閱讀 5631 次 落地扣件式鋼管腳手架實用計算方法

落地扣件式鋼管腳手架實用計算方法

朱書勤  劉  毅  彭萬倉  黃亞偉

（西安市建設工程質量安全監(jiān)督站   710061   西安）

1、設計計算依據

    （1）《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》JGJ130-2011；

    （2）《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2001（2006年版）；

    （3）《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002;

    （4）《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003;

    （5）《建筑施工安全檢查標準》JGJ59-99;

    （6）《建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范》JGJ80-91;

    （7）《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50205-2001；

    （8）《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204-2002；

    （9）《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2010;

    （10）《×××項目設計圖紙、地質勘察報告和施工方案》；

    （11）《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GB50018-2002。

2、腳手架搭設參數

    某工程落地扣件式鋼管腳手架高30m，采用鋼管規(guī)格Φ48×2.8mm，（市場充斥的鋼管壁厚基本上都在2.7～2.8mm，超過此壁厚的鋼管無法找到。由于鋼管管徑和壁厚均比Φ48.3×3.6mm小，應按《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GB50018-2002相關條文說明的規(guī)定強度設計值f應乘1/γR予以折減，γR=1.165為抗力分項系數）。

    立桿步距h=1.5m，縱距La=1.2m，橫距Lb=1.05m，連墻件為二步三跨（2h×3La），作業(yè)層設置欄桿和木踢腳板，腳手架上鋪竹串片腳手板6層，腳手架外側封閉采用2000目密目安全網，架體背靠全封閉墻。

    橫桿與立桿連接方式為單扣件，連墻件采用雙扣件連接。內排架立桿距建筑物外墻間距為0.30m。

    腳手架立桿放入底座內，底座下設置500×500×20mm木墊板（或設置C20混凝土墊塊），下為分層夯實3：7灰土厚度450mm，其下為壓實系數≥0.94基礎處分層夯填的素土，當立桿布設時，離地在200mm處，設置縱橫向掃地桿。設置掃地桿的做法與大橫桿及小橫桿相同，其作用是固定立桿底部，約束立桿水平位移及沉降。

    腳手架基礎墊層周圍應設有排水溝。

    Φ48×2.8mm鋼管，截面面積A=397.4mm2，截面模量W=4.248×103mm3，回轉半徑i=16mm。

    西安地區(qū)風荷載W0=0.35KN/m2

3、荷載計算（符號、公式、表中數據未注明者均引自JGJ130-2011規(guī)范）

    （1）扣件式鋼管Φ48×2.8mm腳手架自重產生的立桿軸向力NG1K

    La=1.2m，h=1.5m,Lb=1.05m,查規(guī)范表A.0.1，得：

    gk=0.1336×0.792=0.1058KN/m

    （0.792是將Φ4 8.3×3.6換算成Φ48×2.8的重量折減系數）  NG1K=0.1058×30m=3.174KN

    （2）竹串片腳手板自重產生的立桿軸向力NG2K1；

    查規(guī)范表4.2.1-1，得Q1=0.35KN/㎡;

    NG2K1 = 0.5(Lb+0.3)·La·∑Q1

          = 0.5（1.05+0.3）×1.2×0.35×6

          = 1.701KN

    （3）封閉式腳手架（欄桿、踢腳板、密目網等）防護材料自重產生的立桿軸向力NG2K2；

    查規(guī)范表4.2.1-2，得Q2=0.17KN/m；

    查規(guī)范4.2.1條款4，得Q3=0.01KN/㎡;

    NG2K2 = 0.17×6+0.01×1.2×30 = 1.38KN

    NG2K = NG2K1+NG2K2 = 1.701+1.38 = 3.081KN

    （4）施工荷載產生的立桿軸向力NQK；；

    查規(guī)范4.2.2條款及表4.2.2，得Q4 = 3KN/㎡

    NQK = 0.5（Lb +0.3）La·Q4 = 0.5（1.05+0.3）×1.2×3

        = 2.43KN

    （5）風荷載計算：

    西安地區(qū)市郊地面粗糙度類別按B類確定；

    查GB50009-2001（2006年版）規(guī)范表7.2.1得腳手架30m頂端：

    風壓高度變化系數μZ = 1.42；

    查規(guī)范表A.0.5得：

    鋼管擋風系數φ1=0.106；

    按規(guī)范4.2.7條，密目安全網全封閉腳手架擋風系數φ2 =0.8；

    腳手架風荷載體型系數μS=1.3（φ1+φ2-φ1·φ2），φ為擋風系數，包括腳手架鋼管和密目安全網兩部分擋風作用，φ1為鋼管擋風系數，φ2為密目安全網擋風系數。將各系數代入公式得：

    μS = 1.3×（0.106+0.8-0.106×0.8） = 1.0676；

    按規(guī)范公式（4.2.5）即：

    WK = μZ·μS·WO =1.42×1.0676×0.35 = 0.5306KN/㎡

    由風荷載產生的立桿段彎矩設計值MW可按規(guī)范（5.2.9）公式，計算，即：

    MW = 0.9×1.4MWK = 0.9×1.4 MK·La·h2/10

       = 0.9×1.4×0.5306×1.2×1.52/10 = 0.1805KN·m

4、立桿穩(wěn)定性計算

    （1）立桿長細比：

    按規(guī)范公式（5.2.8）計算，查表5.2.8，得計算長度系數μ=1.5；

    LO = Kμh = 1.000×1.5×1.5=2.25m；

    Φ48×2.8mm鋼管回轉半徑i=16mm

    根據鋼結構設計規(guī)范GB50017-2003中公式（5.1.2-2）鋼管X.Y兩軸均對稱并相同：λ=LO/i=2250/16=140.6＜[210]查規(guī)范表A.0.6，得穩(wěn)定系數��=0.347

    （2）不組合風荷載時，按公式（5.2.7-1）計算，即：

    N = 1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQK

      = 1.2（3.174+3.081）+1.4×2.43

      = 7.506+3.402 = 10.908KN

    按規(guī)范公式（5.2.6-1）計算，即：

    N/ΦA = 10.908×103/0.347×397.4

         = 79.1N/mm��＜205 N/mm��×1/1.165=176 N/mm��

    （3）組合風荷載時，按規(guī)范公式（5.2.7-2）計算，即：

    N = 1.2(NG1K+ NG2K)+0.9×1.4∑NQK

      =1.2（3.174+3.081）+0.9×1.4×2.43

      = 7.506+3.062 = 10.568KN

    按規(guī)范公式（5.2.6-2）計算，即：

    N/ΦA+MW/W=10.90×103/0.347×397.4+0.1805×106/4.248×103

    =79.1+42.5

    =121.6N/mm�保�205 N/ mm��×1/1.165=176 N/mm��

5、連墻件計算

    （1）風荷載計算：

    按規(guī)范（5.2.13）公式計算，即：

    NLW=1.4·WK·AW

    =1.4×0.5306×2×1.5×3×1.2

    =8.02KN

    再按規(guī)范公式（5.2.13-3）計算，即：

    NL = NLW+NO = 8.02+3 = 11.02KN

    （2）連墻件穩(wěn)定性計算：

    連墻件鋼管長L=600mm，由于兩端均為扣件連接，故兩端均為鉸接節(jié)點，計算長度LO=2L=1200mm，鋼管回轉半徑i=16mm

    λ=1200/16=75

    查規(guī)范表A.0.6，得穩(wěn)定系數Φ=0.749

    按規(guī)范公式（5.2.12-2）計算，即：

    NL/ΦA =11.02×103/0.749×397.4

          =37.0 N/mm��＜0.85×205/1.165=149.6N/mm��

    （3）扣件抗滑計算：

    查規(guī)范表5.1.7可知，扣件抗滑能力為8KN，由于產品質量很難達到規(guī)范的承載力設計值要求，故應乘折減系數0.8。

    NL=11.02KN＜2×8×0.8=12.8KN

    本工程連墻件選用雙扣件安全。

6、立桿落地地基承載力計算

    立桿承載荷重N=10.908KN ；

    外腳手架立桿落在夯實的3：7灰土墊層上，地基承載力達到160KPa，立桿與土層之間的墊木為500×500×20mm；按規(guī)范5.5.2條款計算立桿地面平均壓力：

    P=N/A=10.908/0.5×0.5=43.63KN/㎡＜0.4×160=64 KN/㎡；

    滿足要求（基礎外素填土地基承載力取為160 KN/㎡）。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)