扣件式钢管脚手架设计课件.pptx

1、概述v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1115层，建筑总高度约为4050米左右，这就要求施工时的脚手外架必须搭设4050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v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4050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v（2）高度

2、在3050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v（3）扣件联接的钢管脚手架高度在3050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4150米者，立杆纵距1.00米。脚手架设计基本要求v二.脚手架的基本要求v1.满足使用要求v2.确保安全v3.搭拆简单搬移方便v4.尽量节约材料,并能多次周转使用扣件式钢管脚手架构成v三、扣件式钢管脚手架的构成v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

3、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。扣件式钢管脚手架的构成v1、构配件v（1）钢管v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：483.5,最大长度为：6.5米。质量：3.84kg/m。扣件式钢管脚手架的构成v（2）扣件v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v（3）脚手板v钢、木、竹材料制作。质量不宜大于30kg/块v（4）连墙件v其质量

4、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v2、作业层v作业面的横向尺寸,脚手板的铺设,作业层安全设施v3.横向传力结构 4.纵向传力结构 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v6.联墙杆v7.脚手架的基底 脚手架的地基,扫地杆v8.脚手架安全防护措施 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v3.脚手

5、架构架结构设计计算内容 v(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计算v1、纵向、横向水平杆的抗弯强度应按下式计算v2、纵向、横向水平杆的挠度应按下式计算v3、纵向或横向水平杆与立杆连接时其扣件抗滑承载力fWM vv CRR 扣件式钢管脚手架设计计算v4、立杆稳定性计算v不组合风荷载时v组合风荷载时fAN fWMANW扣件式钢管脚手架设计计算v5、连墙杆计算v（1）连墙杆的轴力设计值v式中：连墙杆轴向力设计值（KN）v 风荷载

6、产生的连墙杆轴向力设计值v 每个连墙杆的覆盖面积内脚手架外侧 面迎风面积0NNNLWLLNLWNWKLWAW.N 41WA扣件式钢管脚手架设计计算v6、立杆地基承载力计算v式中：立杆基础底面平均压力v 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值v 基础底面面积v 地基承载力设计值gfp pNANp Agfgkcgfkfck 的取值afedcb连墙杆横向构架立杆小横杆大横杆水平风荷载扫地杆大横杆立杆支垫纵向构架小横杆hhhh垂直荷载作用时横向构架计算简图hhhh垂直荷载及水平风荷载作用时横向构架计算简图abcdef斜杆扫地杆大横杆立杆纵向构架计算简图立杆计算长度分析小横杆立杆连墙杆整体失稳l0=2h弹簧

7、刚度为零(a)弹簧刚度不确定(b)刚性(c)l0=hl0=h=l0/i=1800/16=112.5承载力计算值:N=48kN=l0/i=3600/16=225承载力计算值:N=15kN荷载v1、荷载分类v2、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、荷载组合荷载分类v1、荷载分类：永久荷载（恒载），可变荷载（活荷载）v2、永久荷载（恒载）v1）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v2）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v3、可变荷载（活载）v1）施工荷载：包括作业层上的人员、器具、和材料的自重v2

8、）风荷载荷载标准值v恒荷载标准值v1、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v2、脚手板自重标准值v3、栏杆与脚手板自重标准值v4、脚手架上吊挂安全设施的荷载按实际情况采用荷载效应组合栏杆与挡脚板自重标准值施工均布活荷载标准值脚手板自重标准值水平风荷载标准值vWK=0.7Z SW0v式中：WK风荷载标准值(KN/m2)v 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v S 脚手架风荷载体型系数，按规范JGJ 130-2001中表4.2.4采用v W0基本风压(KN/m2)按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ 9）规定采

9、用脚手架风荷载体型系数12.1stws stw敞开式双排脚手架：敞开式双排脚手架：2.1s为挡风系数：为迎风面积为挡风面积其中WnWn；AA，AA1.2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采用的取值1H/bl2H/bl构造要求v1、连墙杆布置最大间距构造要求v2、剪刀撑与横向斜撑v（1）剪刀撑跨越立杆数构造要求v2、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v3、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v4、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

10、力时比不设提高约20%构造要求v5、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v6、连墙件偏离主节点的最大距离300mm工程实例v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/100cm2,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lb=1.05m；立杆纵距la=1.2m工程实例v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3

11、0050mm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fgk=240kN/m2。施工地区基本风压为0.45kN/m2。工程所在地为大城市区。工程实例v1、设计校核内容v（1）纵向、横向水平杆的抗弯强度、挠度计算v（2）纵向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力计算v（3）立杆的稳定性计算v（4）连墙杆计算v（5）立杆地基承载力计算工程实例v2、荷载确定v（1）施工活荷载标准值Qk：3.0kN/m2v（2）脚手板自重准值Gk1：0.3kN/m2v（3）栏杆、冲压脚手板挡板自重标准值 Gk2：0.11kN/mv（4）安全网自重标准值Gk3：0.005kN/m2v（5）脚手架结

12、构自重标准值Gk4：0.1161kN/m工程实例v（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，v WK=0.7Z SW0v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。v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：1323.1871.03.13.1s871.0工程实例（小横杆）v3、搭设尺寸设计校核（本例小横杆在大横杆上）v（1）验算横向水平杆抗弯强度及挠度v作用在横向水平杆上的线荷载标准值：v作用在横向水平杆上的线荷载设计值2/264.045.01323.174.07.0mkNwkmkNLGG

13、QqaKKKk40.222.11611.03.032)(41mkNLGGQqaKKK28.222.11611.02.13.02.134.12)2.12.14.1(41工程实例（小横杆）v内力计算v抗弯强度v查规范附录B表B：vQ235钢抗弯强度设计值,查规范表5.1.6得：v满足要求mkNMbql39.0805.128.282max22236max20576.831008.51039.0cmkNcmkNWM308.5cmW 2/205mmkNf 419.12cmI 25/1006.2mmNE小横杆计算简图工程实例（小横杆）v挠度验算v满足要求mmlmmEIlqvbbk71501005.1150

14、1.31019.121006.2384105040.25384534544工程实例（大横杆）v（2）验算纵向水平杆抗弯强度和挠度v由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值v由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值v横向水平杆自重线荷载标准值及设计值kNlalqFbbkk79.105.13.0105.104.25.0121221kNlaqlFbb646.205.13.0105.182.25.0121221mkNQqkk/1611.04mkNQqk/391.01611.02.12.14工程实例（大横杆）v内力计算：按三跨连续梁计算（可查结构静力计算手册）v取v抗弯强度2236max20521.05

15、11008.510534.0mmNmmNWMmkNFlqlMaa0.4641.22.4660.151.20.1390.115.00.122maxmkNFlqlMaa0.5341.22.4660.1751.20.1390.08571.00.0822maxmkNM 0.534max工程实例（大横杆）v挠度v满足要求mmmmlmmEIlqlFvaakak81501200)101501.21012.19102.06100)12001611.0667.000121.79(1.146100667.0146.1454343（或工程实例（立杆扣件）v（3）验算扣件抗滑承载力v纵向水平杆通过扣件传给立杆的竖向力

16、设计值v满足要求)(83.5664.215.215.2允许值kNkNFR工程实例（立杆稳定）v(4)立杆稳定性验算v1)验算长细比（K取1）v查规范表5.5.3得计算长度系数v长细比满足要求v2）稳定性系数 的求取（K取1.155)5.1 21017158.11805.10ihkil186.0,19758.11805.1155.10得ihkil工程实例（立杆稳定）v3)计算风荷载设计值对立杆段产生的弯矩v立杆稳定验算部位,取脚手架立杆底部v4)计算组合风荷载时立杆段的轴向力设计值v脚手架自重标准值产生的轴向力WMmkNhlwMMakwkW122.0108.12.1264.04.185.0104

17、.185.01.40.8522kNHNkkG5.220.116145G41工程实例（立杆稳定）v构配件(脚手板、栏杆、挡脚手板）自重标准值产生的轴向力v施工荷载标准值产生的轴向力v综上,组合风载时,立杆段轴向力设计值为:kNHlGlGGllNakakkabkG723.1452.1005.02.111.023.032.13.005.15.03.00.53212kNQllNkabQk86.420.32.13.005.15.03.00.5kNNNQkGkk12.1486.44.185.0723.122.52.14.185.0N1.2N21G工程实例（立杆稳定）v5)计算不组合风荷载时立杆段的轴向力设

18、计值v6)立杆稳定性验算v组合风载时:v不组合风载:v满足要求kNNNQkGkk14.1586.44.1723.122.52.14.1N1.2N21G22363/205/1801008.510122.0489186.0102.14NmmkNmmkNWMAw223/205/5.166489186.01014.15NmmkNmmkNA工程实例（连墙杆）v（5）连墙杆的验算v1)扣件连接的抗滑承载力验算v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=1.19v连墙杆的轴向力设计值：双排架由规范表4.3.1查得v因此,采用双扣件连接2/42.045.01323.119.17.0mkN

19、wkkNN50kNRNAwNNNcwklwl16262.1252.138.1242.04.14.100工程实例（连樯杆）v2)连墙杆的稳定承载力验算v连墙杆的计算长度取脚手架距墙的距离,即:v满足要求ml5.00)(1506.3158.11005.0术规范查冷弯薄壁型钢结构技912.0223/205/27.37489912.01062.16mmkNmmkNANl工程实例（地基承载力）v立杆地基承载力计算v基底面积为木垫作用长度取为0.5mv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v立杆地基承载力验算v不满足要求，现将垫木改为：500 x30 则:v满足要求215.03.05.0

20、mA2/962404.0mmkNfKfRkcR4.0cK22/96/9.10015.014.15mmkNfmmkNANPR22/96/6.605.05.014.15mmkNfmmkNANPR小结v1、影响脚手架稳定性的因素分析v（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。v（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。v（3）扣件紧固扭矩 50Nm比较合适v（4）横向支撑（之字撑）可提高临界荷载（可达15%）。小结v（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v低。v（6）立杆横距 临界荷载随横距的增大而降v（7）立杆纵距 对高临界荷载影响不明显v（8）连墙杆点花排列比并排临界荷载提高约10%小结v2、几点说明v（1）双排扣件脚手架的主要破坏形式为整体横向失稳。v（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。v（3）扣件拧紧程度影响脚手架的稳定性v（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。