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落地、悬挑、双管式脚手架设计讲座在进行脚手架设计讲座中,关于落地、悬挑和双管式脚手架的设计要点,我们从基础理论出发,结合实际案例进行了详细讲解。下面是对这三种类型脚手架设计要点的简要总结:
1.落地脚手架:这种类型的脚手架适用于建筑物内部或外部需要搭建的高度适中的工作平台。其主要特点是通过底部固定在地面上来支撑整个结构,从而提供稳定的作业面。在设计时需特别注意基础处理,确保能够承受所有施加在其上的荷载,包括风荷载和雪荷载等。
2.悬挑脚手架:这是一种较为复杂的脚手架类型q/gdw 11812.1-2018 输变电工程数字化移交技术导则.第1部分:变电站(换流站),其特点是通过悬臂结构固定于建筑物的外部,从而为上方提供工作平台。设计时应重点考虑悬挑端的强度与稳定性,以及悬挑长度对整体结构的影响。安全措施尤为重要,因为一旦悬挑结构出现问题将可能导致重大安全事故。
3.双管式脚手架:这是一种创新的设计思路,在某些特定场合下使用。它通过两个垂直的立杆体系来支撑整个脚手架结构,提供额外的安全保障和稳定性。这种设计特别适用于对安全性要求极高的环境或建筑项目中。在设计时需要严格遵循相关标准和技术规范,确保双管间的连接件能够承受预期的最大荷载。
总的来说,在进行任何类型的脚手架设计时,都必须充分考虑施工条件、材料选择、安全措施等因素,并严格按照国家相关的法律法规和技术标准来进行。此外,定期对脚手架进行检查和维护也是非常必要的,以确保其在整个使用周期内都能保持良好的工作状态。
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆、木脚手板标挡板,准值为0.14
NG3 = 0.140×1.200×4/2=0.336kN
表4.2.1-2 栏杆、挡脚板自重标准值
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005
NG4 = 0.005×1.200×45.000=0.270kN
经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 7.549kN。
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值 NQ = 3.000×2×1.200×1.050/2=3.780kN
风荷载标准值应按照以下公式计算
荷载规范计算风荷载标准值公式为:ωk=βzμsμzω0,荷载规范规定的基本风压是根据重现期为50年确定的,而脚手架使用期较短一般在2~5年之间,遇到强劲风的概率相对要小得多,基本风压w0乘以0.7修正系数是参考英国脚手架标准计算确定的。由于脚手架是附着在主体结构上,风振系数βz=1,最后公式为:ωk=0.7μsμzw0
Φ2=1.2An2/lah
:在一个纵距和步距范围内密目网的挡风面积;
:在一个纵距和步距范围内,密目网与钢管的重合部分密目网的挡风面积;
:在一个纵距和步距范围内钢管的挡风面积。
Φ值根据目数、步距和纵距计算出来以后大约在0.648~0.953之间。
然后再根据背靠建筑物的状况按《规范》表4.2.4乘以1.0或1.3的系数见下表:
表4.2.4 脚手架的风荷载体型系数μs
(b)敞开式脚手架的体型系数μs=μstw
首先计算Φ值:Φ=1.2An/lah;
再计算 一榀脚手架μst:μst=Φμs
式中1.2—为考虑扣件所占面积,节点面积增大系数;
分别计算确定Φ、μs、η三个值。
An=(la+h+0.325lah)d
设计者可以按上式进行计算,《规范》给出了常用的计算值见下表。
一榀架计算:μst=Φμs
μs如果我们μz取地面粗糙度为B类,距地面高度80米,风荷载标准值为0.45Kpa时,计算得到μz=1.95×0.45×0.0482=0.00202,因此通常情况下根据μzw0d2计算值≤0.002,H/d≥25(步距1200/钢管直径48=25),取值1.2的情况占绝大多数,其它特殊情况进行插值。
上图中的b为脚手架的横向间距,h为步距,因此b/h一般在1~2之间,更多的是≤1。根据表A-3Φ取值在0.115到0.077之间, 绝大多数Φ≤0.1,因此η取1.00值常见而且为最大值,此时上面公式要进行因式分解。
μs =1.2Φ(1+η)=2.4Φ情况较多,计算出敞开式脚手架的μs在2.4×(0.115~0.077)=0.276~0.1848之间。
Us —— 风荷载体型系数:Us = 0.720
经计算得到,风荷载标准值Wk = 0.7×0.450×0.840×0.720 = 0.191kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 1.4NQ
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW = 0.85×1.4Wklah2/10
其中 Wk —— 风荷载基本风压标准值(kN/m2);
la —— 立杆的纵距 (m);
h —— 立杆的步距 (m)。
(六)、立杆的稳定性计算:
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值,N=14.35kN;
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.26;
i —— 计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定,l0=2.60m;
k —— 计算长度附加系数,取1.155;
u —— 计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.50;
计算长度系数μ值说明:
计算长度系数μ值是反映脚手架各杆件对立杆的约束作用。本规范规定的μ值,采用了中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院1964年~1965年和1986年~1988年、哈尔滨工业大学土木工程学院于1988年~1989年分别进行原型脚手架整体稳定性试验所取得的科研成果,其μ值在1.5~2.0之间。它综合了影响脚手架整体失稳的各种因素,当然也包含了立杆偏心受荷(初偏心e=53mm,图3)的实际工况。这表明按轴心受压计算是可靠的、简便的。规范列出了下表以供设计者。
表5.3.3 脚手架立杆的计算长度系数μ
A —— 立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2);经计算得到 = 111.83
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值,N=13.56kN;
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ=l0/i 的结果查表得到0.26;
λ值根据规范表进行查表得出,如下图:
i —— 计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0 —— 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定,l0=2.60m;
k —— 计算长度附加系数,取1.155;
u —— 计算长度系数,由脚手架的高度确定;u = 1.50
A —— 立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW = 0.061kN.m;
—— 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2);经计算得到 = 117.69
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
影响脚手架稳定性的各种因素:
(1)步距:其它条件不变,根据实验值和计算值防雷接地安装图解,步距从1.2米增加到1.8米,临界荷载将下降26.1%。
(2)连墙点间距:其它条件不变,当竖向间距由3.6米增加到7.2米,临界荷载将下降33.88%,但在经常使用的连墙点水平间距范围内(8米),调整水平间距时,影响不大。因此要注意步距的设置。
(3)扣件紧固扭矩:扣件紧固扭矩为30N.m比扣件紧固扭矩50N.m的临界荷载低20%左右。紧固扭矩50N.m与扣件紧固扭矩50N.m相比影响不大。
(4)横向支撑及纵向支撑:设置横向支撑临界荷载将提高15%以上,:设置纵向支撑临界荷载将提高12.49%。
(5)立杆横距:当由1.2米增加到1.5米时,临界荷载将下降11.35%。
某外脚手架施工组织设计(七)、最大搭设高度的计算:
不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算: