脚手架专项施工方案422补充.docx
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脚手架专项施工方案422补充
目录
一、悬悬挑脚手架转角处设置概况…………………………………01
二、参数信息…………………………………………………………03
三、小横杆的计算……………………………………………………05
四、大横杆的计算……………………………………………………06
五、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算……………………………08
六、脚手架立杆荷载计算……………………………………………08
七、立杆稳定性计算…………………………………………………10
八、钢丝绳卸荷计算…………………………………………………13
九、连墙件的稳定性计算……………………………………………14
十、悬挑梁受力计算…………………………………………………15
十一、悬挑梁稳定性计算……………………………………………19
十二、拉绳的受力计算………………………………………………19
十三、拉绳的强度计算………………………………………………20
十四、锚固段与楼板连接的计算……………………………………20
普通型钢悬挑扣件式双排脚手架
补充施工方案
一、悬挑脚手架转角处设置概况
在各栋号剪力墙转角处在结构施工图设计内均设柱子,其竖向钢筋较大,为尽量不影响该处的钢筋混凝土结构,故对设置在此处工字型钢悬挑梁进行偏移,具体设置如下图:
具体施工方法同原《悬挑脚手架专项施工方案》,现对剪力墙转角处的悬挑脚手架进行计算,具体计算如下:
计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《建筑施工安全检查评分标准》(JGJ59-99)、《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80-91)以及本工程的施工图纸。
脚手架搭设体系剖面图
脚手架搭设体系正立面图
脚手架搭设体系平面图
二、参数信息
1.脚手架搭设参数
脚手架从距地面11.6m处开始搭设,搭设高度H:
23.2m;
顶步栏杆高:
1.4m;内立杆距离墙长度a:
0.3m;
立杆步距h:
1.8m;总步数:
12步;
立杆纵距la:
1.5m(转角处立杆纵距la=0.8m);立杆横距lb:
0.8m;
小横杆伸出内立杆长度a1:
0.1m;扫地杆距地:
0.2m;
采用小横杆在上布置,搭接在大横杆上的小横杆根数为1根;
采用的钢管类型为Φ48×3;
连墙件布置方式为二步二跨,连接方式为扣件连接;
连墙件扣件连接方式为双扣件,扣件抗滑承载力折减系数为1;
脚手架沿墙纵向长度l:
250m;
2.技术措施
采用钢丝绳分段卸荷;
卸荷次数:
1次;卸荷上段下传荷载百分比:
30%;
钢丝绳不均匀系数α:
0.85;钢丝绳安全系数κ:
7;
各段卸荷参数表:
3.荷载参数
(1)活荷载参数
结构脚手架均布活荷载:
3kN/m2;结构脚手架同时施工层数:
2层;
装修脚手架均布活荷载:
2kN/m2;装修脚手架同时施工层数:
2层;
(2)风荷载参数
本工程地处湖南长沙市,基本风压Wo:
0.35kN/m2;
地面粗糙度类别为:
B类(城市郊区);
(2)静荷载参数
1)脚手板参数
选用竹笆片(5mm厚),步步满铺脚手板;
脚手板自重:
0.045kN/m2;铺设层数:
13层;
2)挡脚板参数
选用木脚手板(180×48×3000),铺脚手板层设挡脚板
挡脚板自重:
0.03kN/m;挡脚板铺设层数:
13层;
3)防护栏杆
铺脚手板层设防护栏杆,每步防护栏杆根数为2根,总根数为26根;
4)围护材料
2300目/100cm2,A0=1.3mm2密目安全网全封闭。
密目网选用为:
2300目/100cm2,A0=1.3mm2;
密目网自重:
0.01kN/m2;
4.支撑参数
支撑系统搭设形式为斜拉式-钢丝绳受力;
主梁截面特征:
工字钢,工字钢型号:
16号工字钢;
型钢悬挑主梁平铺在楼面上,锚点采用螺栓方式,螺栓直径20mm;
楼板混凝土强度等级:
C25;
选用钢丝绳为6×19,钢丝绳吊点与主梁的垂直距离:
2.7m。
三、小横杆的计算
小横杆在大横杆的上面,考虑活荷载在小横杆上的最不利布置,验算强度和挠度时不计小横杆的悬挑荷载,小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。
1.均布荷载值计算
作用在小横杆上的荷载标准值:
q=0.033+0.045×1.5/2+3×1.5/2=2.317kN/m;
作用在小横杆上的荷载设计值:
q=1.2×(0.033+0.045×1.5/2)+1.4×3×1.5/2=3.230kN/m;
2.强度验算
最大弯矩M=ql2/8=3.230×0.82/8=0.258kN.m;
最大应力计算值σ=M/W=0.258×106/4.49×103=57.558N/mm2;
小横杆实际弯曲应力计算值σ=57.558N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度ν=5ql4/384EI
=5.0×2.317×8004/(384×2.06×105×10.78×104)=0.556mm;
小横杆实际最大挠度计算值ν=0.556mm小于最大允许挠度值min(800/150,10)=5.333mm,满足要求!
四、大横杆的计算
小横杆在大横杆的上面,小横杆把荷载以集中力的形式传递给大横杆,所以,大横杆按照集中力作用下的三跨连续梁进行强度和挠度计算。
计算小横杆传递给大横杆的集中力时,计入小横杆的悬挑荷载。
1.小横杆传递给大横杆的集中力计算
内排大横杆受到的集中力标准值:
F=0.5qlb(1+a1/lb)2=0.5×2.317×0.8×(1+0.1/0.8)2=1.173kN;
内排大横杆受到的集中力设计值:
F=0.5qlb(1+a1/lb)2=0.5×3.230×0.8×(1+0.1/0.8)2=1.635kN;
外排大横杆受到的集中力标准值:
F=0.5qlb[1+(a1/lb)2]=0.5×2.317×0.8×[1+(0.1/0.8)2]=0.941kN;
外排大横杆受到的集中力设计值:
F=0.5qlb[1+(a1/lb)2]=0.5×3.230×0.8×[1+(0.1/0.8)2]=1.312kN;
2.大横杆受力计算
大横杆按三跨(每跨中部)均有集中活荷载分布计算,由脚手架大横杆试验可知,大横杆按照三跨连续梁计算是偏于安全的,按以上荷载分布进行计算可以满足要求并且与我国工程长期使用经验值相符。
根据实际受力情况进行电算,得到计算简图及内力、变形图如下(内排大横杆、外排大横杆计算方式完全相同,下面是内排大横杆的计算过程,外排大横杆计算过程从略,仅给出最终计算结果):
弯矩和剪力计算简图
弯矩图(kN·m)
剪力图(kN)
变形计算简图
变形图(mm)
计算得到内排大横杆:
最大弯矩:
M=0.436kN.m
最大变形:
ν=2.111mm
最大支座反力:
F=3.582kN
计算得到外排大横杆(计算过程从略):
最大弯矩:
M=0.351kN.m
最大变形:
ν=1.704mm
最大支座反力:
F=2.888kN
3.强度验算
最大应力计算值σ=0.436×106/4.49×103=97.114N/mm2;
大横杆实际弯曲应力计算值σ=97.114N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
4.挠度验算
最大挠度ν=2.111mm;
大横杆实际最大挠度计算值ν=2.111mm小于最大允许挠度值min(1500/150,10)=10.000mm,满足要求!
五、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算
扣件的抗滑承载力按照下式计算:
R≤Rc
其中Rc--扣件抗滑承载力设计值。
规范规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
扣件抗滑承载力折减系数1,则该工程采用的单扣件承载力取值为8.000kN,双扣件承载力取值为16.000kN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。
本工程内排大横杆传给内立杆的竖向作用力为3.582kN,外排大横杆传给外立杆的竖向作用力为2.888kN;
作业层内力杆扣件抗滑承载力验算:
内立杆受到的竖向作用力R=3.582kN≤8.000kN,内力杆采用单扣件,其抗滑承载力的设计计算满足要求!
作业层外力杆扣件抗滑承载力验算:
外立杆受到的竖向作用力R=2.888kN≤8.000kN,外力杆采用单扣件,其抗滑承载力的设计计算满足要求!
六、脚手架立杆荷载计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
1.确定按稳定计算的脚手架搭设高度Hs
根据钢丝绳卸荷点的位置,把脚手架分成以下2段;依据《扣件架规范》第5.3.7条确定出各段按稳定性计算的脚手架搭设高度Hs如下:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架高度[H]=11.000米,Hs=[H]=11.000米;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架高度[H]=12.200米,Hs=[H]=12.200米;
2.静荷载标准值计算
各段静荷载标准值的计算过程完全相同,我们仅给出第1段静荷载标准值的计算过程,最后给出各段的最终计算结果。
(1)结构自重标准值NG1k
采用Φ48×3钢管。
外立杆:
NG1k=gkHs=0.1179×11.000=1.297kN;
内立杆:
NG1k=gkHs=0.0985×11.000=1.084kN;
(2)构配件自重标准值NG2k
1)脚手板的自重标准值NG2k1
采用竹笆片(5mm厚),自重标准值gk1=0.045kN/m2,铺设层数n1=6层。
外立杆:
NG2k1=n1×0.5×lb×la×gk1=6×0.5×0.8×1.5×0.045=0.162kN;
内立杆:
NG2k1=n1×(0.5×lb+a1)×la×gk1
=6×(0.5×0.8+0.1)×1.5×0.045=0.203kN;
2)挡脚板的自重标准值NG2k2
采用木脚手板(220×48×3000),自重标准值gk2=0.03kN/m。
外立杆:
NG2k2=n2×la×gk2
=6×1.5×0.03=0.270kN;
3)防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3
采用Φ48×3钢管,自重标准值gk3=0.0333kN/m。
外立杆:
NG2k3=n3×(la×gk3+0.0132)
=12×(1.5×0.0333+0.0132)=0.758kN;
4)围护材料的自重标准值NG2k4
采用2300目/100cm2,A0=1.3mm2密目安全网全封闭,自重标准值gk4=0.01kN/m2。
外立杆:
NG2k4=la×[H]×gk4=1.5×11.000×0.01=0.165kN;
5)附加横杆及扣件的自重标准值NG2k5
搭接在大横杆上的小横杆根数n4=1根,铺设层数n5=6层,采用Φ48×3钢管,自重标准值gk6=0.0333kN/m。
外立杆:
NG2k5=n5×n4×(0.5×lb×gk6+0.0132)
=6×1×(0.5×0.8×0.0333+0.0132)=0.159kN;
内立杆:
NG2k5=n5×n4×[(0.5×lb+a1)×gk6+0.0132]
=6×1×[(0.5×0.8+0.1)×0.0333+0.0132]=0.179kN;
6)构配件自重标准值NG2k合计
外立杆:
NG2k=0.162+0.270+0.758+0.165+0.159=1.514kN;
内立杆:
NG2k=0.203+0.179=0.382kN;
各段静荷载标准值的计算过程完全相同,上面我们给出了第1段静荷载标准值的计算过程,最后给出各段的最终计算结果如下:
第1段:
高度0.000-11.000米,外立杆:
NG1k=1.297kN,NG2k=1.514kN;
内立杆:
NG1k=1.084kN,NG2k=0.382kN;
第2段:
高度11.000-23.200米,外立杆:
NG1k=1.439kN,NG2k=1.757kN;
内立杆:
NG1k=1.202kN,NG2k=0.445kN;
3.活荷载标准值计算
活荷载按照2个结构作业层(荷载为3kN/m2)和2个装修作业层(荷载为2kN/m2)计算,活荷载合计值∑Qk=10kN/m2。
外立杆:
∑NQk=0.5×lb×la×∑Qk=0.5×0.8×1.5×10=6.000kN;
内立杆:
∑NQk=(0.5×lb+a1)×la×∑Qk=(0.5×0.8+0.1)×1.5×10=7.500kN;
4.风荷载标准值计算
Wk=0.7μz·μs·ω0
其中ω0--基本风压(kN/m2),按照荷载规范规定采用:
ω0=0.35kN/m2;
μs--风荷载体型系数:
μs=1.3ϕ=1.3×0.868=1.128;ϕ为挡风系数,考虑了脚手架和围护材料的共同作用,计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。
μz--风荷载高度变化系数,按照荷载规范的规定采用:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部μz=1.045,脚手架顶部μz=1.294;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部μz=1.294,脚手架顶部μz=1.487;
经计算得到,风荷载标准值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部Wk=0.289kN/m2,脚手架顶部Wk=0.358kN/m2;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部Wk=0.358kN/m2,脚手架顶部Wk=0.411kN/m2;
七、立杆稳定性计算
(一)基本数据计算
1.立杆长细比验算
依据《扣件式规范》第5.1.9条:
长细比λ=l0/i=kμh/i=μh/i(k取为1)
查《扣件式规范》表5.3.3得:
μ=1.500;
立杆的截面回转半径:
i=1.590cm;
λ=1.500×1.8×100/1.590=169.811
立杆实际长细比计算值λ=169.811小于容许长细比210,满足要求!
2.确定轴心受压构件的稳定系数φ
长细比λ=l0/i=kμh/i=1.155×1.500×1.8×100/1.590=196.132;
稳定系数φ查《扣件式规范》附录C表得到:
φ=0.188;
3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw
Mw=0.85×1.4WkLah2/10
经计算得到,各段弯矩Mw为:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部Mw=0.167kN·m;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部Mw=0.207kN·m;
(二)外立杆稳定性计算
采用钢丝绳卸荷的脚手架并不是在卸荷点处断开的,所以,上段的荷载总有一部分是会传到下段的。
我们按照上段传给下段30%恒荷载计算。
1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算
立杆的轴心压力设计值N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.85×1.4∑NQk
经计算得到,各段N值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部N=1.2×(1.297+1.514)+0.85×1.4×6.000+1.2×2.510×30%=11.417kN;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部N=1.2×(1.439+1.757)+0.85×1.4×6.000=10.975kN;
抗压应力计算值σ=N/(φA)+MW/W≤[f]
经计算得到,各段σ值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,抗压应力计算值σ=180.638N/mm2;
第2段:
高度11.000-23.200米,抗压应力计算值σ=183.944N/mm2;
组合风荷载时,第1段(高度0.000-11.000米)外立杆实际抗压应力计算值σ=180.638N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
组合风荷载时,第2段(高度11.000-23.200米)外立杆实际抗压应力计算值σ=183.944N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算
立杆的轴心压力设计值N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4∑NQk
经计算得到,各段N值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部N=1.2×(1.297+1.514)+1.4×6.000+1.2×2.510×30%=12.677kN;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部N=1.2×(1.439+1.757)+1.4×6.000=12.235kN;
抗压应力计算值σ=N/(φA)≤[f]
经计算得到,各段σ值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,抗压应力计算值σ=159.261N/mm2;
第2段:
高度11.000-23.200米,抗压应力计算值σ=153.702N/mm2;
不组合风荷载时,第1段(高度0.000-11.000米)外立杆实际抗压应力计算值σ=159.261N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
不组合风荷载时,第2段(高度11.000-23.200米)外立杆实际抗压应力计算值σ=153.702N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
(三)内立杆稳定性计算
全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用,内立杆不考虑风荷载作用。
采用钢丝绳卸荷的脚手架并不是在卸荷点处断开的,所以,上段的荷载总有一部分是会传到下段的。
我们按照上段传给下段30%恒荷载计算。
立杆的轴心压力设计值N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4∑NQk
经计算得到,各段N值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,脚手架底部N=1.2×(1.084+0.382)+1.4×7.500+1.2×1.647×30%=12.851kN;
第2段:
高度11.000-23.200米,脚手架底部N=1.2×(1.202+0.445)+1.4×7.500=12.476kN;
抗压应力计算值σ=N/(φA)≤[f]
经计算得到,各段σ值为:
第1段:
高度0.000-11.000米,抗压应力计算值σ=161.448N/mm2;
第2段:
高度11.000-23.200米,抗压应力计算值σ=156.739N/mm2;
第1段(高度0.000-11.000米)内立杆实际抗压应力计算值σ=161.448N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
第2段(高度11.000-23.200米)内立杆实际抗压应力计算值σ=156.739N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2,满足要求!
八、钢丝绳卸荷计算
在脚手架全高范围内卸荷1次;吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置;以卸荷吊点分段计算。
第1次卸荷点高度为11.000米,钢丝绳上下吊点的竖向距离ls为11.600米,吊点水平距离2.0倍于立杆纵距;
各卸荷点钢丝绳卸荷计算方法是相同的,下面我们仅给出第一次卸荷的计算过程,其他的卸荷点直接给出计算结果。
1.卸荷点内力计算
卸荷点处立杆轴向力计算:
P1=kx×N1×n=1.5×12.235×2=36.704kN
P2=kx×N2×n=1.5×12.476×2=37.429kN
经过计算得到
a1=arctg[11.6/(1.5+0.3)]=81.180度
a2=arctg[11.6/0.3]=88.519度
各吊点位置处内力计算为(kN):
T1=P1/sina1=36.704/0.988=37.143kN
T2=P2/sina2=37.429/1.000=37.442kN
G1=P1/tana1=36.704/6.444=5.695kN
G2=P2/tana2=37.429/38.667=0.968kN
其中T钢丝绳轴向拉力,G钢丝绳水平分力。
2.钢丝绳的最小直径计算
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=37.143kN。
钢丝绳的容许拉力按照下式计算:
[Fg]=αFg/K
其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN),
计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm);
α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数;
K--钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取37.143kN,α=0.85,K=7,得到:
选择卸荷钢丝绳的最小直径为:
d=(2×37.143×7/0.85)0.5=24.734mm。
3.钢丝绳的吊环强度计算
吊环强度计算公式为:
σ=N/A≤[f]
其中
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2;
N--吊环上承受的荷载等于[Fg];
A--吊环截面积,每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2;
选择吊环的最小直径要为:
d=(2×[Fg]/[f]/π)0.5=(2×37.143×103/50/3.142)0.5=21.747mm。
实际吊环选用直径D=22mm的HPB235的钢筋制作即可。
卸荷钢丝绳最小直径为24.7mm(钢丝绳型号:
6×19),必须拉紧至37.143kN,吊环直径为22mm。
九、连墙件的稳定性计算
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×Wk×Aw=6.215kN;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.800m2;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.215kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·A·[f]
其中φ--轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l/i=1300/15.9的结果查表得到φ=0.711;
A=4.24cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.711×4.24×102×205×10-3=61.838kN;
Nl=11.215kN 连墙件采用双扣件与墙体连接。 由以上计算得到Nl=11.215kN≤双扣件的抗滑力16.000kN,满足要求! 十、悬挑梁受力计算 悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。 悬臂部分受脚手架荷载N和水平钢梁自重荷载的共同作用。 本方案中,脚手架排距为800mm,内排脚手架距离墙体300mm,第一道支撑与墙的距离为1100mm。 悬挑梁的截面惯性矩I=1130cm4,截面抵抗矩W=141cm3,截面积A=26.1cm2,线密度G=20.5kg/m。 外立杆轴向力设计值N1=12.677kN; 内立杆轴向力设计值N2=12.851kN; 悬挑梁自重荷载q=1.2×20.5×9.8×10-
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- 脚手架 专项 施工 方案 422 补充