扣件式钢管脚手架设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,概述,随着建筑设计的多样化，目前的住宅建筑越来越多地采用了小高层。一般小高层建筑多为,11,15,层，建筑总高度约为,40,50,米左右，这就要求施工时的脚手外架必须搭设,40,50,米的高度。,小高层建筑的施工外脚手架可选择落地式和分段悬挑两种方式来,搭设，考虑到安全文明施工、外观、成本等因素，一般我们会选择采用,落地式扣件钢管脚手外架,。,概述随着建筑设计的多样化，目前的住宅建筑越来越多地采用了小高,1,概述,而如果考虑风荷载的影响，采用单管立杆的落地式扣件钢管脚手外架很难搭设到,40,50,米的高度，为了施工安全，这就必然会考虑部分立杆采用双管立杆，如上海地区在,高层建筑双排钢管脚手架施工规定,中就规定：（,1,）脚手外架整体高度在,30,米以下者，用单根立杆，立杆纵距,1.80,米。,概述而如果考虑风荷载的影响，采用单管立杆的落地式扣件钢管脚手,2,概述,（,2,）高度在,30,50,米者，立杆纵距仍用,1.80,米，自立杆顶部算起，往下,30,米用单根钢管，再往下到地面部分，里外立杆均要采用双根钢管，顺纵墙并列组成，并应用扣件紧固。,概述（2）高度在3050米者，立杆纵距仍用1.80米，自立,3,概述,（,3,）扣件联接的钢管脚手架高度在,30,50,米者，也可从地面到顶部用单根立杆，但要缩小立杆纵距：高度在,30,40,米者，立杆纵距,1.50,米；高度在,41,50,米者，立杆纵距,1.00,米。,概述（3）扣件联接的钢管脚手架高度在3050米者，也可从地,4,脚手架设计基本要求,二,.,脚手架的基本要求,1.,满足使用要求,2.,确保安全,3.,搭拆简单搬移方便,4.,尽量节约材料,并能多次周转使用,脚手架设计基本要求二. 脚手架的基本要求,5,扣件式钢管脚手架构成,三、扣件式钢管脚手架的构成,扣件式钢管外脚手架，是以标准的钢管作杆件（立杆、横杆、斜杆），以特制的扣件作连接件组装成脚手架骨架，铺放脚手板，并用支撑与防护构配件搭设而成的各种用途的脚手架。,扣件式钢管脚手架构成三、扣件式钢管脚手架的构成,6,扣件式钢管脚手架的构成,1、构配件,（1）钢管,脚手架钢管采用现行国家标准直缝电焊钢管（GB/T13793），其质量应符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。钢管规格为：,48,3.5,最大长度为：6.5米。质量：3.84kg/m。,扣件式钢管脚手架的构成1、构配件,7,扣件式钢管脚手架的构成,（,2,）扣件,要求扣件式钢管脚手架采用可锻铸铁制作，其材质应符合现行国家标准,钢管脚手架扣件,（,GB 15831,）的规定。（暂不推荐钢板冲压扣件）,扣件式钢管脚手架的构成（2）扣件,8,扣件式钢管脚手架的构成,（,3,）脚手板,钢、木、竹材料制作。质量不宜大于,30kg/,块,（,4,）连墙件,其质量应符合现行国家标准,碳素结构钢,（,GB/T700,）中,Q235-A,级钢的规定。,扣件式钢管脚手架的构成（3）脚手板,9,扣件式钢管脚手架的构成,2,、作业层,作业面的横向尺寸,脚手板的铺设,作业层安全设施,3.,横向传力结构,4.,纵向传力结构,扣件式钢管脚手架的构成2、作业层,10,扣件式钢管脚手架的构成,5.,支撑,:,纵向支撑,横向支撑,水平支撑,6.,联墙杆,7.,脚手架的基底,脚手架的地基,扫地杆,8.,脚手架安全防护措施,扣件式钢管脚手架的构成,11,扣件式钢管脚手架设计,1.,脚手架设计计算的基本思想,脚手架本身也是一种工程结构物,因此确定脚手架的构架设计也采用,建筑结构设计规范,规定的”以概率论为基础的极限状态设计方法”进行设计计算。,2.,脚手架结构的安全等级,三级,:,结构重要性系数取,0.9,扣件式钢管脚手架设计1.脚手架设计计算的基本思想,12,扣件式钢管脚手架设计,3.,脚手架构架结构设计计算内容,(1).,构架的整体稳定性计算,可转化为立杆的稳定性验算,(2),纵向、横向水平杆等受弯构件的强度、挠 度以及连接扣件的抗滑承载力计算,(3),连墙杆的强度和稳定性验算,(4),立杆地基承载力计算,扣件式钢管脚手架设计3. 脚手架构架结构设计计算内容,13,扣件式钢管脚手架设计计算,1,、纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下式计算,2,、纵向、横向水平杆的挠度应按下式计算,3,、纵向或横向水平杆与立杆连接时其扣件抗滑承载力,扣件式钢管脚手架设计计算1、纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下,14,扣件式钢管脚手架设计计算,4,、立杆稳定性计算,不组合风荷载时,组合风荷载时,扣件式钢管脚手架设计计算4、立杆稳定性计算,15,扣件式钢管脚手架设计计算,5,、连墙杆计算,（,1,）连墙杆的轴力设计值,式中： 连墙杆轴向力设计值（,KN,）,风荷载产生的连墙杆轴向力设计值,每个连墙杆的覆盖面积内脚手架外侧 面迎风面积,扣件式钢管脚手架设计计算5、连墙杆计算,16,扣件式钢管脚手架设计计算,6,、立杆地基承载力计算,式中： 立杆基础底面平均压力,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值,基础底面面积,地基承载力设计值,扣件式钢管脚手架设计计算6、立杆地基承载力计算,17,的取值,的取值,18,a,f,e,d,c,b,连墙杆,横向构架,立杆,小横杆,大横杆,水平风荷载,afedcb连墙杆横向构架立杆小横杆大横杆水平风荷载,19,扫地杆,大横杆,立杆,支垫,纵向构架,小横杆,扫地杆大横杆立杆支垫纵向构架小横杆,20,h,h,h,h,垂直荷载作用时横,向构架计算简图,hhhh垂直荷载作用时横,21,h,h,h,h,垂直荷载及,水平风荷载,作用时横向,构架计算简图,a,b,c,d,e,f,hhhh垂直荷载及abcdef,22,斜杆,扫地杆,大横杆,立杆,纵向构架计算简图,斜杆扫地杆大横杆立杆纵向构架计算简图,23,立杆计算长度分析,小横杆,立杆,连墙杆,整体失稳,l,0,=2h,弹簧刚度为零,(a),弹簧刚度不确定,(b),刚性,(c),l,0,=h,l,0,=h,=l,0,/i=1800/16=112.5,承载力计算值:N=48kN,=l,0,/i=3600/16=225,承载力计算值:N=15kN,立杆计算长度分析小横杆立杆连墙杆整体失稳l0=2h弹簧刚度为,24,荷载,1,、荷载分类,2,、荷载标准值,1),恒载标准值,2),施工活荷载标准值,3),风载标准值,3,、荷载组合,荷载1、荷载分类,25,荷载分类,1,、荷载分类：永久荷载（恒载），可变荷载（活荷载）,2,、永久荷载（恒载）,1,）脚手架结构自重：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件的自重,2,）构、配件自重：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施的自重,荷载分类1、荷载分类：永久荷载（恒载），可变荷载（活荷载）,26,荷载分类,3,、可变荷载（活载）,1,）施工荷载：包括作业层上的人员、器具、 和材料的自重,2,）风荷载,荷载分类3、可变荷载（活载）,27,荷载标准值,恒荷载标准值,1,、每米立杆承受的结构自重标准值，可按,JGJ 130-2001,采用，亦可按实际情况计算,2,、脚手板自重标准值,3,、栏杆与脚手板自重标准值,4,、脚手架上吊挂安全设施的荷载按实际情况采用,荷载标准值恒荷载标准值,28,荷载效应组合,荷载效应组合,29,栏杆与挡脚板自重标准值,栏杆与挡脚板自重标准值,30,施工均布活荷载标准值,施工均布活荷载标准值,31,脚手板自重标准值,脚手板自重标准值,32,水平风荷载标准值,W,K,=0.7,Z,S,W,0,式中：W,K,风荷载标准值,(KN/m,2,),Z,风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ 9）规定采用,S,脚手架风荷载体型系数，,按规范JGJ 130-2001中表4.2.4采用,W,0,基本风压,(KN/m,2,),按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ 9）规定采用,水平风荷载标准值WK=0.7Z SW0,33,脚手架风荷载体型系数,敞开式双排脚手架：,敞开式双排脚手架：,为挡风系数：,敞开式单、双排脚手架的其 值宜按规范,JGJ 130-2001,附录,A,表,A-3,采用,脚手架风荷载体型系数敞开式双排脚手架：敞开式双排脚手架：为挡,34,的取值,的取值,35,构造要求,1,、连墙杆布置最大间距,构造要求1、连墙杆布置最大间距,36,构造要求,2,、剪刀撑与横向斜撑,（,1,）剪刀撑跨越立杆数,构造要求2、剪刀撑与横向斜撑,37,构造要求,2,、高度在,24,米以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立面两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置,3,、高度在,24,米以上的双排脚手架，应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑,4,、一字型、开口型双排脚手架的两端均必须设置横向斜撑,实验表明,此时承载力时比不设提高约,20%,构造要求2、高度在24米以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立,38,构造要求,5,、高度在,24,米以上的封闭型脚手架、除拐角应设置横向斜撑外，中间应每隔,6,跨设置一道,6,、连墙件偏离主节点的最大距离,300mm,构造要求5、高度在24米以上的封闭型脚手架、除拐角应设置横向,39,工程实例,某工程为框架结构,采用密目式安全网全封闭双排脚手架进行结构施工(二层同时施工)。网目密度为2300目/100cm,2,脚手架采用,483.5钢管搭设，铺三层冲压钢脚手板。连墙杆与脚手架用的钢管相同，连墙杆与脚手架的连接、连墙与建筑物的连接采用扣件连接，连墙杆二步三跨，脚手架搭设尺寸为：立杆横距l,b,=1.05m；立杆纵距l,a,=1.2m,工程实例某工程为框架结构,采用密目式安全网全封闭双排脚手架进,40,工程实例,步距,h,=1.8m,，脚手架内侧距外墙,0.5m,，要求脚手架搭设高度,H=45m,，立杆下面用截面对现,30050mm,木垫板通长铺设。地基土为砂、石填土（分层夯实），地基承载力标准值,f,gk,=240kN/m,2,。施工地区基本风压为,0.45kN/m,2,。工程所在地为大城市区。,工程实例步距h=1.8m，脚手架内侧距外墙0.5m，要求脚手,41,工程实例,1,、设计校核内容,（,1,）纵向、横向水平杆的抗弯强度、挠度计算,（,2,）纵向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力计算,（,3,）立杆的稳定性计算,（,4,）连墙杆计算,（,5,）立杆地基承载力计算,工程实例1、设计校核内容,42,工程实例,2,、荷载确定,（,1,）施工活荷载标准值,Q,k,：,3.0,kN/m,2,（,2,）脚手板自重准值,G,k1,：,0.3,kN/m,2,（,3,）栏杆、冲压脚手板挡板自重标准值,G,k2,：,0.11,kN/m,（,4,）安全网自重标准值,G,k3,：,0.005,kN/m,2,（,5,）脚手架结构自重标准值,G,k4,：,0.1161,kN/m,工程实例2、荷载确定,43,工程实例,（6）风荷载标准值：根据建筑结构荷载规范，大城市市区，地面粗糙度为C类，,W,K,=0.7,Z,S,W,0,风压高度变化系数,Z,=0.74（离地5米处），若计算其它高度立杆，再查相应的值。,风荷载体型系数：密目式安全网全封闭脚手架，其挡风系数 ，建筑物结构为框架结构，查得：,工程实例（6）风荷载标准值：根据建筑结构荷载规范，大城市,44,工程实例（小横杆）,3,、搭设尺寸设计校核（本例小横杆在大横杆上）,（,1,）验算横向水平杆抗弯强度及挠度,作用在横向水平杆上的线荷载标准值：,作用在横向水平杆上的线荷载设计值,工程实例（小横杆）3、搭设尺寸设计校核（本例小横杆在大横杆上,45,工程实例（小横杆）,内力计算,抗弯强度,查规范附录,B,表,B,：,Q235,钢抗弯强度设计值,查规范表,5.1.6,得：,满足要求,小横杆计算简图,工程实例（小横杆）内力计算小横杆计算简图,46,工程实例（小横杆）,挠度验算,满足要求,工程实例（小横杆）挠度验算,47,工程实例（大横杆）,（,2,）验算纵向水平杆抗弯强度和挠度,由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值,由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值,横向水平杆自重线荷载标准值及设计值,工程实例（大横杆）（2）验算纵向水平杆抗弯强度和挠度,48,工程实例（大横杆）,内力计算：按三跨连续梁计算（可查结构静力计算手册）,取,抗弯强度,工程实例（大横杆）内力计算：按三跨连续梁计算（可查结构静力计,49,工程实例（大横杆）,挠度,满足要求,工程实例（大横杆）挠度,50,工程实例（立杆扣件）,（,3,）验算扣件抗滑承载力,纵向水平杆通过扣件传给立杆的竖向力设计值,满足要求,工程实例（立杆扣件）（3）验算扣件抗滑承载力,51,工程实例（立杆稳定）,(4),立杆稳定性验算,1),验算长细比（,K,取,1,）,查规范表,5.5.3,得计算长度系数,长细比满足要求,2,）稳定性系数 的求取（,K,取,1.155),工程实例（立杆稳定）(4)立杆稳定性验算,52,工程实例（立杆稳定）,3),计算风荷载设计值对立杆段产生的弯矩,立杆稳定验算部位,取脚手架立杆底部,4),计算组合风荷载时立杆段的轴向力设计值,脚手架自重标准值产生的轴向力,工程实例（立杆稳定）3)计算风荷载设计值对立杆段产生的弯矩,53,工程实例（立杆稳定）,构配件,(,脚手板、栏杆、挡脚手板）自重标准值产生的轴向力,施工荷载标准值产生的轴向力,综上,组合风载时,立杆段轴向力设计值为,:,工程实例（立杆稳定）构配件(脚手板、栏杆、挡脚手板）自重标准,54,工程实例（立杆稳定）,5),计算不组合风荷载时立杆段的轴向力设计值,6),立杆稳定性验算,组合风载时,:,不组合风载,:,满足要求,工程实例（立杆稳定）5)计算不组合风荷载时立杆段的轴向力设计,55,工程实例（连墙杆）,（5）连墙杆的验算,1) 扣件连接的抗滑承载力验算,验算受风荷载作用最大的连墙杆，H=45米处，,风压高度变化系数,Z,=1.19,连墙杆的轴向力设计值：双排架由规范表4.3.1查得,因此,采用双扣件连接,工程实例（连墙杆）（5）连墙杆的验算,56,工程实例（连樯杆）,2),连墙杆的稳定承载力验算,连墙杆的计算长度取脚手架距墙的距离,即,:,满足要求,工程实例（连樯杆）2)连墙杆的稳定承载力验算,57,工程实例（地基承载力）,立杆地基承载力计算,基底面积为木垫作用长度取为,0.5m,地基承载力设计值,:,地基土为砂、石填土，地基承载力调整系数,立杆地基承载力验算,不满足要求，现将垫木改为：,500,x30,则,:,满足要求,工程实例（地基承载力）立杆地基承载力计算,58,小结,1,、影响脚手架稳定性的因素分析,（,1,）步距 其它条件不变，仅步距变化时，脚手架的临界荷载随步距的加大而降低。,（,2,）连墙杆 其它条件不变，连墙杆间距增 大临界荷载随之下降，但随横向间距增大而下降的同幅度不大。,（,3,）扣件紧固扭矩,50Nm,比较合适,（,4,）横向支撑（之字撑）可提高临界荷载（可达,15%,）。,小结1、影响脚手架稳定性的因素分析,59,小结,（,5,）纵支撑 可提高临界荷载（可达约,12%,），可增强脚手架的空间刚度，从而提高脚手的稳定性,低。,（,6,）立杆横距 临界荷载随横距的增大而降,（,7,）立杆纵距 对高临界荷载影响不明显,（,8,）连墙杆点花排列比并排临界荷载提高约,10%,小结,60,小结,2,、几点说明,（,1,）双排扣件脚手架的主要破坏形式为整体横向失稳。,（,2,）增强脚手架的横向刚度是提高脚手架稳定性的有效措施，可通过减小步距或连墙杆间距（特别是竖向间距）增强横向刚度。加设横向支撑及连墙点花排都可显著提高横向刚度。,（,3,）扣件拧紧程度影响脚手架的稳定性,（,4,）连墙点的设置及构造的可靠性对脚手的安全稳定至关重要。,小结2、几点说明,61,