架采用冲压钢板,其自重标准值q k 1=0.3kN/m 2,铺板

层数n 1=3(满铺),作业层数为n 2=2,靠近建筑物外端外伸部分铺设20cm 脚手板一块,作业层外侧设挡脚板一块,自重标准值为q k 2=0.11kN/m 2。

3)围挡材料采用100cm 2不少于2000目的安全网,沿架体全

高封闭,其自重标准值为q k 3=0.005kN/m 2,挡风系数为0.6。

2　设计计算

2.1　纵向水平杆计算

纵向水平杆按三跨连续梁计算,考虑活荷载与静荷载的最不利组合,计算参照《建筑施工手册》施工常用结构计算一节的相关混凝土龄期强度分别达到5MPa ,9MPa ,12MPa 后方可施工,并加强已浇好混凝土的养护。施工缝采用打毛处理,在混凝土浇筑前用水湿润,浇筑时先铺一层5cm 厚与混凝土成分相同的水泥砂浆。混凝土内外表面利用养生液养护,筒壁拆模后用铲刀清除筒壁外表面浮浆,上下模板接头缝及竖向缝用手提砂轮机打磨光滑,在混凝土表面均匀涂刷养生液进行封闭养护。

3)中心及标高控制:烟囱中心由激光铅直仪检测,基础施工时,在基础底板上定出烟囱中心(预埋铁件),在此中心点上安放激光铅直仪,并加工一个防护盒,随升平台中心设激光接收靶。检测时,铅直仪激光光斑在接收靶的方向和偏差值即为平台中心偏离的反方向和偏差值。根据此偏差值调整平台中心。标高用测距仪从烟囱外一点观测,每层钢平台预埋件标高处测量一次。

4)钢爬梯安装:随筒身施工同步进行,在筒壁内预埋爬梯暗榫,随外筒壁施工,暗榫露出一节安装一节,直至筒首。

5)特殊部位施工:电动翻模施工窗洞位置时,根据筒壁厚度加工两侧木模及上口底模,中间用剪刀撑加固,形成整体,并留出预埋件的位置。支模时先安装木模,然后支内外钢模,浇混凝土

时从预留洞两侧同时浇筑,以防模板发生位移。

6)筒首施工:烟囱翻模施工至50.6m 标高,50.6m 以上花饰采用胶木板根据筒壁花饰尺寸加工成特殊带凹槽的模板,在安装外侧钢模板时把胶木模板放在钢模板内侧并固定牢固,拆模后把木模拆下即可。大钟框架施工利用方木做成圆角并和钢模板固定,在施工框架上梁时,在梁底框架柱内侧预埋钢板,待框架柱拆模后,把相邻框架柱间埋件用槽钢焊成钢梁用来支承框架梁底模。

7)电动提升系统拆除:混凝土筒壁施工到顶后,即可对平台局部拆除,由于后期钢结构安装时还要用井架和小把杆做垂直运输,所以平台分两次拆除。首先拆除内外模板及操作架,余下部分在钢结构安装过程中穿插拆除。

8)拆除顺序:操作平台清理→拆内外模板→走道板拆除→拆外安全网→拆外操作架→拆内安全网→拆内吊平台→拆除平台铺板及辐射梁、钢圈→整体下放鼓圈及井架→放钢丝绳。参考文献:[1]G B J 78285,烟囱工程施工及验收规范[S].

E lectric over 2form construction technology of one chimney w ork

HUANG G u an 2ye 　SHEN Li 2ju an

Abstract :C ombined with one chimney w ork the electric over 2form system is elaborated.The installation and technological flow of this system is intro 2duced and discussed from assembling rein forcement ,concrete pouring ,height construction ,installation of steel ladder and other aspects.K ey w ords :chimney w ork ,electric over 2form ,electric control system

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201・第31卷第15期2005年8月　　　　　　　　　　山西建筑SH ANXI 　ARCHITECT URE

　　　　　　　　　　　　　　　　V ol.31N o.15Aug.　2005　　

内容,装修均布活荷载标准值q Qk =2kN/m 2。1)荷载计算。

静荷载P GK =0.192kN ,活荷载P QK =0.6kN 。

2)内力计算,考虑荷载最不利组合,此时跨中弯矩最大。M 1=0.339kN ・m 。

3)抗弯强度验算。

σ=M 1/W =66.73N/mm 2求。

4)挠度验算。

利用标准荷载进行组合计算,最不利组合形式如图1所示,此时边跨跨中挠度最大

。

　　υ=(1.146P GK +1.615P QK +0.667×0.0384)L a 3/100EI

=1.63mm 2.2　横向水平杆计算

按简支梁计算内力,考虑荷载均匀分布。

2.3　立杆稳定性按组合风荷载计算

1)风荷载标准值

根据基本风压ω0=0.6,风压高度系数μz 查风荷载规范,当H =5m 时,风压高度变化系数(B 类地区)μz =0.8,风压体型系数

按规范取1.3ψ,μs =1.3

ψ=1.3×0.0=0.1157(ψ查规范表A 23),ωk =0.7μz μs ω0=0.03kN/m 2

。

2)立杆段由风荷载设计值产生的弯矩M w

M w =0.85×1.4ωk L a h 2

/10=22.5N ・

m 。3)轴向受压构件稳定系数ψ

计算长度L 0=k μh =1.155×1.5×1.8=3.12m (k 取1.155,μ

查规范表5.3.3为1.50)。

立杆长细比λ=L 0/i =3.12/0.0158=197.5,查规范附录C 得ψ=0.185。

4)立杆段的轴向力设计值N

a.脚手架结构自重标准值产生的轴向力N G 1K 。N G 1K =H ×g k =28.3×0.1248=3.53kN (g k 查规范表A 21)。

b.构配件自重标准值产生的轴向力N G 2K ,每个立杆需要5个

直角扣件,17个旋转扣件,全封闭安全网。

N G 2K =5×g 扣1+17×g 扣2+L a ×H ×q k 3=5×13.2+17×14.6

+1.5×28.3×5=526.45N 。

c.施工荷载标准值产生的轴向力总和N ,内外立杆可按一纵距(跨)内施工荷载总和的1/2取值。

∑N

QK

=q QK ×L b ×L a /2=2000×

0.8×1.5×0.5=1200N ,N =1.2(N G 1K +N G 2K )+0.85×1.4

∑N

QK

=1.2×(3530+526.45)+0.85×1.4×1200=6295.74N 。d.验算立杆稳定性

N/ΨA +M w /W =6295.7/0.185×486+22.5/5.08=74.45N/mm 2立杆稳定性满足要求。

3　连墙件计算

1)连墙件的轴向力设计值N 1

当H =30m 时,μz =1.42,μs =0.71,ωk =0.7×1.42×0.71×0.6=0.4234kN 。

N 1w =1.4ωk A

ω=1.4×0.4234×2×1.8×3×1.5=9.6kN 。N 1=N 1w +N 0=9.6+5=14.6kN (N 0双排架按规范取5)。

2)连墙件稳定性验算

连墙件的计算长度L 0=L b =800mm

长细比λ=L 0/i =80/1.58=50.6,查规范附录C 表得Ψ=0.851。

N 1/ΨA =14600/0.851×4=35.1N/mm 23)连墙件扣件的抗滑承载力验算

每个连墙件由两个直角扣件连接,规范表5.1.7直角扣件(抗滑)承载力设计值R =8kN ,N 1=14.6kN 4　立杆地基承载力计算

立杆地基为回填土,按规范5.5.3取k c =0.4,f gk =0.25N/mm 2。

f g =k c f gk =0.4×0.25=0.1N/mm 2

。

立杆底木垫板长a =3.9m ,宽b =0.25m ,每根立杆的垫板

支撑面积为A 。

A =3.9×0.25/3=0.325m 2。

N =1.2Hg k +1.2N G 2k +1.4N Qk =1.2×28.3×0.1248×103+1.2×526.45+1.4×6295.74=13.68kN 。

立杆基础底面的平均压力为P :P =N/A =13680/0.325×106=0.04N/mm 25　结语

1)设计计算关键是选取计算单元,正确理解杆件受力分析情况。2)按照杆件受力分析,根据计算公式,代入相关数值。3)明

确计算步骤,做好荷载分析。4)虽然设计计算满足要求,但要保证安全,组成脚手架的各种材料必须符合现行国家标准和技术规范要求。5)脚手架施工前必须编制专项施工方案,确保按设计方案和规范要求进行搭设、使用、维护及拆除,任何改变架体尺寸和形状的,都必须经设计人员同意。参考文献:

[1]J G 13022001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

Design of fastener steel 2pile scaffold

ZH ANG Yin 2yu

Abstract :It introduces the design of scaffold from size and component of shelf ,researches the design calculation method of fastener steel 2pile scaffold from calculation of longitudinal level bar 、cross level bar 、stability of bar and load to ensure security in construction.K ey w ords :fastener scaffold ,component of shelf ,design calculation

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301・　　第31卷第15期2005年8月

　　　　　　　　　　　　　　　张印玉:扣件式钢管脚手架设计