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毕业设计讲座,三、脚手架专项,高层建筑的外脚手架是高层主体和装饰施工的操作平台； 高层建筑外应搭设双排脚手架，以形成自承重体系，保证施工安全,但一般不超过50m。 脚手架01规范规定，单排脚手架不适用于下列情况： （1） 墙体厚度小于或等于180mm； （2） 建筑物高度超过24m； （3） 空斗砖墙、加气块墙等轻质墙体； （4） 砌筑砂浆强度等级小于或等于M1.0的砖墙。,一、扣件式钢管脚手架构造,1.扣件式钢管脚手架，多用48、51，壁厚3.5mm钢 管，绝大部分是冷弯薄壁型钢材；,连墙件2步3跨,内立杆纵距1500,外立杆1500,大横杆步距1500,小横杆，作业层水平间距750，非作业层1500,剪刀撑全高满跨布置,预制混凝土支座墩台,结构楼面,扫地杆,步矩,立杆,大横杆,剪刀撑,纵矩,2.立杆：又称站杆，纵距一般为1.2m，1.5m，1.8m，2m，2.1m。承受作业层、小横杆、大横杆、剪刀撑等传来的竖向荷载； 3.纵向水平杆（称大横杆）：上下相邻水平杆间距又称步距，一般为1.2m,1.35m,1.5m,1.8m,2m，步距要和楼层层高相匹配,水平杆承受其上的小横杆、脚手板、施工荷载； 4.横向水平杆（小横杆）：连接内外排和水平杆节点的杆件，作业层的小横杆托脚手板，并承受作业层施工荷载；,步矩,立杆,大横杆,剪刀撑,纵矩,5.剪刀撑：在脚手架立面上安装的“十”字型支撑。是提高脚手架系统整体稳定的加强构件。应在脚手架各立面上，延全高贯通布置； 6.扫地杆:扣接于脚手架紧底端的水平杆； 7.脚手板：铺设于作业层上的冲压钢脚手板或木脚手板。承受作业层上的人员和物料等施工荷载；,扫地杆,1300,500,3步3跨连墙杆,脚手架剖面图,步距,立杆横距,8.连墙件：用扣件将脚手架与主体结构拉结在一起的构件（钢管），有两步三跨布置和三步三跨布置，须在楼面上预埋钢管预埋件；连墙件保证脚手架系统和主体结构有效拉结； 9.抛撑：支撑于底层脚手架外排立杆节点和地面间的斜撑； 10.支座：支撑立杆的底座； 11.横向斜撑：在脚手架内外排间设置的斜向连接钢管，也起到提高架体的整体稳定的作用。,(a) 直角扣件 (b) 旋转扣件 (c) 对接扣件,12.扣件:有直角扣件、对接扣件、和旋转扣件。,设计步骤： （1）首先按照常规做法或经验设计脚手架构造，绘制构造图（包括材料，规格尺寸，拼装方法等）。 （2）计算各种脚手构件（立柱，大小横杆，连墙件等）的强度，刚度，稳定性是否满足要求。 （3）计算程序： 计算荷载求解内力强度刚度稳定验算。,计算依据： 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 建筑结构荷载规范 建筑施工手册 静力计算手册并相关教材和参考书。,脚手架设计计算例题,本例题介绍常用双排落地式钢管脚手架计算方法和构造； 主要依据： 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130-2001,1500,1500,脚手架立面图,例题.12层框架结构（高度=6+10*3+4 =40 ）双排落地钢管脚手架计算。 立面如图：,立杆,大横杆,剪刀撑,1500,扫地杆,例题.12层框架结构（高度=6+10*3+4 =40 ）双排落地钢管脚手架计算。 立面如图：,材料和构造： 立杆： 48*3.5钢管；纵距1500；横距1050；距墙500；步距1500； 大横杆： 48*3.5钢管； 小横杆： 48*3.5钢管；间距1500（作业层750） 剪刀撑： 48*3.5钢管；整体布置；45度。 连墙件： 48*3.5钢管；2步3跨（可靠连接楼板预埋件） 密目网封闭； 冲压钢脚手板； 扣件连接； 地基回填夯实；,主要计算内容： 大小横杆抗弯计算； 立杆稳定计算； 连墙件计算； 连接扣件抗滑移计算； 地基计算：,结构验算方法： 极限状态设计方法： 承载能力极限状态；正常使用极限状态。 采用分项系数设计表达式。 计算强度、稳定、连接强度，时采用荷载效应基本组合（分项系数为1.2；1.4）。 计算构件变形时采用荷载效应标准组合（分项系数为1.0）。,荷载： 永久荷载： 1、脚手架自重（立杆、横杆、扣件、连墙件等）； 2、配件自重：脚手板；挡脚板；安全网等； 可变荷载： 1、施工活荷载； 2、风荷载,1.05,横向水平杆的抗弯强度应按下式计算：,1.计算小横杆抗弯强度和挠度：,式中： M纵向、横向水平杆弯矩设计值，其值按下式计算： M=1.2MGk+1.4MQK 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； W截面模量，可查表； f钢材的抗弯强度设计值。,1500,750,750,750,大横杆,立杆,小横杆750,挡脚板,跳板,1050,小横杆受荷范围（单元宽度），等于小横杆间距750,小横杆受荷范围,小横杆受力简化为简支梁,某方向线荷载（均布荷载）= 面荷载与某方向垂直的计算单元宽度,（1）荷载计算： 1）永久荷载： （查规范脚手板0.3kN/） （说明：里外各一块挡脚板，其力直接作用于大横杆上，不考虑其作用。脚手板宽度0.23米，） （小横杆作业层间距750mm）,1.05,表5-6 脚手板自重标准值,q=0.3kN/m20.75m=0.225(kN/m),2）可变荷载：查规范施工活荷载2 kN/ 则,1.05,表5-9 施工均布活荷载标准值,3）弯矩设计值： M=1.2MGK+1.4MQK =1.2*(0.225*1.05*1.05/8)+1.4*(1.5*1.05*1.05/8) =0.037+0.289=0.326(kNm)=326000(Nmm),1.05,q=0.225(kN/M)（恒荷） q=1.5(kN/M)（活荷）,（2）强度验算：,式中：W查表5-4为5.08cm3。,表5-17 钢材的强度设计值与弹性模量(N/mm2),小横杆的强度满足要求。,表5-4 脚手架钢管的截面特性指标,（3）变形验算（用标准值）：,表5-19 受弯构件的容许挠度,计算挠度：,小横杆的变形满足要求,1.05,q=0.225(kN/m)（恒荷） q=1.5(kN/m)（活荷）,2.计算大横杆抗弯强度和挠度：,（按照3跨连续梁计算抗弯强度）,750,750,750,750,750,750,P,750,750,750,1500,1500,1500,1050,1）永久荷载：,（查得小横杆自重3.84kg/m, 重力=0.0384kN/m）,P=(0.225+0.0384)1.05/2+0.23kN/m20.75m0.3m=0.19kN,小横杆自重荷载,脚手板荷载,一侧的挡脚板荷载,2）可变荷载：,（按照3跨连续梁计算抗弯强度）,750,750,750,750,750,750,P,750,750,750,1500,1500,1500,1050,2.计算大横杆抗弯强度和挠度：,3）弯矩设计值：,查静力计算手册：最大弯矩=0.175PL,（按照3跨连续梁计算抗弯强度）,750,750,750,750,750,750,恒荷P=0.19kN,活荷P=0.788kN,（2）强度验算：,大横杆的强度满足要求。,（3）变形验算：,挠度系数查手册：f=1.146（PL3/100EI）,大横杆的变形满足要求。,P=0.19+0.788= 0.978 KN = 978 N,750,750,750,750,750,750,恒荷P=0.19kN,活荷P=0.788kN,RC：抗滑承载力设计值（直角扣件8kN) R：纵向、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值,恒荷0.19,活荷0.788,立杆,大横杆,3.连接扣件抗滑计算：,R=1.2*（0.65+1）*0.19+1.4*（0.65+1）*0.788 =376+1820（N） =2196（N) 8000N 满足条件,RRC,表5-18 扣件、底座的承载力设计值(kN),小横杆,（其中0.65是查手册支座剪力系数）,4. 立杆计算-稳定计算：,立杆的稳定性应按下列公式计算： 不组合风荷载时： 组合风荷载时：,轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比查表5-21取值； 长细比， 计算长度: k 计算长度附加系数，k=1.155； 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，表5-22;,式中：,不组合风荷载时， 组合风荷载时，,式中：N计算立杆段的轴向力设计值；,MW计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；,解： （1）脚手架自重轴向力NG1k NG1k=0.1394kN/m*40=5.576（kN)（查规范附录;查表5-5） （2）构配件自重NG2k ：（脚手板自重： 0.3kN/ ，钢管自重0.0384kN/m） NG2k：包括3层脚手板（2层作业，1层保护，每层4块脚手 板）， 一侧2块挡脚板；一侧2根栏杆；尼龙安全封闭网不计。 脚手板自重=0.3kN/*0.23m*4块*1.5m*3层/2=0.621（kN ) 挡脚板自重= 0.3kN/ *0.23m*1.5m*2块=0.207（kN ) 两根栏杆自重=0.0384 kN/m*1.5m*2根=0.115（kN ) NG2k=0.621+0.207+0.115=0.943 （kN ),稳定计算：,本题工程位于市中心，地面粗糙度c类，基本风压0.65，验算 底层立杆稳定性？（连墙杆2步3跨，采用2层装修作业,1层保护。）,两个作业层,一个安全保护层（防止上部物体坠落）,（护身）栏杆,栏杆,1.5,计算单元宽=1.5,仅研究计算外立杆,（4块脚手板平铺）,（3）施工荷载NQk ： NQk=2.0kN/*1.05m*1.5m*2层/2=3.15（ kN ) （4）风载产生弯矩Mw: 其中： ：查表5-10风压高度变化系数得1.13； ：查表取风载体形系数=1.3=1.3*0.095=0.124,表5-12 脚手架的风荷载体型系数s,净挡风面积An和轮廓面积Aw（迎风面积）的比值= 半封闭脚手架的挡风系数取=0.095（查表值。书157页）,则：,风载产生弯矩设计值：,（5）轴向力： 1）不组合风载： N=1.2（NG1k+ NG2k)+1.4 NQk =1.2*（5.576+0.943）+1.4*3.15 =12.23（kN) 2）组合风载： N=1.2（NG1k+ NG2k)+0.85*1.4*（ NQk+NWK) =1.2*(5.576+0.943)+0.85*1.4*3.15 =7.82+3.75=11.57kN （其中NWK=0）,（P153）,（6）轴心受压构件的稳定系数 ：,查表5-4得 i=1.58 则长细比 =260/1.58=164.5； 查表5-21，得,查表5-21，先求,其中：计算长度l0=kh =1.155*1.5*150=260（查得=1.5）,表5-22 脚手架立杆的计算长度系数,（7）验算立杆稳定性：,不组合风荷载时：,组合风荷载时：,立杆稳定满足,立杆稳定满足,解：本题覆盖面积Aw =2步3跨=1.5*2*1.5*3=13.5（） NlW=1.4*wk*Aw=1.4*0.064*13.5=1.2（kN） Nl = NlW+N0=1.2+5=6.2（kN） 连墙件采用同样钢管，长度因每个连接扣件抗滑力为8kN， 本工程设2米长钢管，单扣件连接。 6.2 kN 8 kN, 扣件抗滑移满足要求。,5.连墙件计算：,连墙件的轴向力设计值：,其中： ：风荷载产生轴力；,Aw：每个连墙件覆盖迎风面积；,N0：连墙件约束平面外变形产生轴力：单排3(kN)；双排5(kN),1050,500,1500,2步3跨连墙杆,脚手架剖面图,扣件连接,6.立杆地基承载力计算： 底座用200200的厚钢板支托。基土为粘性土。 查表5-23,基土承载力标准值选： fgk=680kN/m2. 则 fg=kCfgk=0.5680=340 kN/m2 （粘性土取0.5为调整系数） 土为高度压实挤密。施工时必须达到压实要求。 P=N/A=12.23/0.20.2=305.75kn/ m2fg=340 kN/m2 其中12.23是不考虑风荷载时的立杆传到支托上的轴向力。地基承载力满足要求。,表5-23 黏性土地基承载力标准值(kPa),注：N为标准贯入击数。,
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