施工技术安全计算NEW课件.ppt
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1、施工安全计算技术施工安全计算技术第一部分第一部分 落地扣件钢管脚手架设计计算落地扣件钢管脚手架设计计算第二部分第二部分 悬挑脚手架设计计算悬挑脚手架设计计算第三部分第三部分 扣件钢管梁模板支撑架设计计算扣件钢管梁模板支撑架设计计算第四部分第四部分 墙模板的设计计算墙模板的设计计算第五部分第五部分 柱模板的设计计算柱模板的设计计算第六部分第六部分 梁模板的设计计算梁模板的设计计算第七部分第七部分 悬挑卸料平台的设计计算悬挑卸料平台的设计计算第一部分第一部分 落地扣件钢管脚手架设计计算落地扣件钢管脚手架设计计算 扣件式钢管脚手架是我国目前土木建筑工程中应用最扣件式钢管脚手架是我国目前土木建筑工程中
2、应用最为广泛的,也是属于多立杆式的外脚手架中的一种,其特为广泛的,也是属于多立杆式的外脚手架中的一种,其特点是:杆配件数量少;装卸方便,利于施工操作;搭设灵点是:杆配件数量少;装卸方便,利于施工操作;搭设灵活,能搭设高度大;坚固耐用,可多次周转,使用方便。活,能搭设高度大;坚固耐用,可多次周转,使用方便。应用扣件式钢管脚手架在设计与施工中要贯彻执行国应用扣件式钢管脚手架在设计与施工中要贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。为了符合这一基本要求,所以扣件式钢管脚手确保质量。为了符合这一基本要求,所以扣件式钢管脚
3、手架施工前,要根据规范(架施工前,要根据规范(JGJ130-2019)(以下均简称规)(以下均简称规范)范)1.0.4条的规定编制施工组织设计。条的规定编制施工组织设计。建筑施工扣件式钢管脚手架规范建筑施工扣件式钢管脚手架规范(JGJ130-2019)一、规范要求设计计算书应该包括的内容:一、规范要求设计计算书应该包括的内容:1.纵向和横向水平杆纵向和横向水平杆(大小横杆大小横杆)等受弯构件的强度计算;等受弯构件的强度计算;2.扣件的抗滑承载力计算;扣件的抗滑承载力计算;3.立杆的稳定性计算;立杆的稳定性计算;4.连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;5.
4、立杆的地基承载力计算。立杆的地基承载力计算。计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷载分项系数载分项系数1.21.2,可变荷载分项系数,可变荷载分项系数1.41.4。受弯构件要根据。受弯构件要根据正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。二、二、纵向和横向水平杆纵向和横向水平杆(大小横杆大小横杆)的计算的计算 1.大小横杆的强度计算要满足大小横杆的强度计算要满足 其中其中 M 为弯矩设计值,包括脚手板自重荷载产生的弯矩为弯矩设计值,包括脚手板自重荷载产生的弯矩和施工活荷载的弯矩;和施工活荷
5、载的弯矩;W 为钢管的截面模量;为钢管的截面模量;f钢管抗弯强度设计值,取钢管抗弯强度设计值,取205N/mm2。大小横杆的挠度计算要满足大小横杆的挠度计算要满足 v按照规范要求为按照规范要求为l/150与与10mm。2.大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在 小横杆的上面。小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。大横杆的最大弯矩和变形。大横杆荷载包括自重标准值,脚手板的荷载标准值,大横杆荷载包括自重标准值,脚手板的荷载标准值,活荷载标准值。活荷载
6、标准值。fWM二、纵向和横向水平杆二、纵向和横向水平杆(大小横杆大小横杆)的计算的计算 大横杆计算荷载组合简图大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度跨中最大弯矩和跨中最大挠度)大横杆计算荷载组合简图大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩支座最大弯矩)跨中最大弯矩计算公式如下跨中最大弯矩计算公式如下:支座最大弯矩计算公式如下支座最大弯矩计算公式如下:最大挠度考虑计算公式如下最大挠度考虑计算公式如下:二、纵向和横向水平杆二、纵向和横向水平杆(大小横杆大小横杆)的计算的计算3.小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算 大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力
7、计算大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。小横杆的荷载包括大小横杆的自重标准值,脚手板的小横杆的荷载包括大小横杆的自重标准值,脚手板的荷载标准值,活荷载标准值。荷载标准值,活荷载标准值。均布荷载最大弯矩计算公式如下均布荷载最大弯矩计算公式如下:集中荷载最大弯矩计算公式如下集中荷载最大弯矩计算公式如下:均布荷载最大挠度计算公式如下均布荷载最大挠度计算公式如下:集中荷载最大挠度计算公式如下集中荷载最大挠度计算公式如下:三、扣件的计算三、扣件的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承
8、载纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算力按照下式计算(规范规范5.2.5):5.2.5):R Rc R Rc 其中其中 Rc Rc 扣件抗滑承载力设计值扣件抗滑承载力设计值,取取8.0kN8.0kN;R R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;设计值;当直角扣件的拧紧力矩达当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m40-65N.m时时,试验表明试验表明:单扣单扣件在件在12kN12kN的荷载下会滑动的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取其抗滑承载力可取8.0kN8.0kN;双扣;双扣件在件在20kN20kN的荷载下会滑动的荷载下会滑动,其
9、抗滑承载力可取其抗滑承载力可取12.0kN12.0kN。四、立杆的稳定性计算四、立杆的稳定性计算1.静荷载标准值包括以下内容的组合:静荷载标准值包括以下内容的组合:(1)每米立杆承受的结构自重标准值每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m),规范附录,规范附录A;(2)脚手板的自重标准值脚手板的自重标准值(kN/m2),规范给出了冲压钢脚手板、竹串片脚手板和,规范给出了冲压钢脚手板、竹串片脚手板和木脚手板的标准值;木脚手板的标准值;(3)栏杆与挡脚手板自重标准值栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m),规范给出了栏杆冲压钢脚手板、栏杆,规范给出了栏杆冲压钢脚手板、栏杆竹串片脚手挡板和栏杆木脚手挡板的
10、标准值;竹串片脚手挡板和栏杆木脚手挡板的标准值;(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2),通常取,通常取0.005。2.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总和的1/2取值。取值。3.风荷载标准值应按照以下公式计算风荷载标准值应按照以下公式计算 其中其中 W0 基本风压,基本风压,建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GBJ9);Uz 风荷载高度变化系数,风荷载高度变化系数,建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范(GBJ9);Us 风荷载体型系数。风荷载体型系
11、数。考虑风荷载时考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式立杆的轴向压力设计值计算公式:N=1.2NG+0.851.4NQ 不考虑风荷载时不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式立杆的轴向压力设计值计算公式:N=1.2NG+1.4NQ四、立杆的稳定性计算四、立杆的稳定性计算 不考虑风荷载时不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式立杆的稳定性计算公式 考虑风荷载时考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式立杆的稳定性计算公式 其中其中 N 立杆的轴心压力设计值立杆的轴心压力设计值(kN);轴心受压立杆的稳定系数轴心受压立杆的稳定系数,由长细比由长细比 l0/i 的结果查表得到;的结果查表得到;I 计算立
12、杆的截面回转半径计算立杆的截面回转半径(cm);l0 计算长度计算长度(m),由公式由公式 l0=kuh 确定;确定;k 计算长度附加系数,取计算长度附加系数,取1.155;u 计算长度系数,由脚手架的高度确定;计算长度系数,由脚手架的高度确定;A 立杆净截面面积立杆净截面面积(cm2);W 立杆净截面模量立杆净截面模量(抵抗矩抵抗矩)(cm3);MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩(kN.m);钢管立杆受压强度计算值钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);f 钢管立杆抗压强度设计值钢管立杆抗压强度设计值(N/mm2),f=205 N/mm2。fAN fWM
13、ANw四、立杆的稳定性计算四、立杆的稳定性计算 说明计算长度附加系数说明计算长度附加系数u:u:反映脚手架各杆件对立杆反映脚手架各杆件对立杆的约束作用,综合了影响脚手架整体失稳的各种因素。的约束作用,综合了影响脚手架整体失稳的各种因素。偏心:施工荷载一般偏心作用脚手架上,但由于一般偏心:施工荷载一般偏心作用脚手架上,但由于一般情况脚手架结构自重产生的最大轴向力由不均匀分配施工情况脚手架结构自重产生的最大轴向力由不均匀分配施工荷载产生的最大轴向力不会同时相遇,可以忽略施工荷载荷载产生的最大轴向力不会同时相遇,可以忽略施工荷载的偏心作用,内外立杆按照施工荷载平均分配计算。的偏心作用,内外立杆按照施
14、工荷载平均分配计算。五、连墙件计算五、连墙件计算连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:Nl=Nlw+No其中其中 Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN):Nlw=1.4 wk Aw wk 风荷载基本风压值;风荷载基本风压值;Aw 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外迎风面积;每个连墙件的覆盖面积内脚手架外迎风面积;No 连墙件约束轴向力连墙件约束轴向力(kN),No=5.0kN;五、连墙件计算五、连墙件计算连墙件轴向力设计值连墙件轴向力设计值 Nf=Af连墙件如果采用扣件与墙体连接,要计算扣件的抗滑力。连墙件如果采用扣件与墙体连
15、接,要计算扣件的抗滑力。连墙件如果焊接方式与墙体连接,要计算焊缝的强度。连墙件如果焊接方式与墙体连接,要计算焊缝的强度。第二部分第二部分 悬挑脚手架设计计算悬挑脚手架设计计算一、规范要求设计计算书应该包括的内容:一、规范要求设计计算书应该包括的内容:1.1.纵向和横向水平杆纵向和横向水平杆(大小横杆大小横杆)等受弯构件的强度计算;等受弯构件的强度计算;2.2.扣件的抗滑承载力计算;扣件的抗滑承载力计算;3.3.立杆的稳定性计算;立杆的稳定性计算;4.4.连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算;5.5.悬挑水平主梁和联梁的强度计算和悬挑水平主梁和联梁的强度计算
16、和按照钢结构设计规按照钢结构设计规 范整体稳定性计算;范整体稳定性计算;6.6.锚固段与楼板连接处压环、螺栓和楼板局部受压计算;锚固段与楼板连接处压环、螺栓和楼板局部受压计算;7.7.钢丝拉绳或斜支杆的强度计算。钢丝拉绳或斜支杆的强度计算。计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷计算强度和稳定性时,要考虑荷载效应组合,永久荷载分项系数载分项系数1.21.2,可变荷载分项系数,可变荷载分项系数1.41.4。受弯构件要根据。受弯构件要根据正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。正常使用极限状态验算变形,采用荷载短期效应组合。二、悬臂挑梁的计算二、悬臂挑梁的计算 悬臂单跨梁计算简图悬臂
17、单跨梁计算简图支座反力计算公式支座反力计算公式 支座弯矩计算公式支座弯矩计算公式 C C点最大挠度计算公式点最大挠度计算公式 其中其中 k=m/l,kl=ml/lk=m/l,kl=ml/l。三、悬挑梁上面联梁的计算三、悬挑梁上面联梁的计算 按照集中荷载作用下的简支梁计算,集中荷载按照集中荷载作用下的简支梁计算,集中荷载P P为立为立杆的传递力,计算简图如下杆的传递力,计算简图如下 支撑按照简支梁的计算公式支撑按照简支梁的计算公式四、悬挑主梁的计算四、悬挑主梁的计算 悬挑主梁应该按照超静定的连续梁进行计算,根据是否悬挑主梁应该按照超静定的连续梁进行计算,根据是否有锚固段来判断计算条件是铰接(压环
18、或螺栓连接主体结有锚固段来判断计算条件是铰接(压环或螺栓连接主体结构),还是固接(焊接连接主体结构)。构),还是固接(焊接连接主体结构)。悬臂部分脚手架荷载悬臂部分脚手架荷载P P的作用,里端的作用,里端B B为与楼板的锚固点,为与楼板的锚固点,A A为墙支点。为墙支点。水平钢梁的整体稳定性计算公式如下水平钢梁的整体稳定性计算公式如下 其中其中 b b 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数qPPA130012001500五、五、水平钢梁与楼板连接水平钢梁与楼板连接计算计算1.1.如果采用钢筋拉环,拉环强度计算:如果采用钢筋拉环,拉环强度计算:水平钢梁与楼板压点的拉环一定
19、要压在楼板下层钢筋下面,并要保证水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧两侧30cm30cm以上搭接长度。以上搭接长度。2.2.如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算:如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算:其中其中 N N 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力;锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力;d d 楼板螺栓的直径;楼板螺栓的直径;fb fb 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度;楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度;h h 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度。楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度。3.3.如果采用螺栓,混凝土局部承压计算:如果采用螺栓,混凝土局部承压计算:其中其中 N
20、N 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力;锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力;d d 楼板螺栓的直径;楼板螺栓的直径;b b 楼板内的螺栓锚板边长;楼板内的螺栓锚板边长;fcc fcc 混凝土的局部挤压强度设计值。混凝土的局部挤压强度设计值。六、钢丝绳或支杆六、钢丝绳或支杆连接连接计算计算1.1.钢丝拉绳钢丝拉绳(支杆支杆)的内力计算:的内力计算:如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:其中其中Fg Fg 钢丝绳的容许拉力钢丝绳的容许拉力(kN)(kN);Fg Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)(kN);计算
21、中可以近似计算计算中可以近似计算Fg=0.5dFg=0.5d2 2,d d为钢丝绳直径为钢丝绳直径(mm)(mm);钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6 61919、6 63737、6 66161 钢丝绳分别取钢丝绳分别取0.850.85、0.820.82和和0.80.8;K K 钢丝绳使用安全系数。钢丝绳使用安全系数。2.2.钢丝拉绳钢丝拉绳(斜拉杆斜拉杆)的吊环强度计算:的吊环强度计算:其中其中 f f 为吊环受力的单肢抗剪强度,取为吊环受力的单肢抗剪强度,取f=125N/mmf=125N/mm2 2;可以计算得到钢丝绳吊环的最小直径。可以计算得到钢丝绳吊环的最小
22、直径。第三部分第三部分 梁模板支撑架设计计算梁模板支撑架设计计算一、设计计算书应该包括的内容:一、设计计算书应该包括的内容:1.木方的受力计算;木方的受力计算;2.纵向和横向水平杆的强度计算;纵向和横向水平杆的强度计算;3.扣件的抗滑承载力计算;扣件的抗滑承载力计算;4.立杆的稳定性计算。立杆的稳定性计算。模板支架,特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架模板支架,特别是空间高、跨度大、荷载重的模板支架进行分析计算的研究和总结不多,不少工程编制的施工技术进行分析计算的研究和总结不多,不少工程编制的施工技术方案比较简单。方案比较简单。二、小横杆的计算二、小横杆的计算以第二种支撑形式为例以第二种支撑
23、形式为例 1.1.荷载的计算:荷载的计算:(1)(1)钢筋混凝土梁自重钢筋混凝土梁自重(kN/m)(kN/m):q1 q1 (2)(2)模板的自重线荷载模板的自重线荷载(kN/m)(kN/m):q2 q2 (3)(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)(kN):P1P1 2.2.木方楞的支撑力计算:木方楞的支撑力计算:均布荷载均布荷载 q=1.2 q=1.2q1+1.2q1+1.2q2q2 集中荷载集中荷载 P=1.4 P=1.4P1P1 木方楞计算简图木方楞计算简图 经过计算得到从左到右各木方传递集中力分别为经过计算得到从左到
24、右各木方传递集中力分别为 N1=2.345kN N2=9.494kN N3=2.345kN N1=2.345kN N2=9.494kN N3=2.345kN 16%68%16%16%68%16%二、小横杆的计算二、小横杆的计算以第二种支撑形式为例以第二种支撑形式为例 3.3.小横杆的强度计算:小横杆的强度计算:支撑钢管按照连续梁的计算如下支撑钢管按照连续梁的计算如下 很多很多模板支架的事故分析中发现施工组织设计的方案对模板支架的事故分析中发现施工组织设计的方案对于模板支架的内力分析与实际工况不符合,随意性比较大,于模板支架的内力分析与实际工况不符合,随意性比较大,以上面的分析为例,如果不进行连
25、续梁的分析计算,模板支以上面的分析为例,如果不进行连续梁的分析计算,模板支架的实际受力很不均匀,实际工况是全部竖向荷载中间立杆架的实际受力很不均匀,实际工况是全部竖向荷载中间立杆受力受力68%,两边立杆受力,两边立杆受力16%,有些工程的施工组织方案却,有些工程的施工组织方案却把竖向荷载平均分配,显然中间立杆的安全不能满足。把竖向荷载平均分配,显然中间立杆的安全不能满足。这种形式的支设是很不安全的,我们不建议使用,增加一这种形式的支设是很不安全的,我们不建议使用,增加一根中间立杆并不能解决问题;如果没有中间立杆的脚手架设根中间立杆并不能解决问题;如果没有中间立杆的脚手架设计不满足要求,可以考虑
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