建筑施工扣件式钢管脚手架安全专施工方案编制与实施Word文件下载.doc
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建筑施工扣件式钢管脚手架安全专施工方案编制与实施Word文件下载.doc
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这类活载容易计算,一般不用查表,只需查出其材料自重即可计算(查不到自重时,可取样称量确定,按大于其平均值加2倍均方差取值即可)。
但计算要仔细,尽量避免漏项。
1)作业层施工荷载作用NQk1
已知参数为作业层数n1=2,作业层荷载qk1=2kN/m2,内、外立杆的承载面积分别为:
S内=la(O.5lb+b′1)=1.5(0.5×
1.05+0.25)=1.1625m2,其中在内立杆里边铺一块钢脚手板,宽b′1=O.25m;
S外=O.5lalb=O.7875m2。
则NQkl内=2×
2×
1.1625=4.65kN;
NQk1外=2×
O.7875=3.15kN。
2)铺板层构造荷载作用NQk2
已知铺板层数n=6,铺板层构造包括钢脚手板和平接头下增加的支承横杆及其连接扣件(按每跨有1根2m长横杆计),即
则NQk2内=6×
1.625×
O.352=3.432kN;
NQk2外=6×
O.7875×
O.352=1.663kN
3)围挡防护材料作用NQk3
仅外立杆有此荷载作用。
围挡防护常用的有以下5种设置形式:
a.铺板层外侧设挡脚板和栏杆,NQk3=n2laqk31;
b.铺板层半高封闭,NQk3=la(1.2n2qk32+n2n3qk33);
C.铺板层全高封闭,NQk3=la(n2hqk32+n2n3qk33);
d.沿架全高半封闭,NQk3=la(1.2qk32+n3qk33);
e.沿架高全封闭,NQk3=la(Hsqk32+n3qk33)。
以上各式中,qk31为挡脚板、栏杆自重,查表4.2.1.2,取qk31=0.11kN/m;
qk32为围挡材料单位面积自重,可查《实用手册》表15.31,或取安全网、编织布为O.002kN/m2,竹席为O.005kN/m2,竹笆板为0.045kN/m2;
n3为每一步距h中因固定围挡材料增加的横杆数,可取n3=2;
qk33为支承横杆及其连接扣件的单位自重,qk33=0.038+O.013=0.051kN/m。
半封闭的高度取1.2m。
当la=1.5m、h=1.8m和Hs=60m时,5种围挡作法下的NQk3值列入表5中。
la=1.5m.h=1.8m.Hs=60m时的NQk3值表5
围挡作法
NQk3(kN),当qk322(kN/m2)为
0.002
0.005
O.045
A
0.99
B
0.940
O.972
1.404
C
O.951
0.999
1.647
d
5.22
5.40
7.80
e
5.28
5.55
9.15
由于围挡的全高设置荷载太大,故采用b种围挡作法,并将每步支承围挡的增加横杆减为l根,在采用竹笆板时,NQk3=1.404-O.459=0.945kN。
由此得到内、外立杆的∑NQk值为:
∑NQk内=NQk1内+NQk2内=4.65+3.432=8.082kN:
∑NQk外=NQk1外+NQk2外+NQk3
=3.15+1.663+O.945=5.758kN
(3)风载作用NWk计算
立杆受风载作用产生的NWk=MWk,式中立杆截面积A=489mm2时,立杆截面模量W=5078mm3,则Nwk=Mwk=O.0963(mm-1)Mwk。
为说明计算Mw的(5.3.4)式的形成过程,将Mwk分步计算如下:
1)计算风载标准值
Wk=O.7μsμzWo
W0为基本风压值,从《建筑结构荷载规范》或《实用手册》(P413)可查得某地区的W0=0.25kN/m2。
μz为风压高度变化系数,为考虑验算的需要,按市郊(B类)地区,从《实用手册》(P413)查得μz=0.8(5m高处);
1.25(20m高处);
1.42(30m高处);
1.67(50m高处)。
μz为脚手架的风载体型系数。
由于采用连续6层的半封闭围挡作法,当脚手架背靠的建筑物为框架时,其μs=1.3。
内、外立杆都要考虑风载作用,且其挡风系数不同。
内立杆所在的内立面无围挡,当la=1.5m、h=1.8m时,可从规范附录表A-3中查得1=O.089,外立杆每层的围挡高度为1.2m,1.2/1.8=0.667,则外立面的=0.667+O.333×
O.089=O.697。
则计算内立杆的μs1=1.3×
O.089=O.116;
计算外立杆的μs=1.3×
0.697=O.906。
不同高度处内、外立杆计算的风载标准值Wk列入表6中。
wk的取值表6
类别
wk(kN/m2),当计算高度为(m)
5
20
30
50
内立杆
O.0162
O.0254
0.0288
O.0339
外立杆
0.1268
0.1982
O.2251
O.2648
2)计算风线荷载qwk
qWk即立杆所受到的均布风载,qWk=laWk
3)计算风载弯矩MWk
按受均布荷载qWk作用的三跨连续梁计算,Mwk=qwkh2。
由于MW=1.4×
O.85MWk,将MWk和qWk的计算式代人,即可得到规范给出的计算式(5.3.4)式。
4)计算风载引起的轴力NWk
将MWk的单位化为kN.mm,即可用NWk=O.0963MWk计算出NWk。
以上qWk、Mwk和NWk的计算数据列入表7中。
qwk、Mwk和NWk的计算值表7
项目
单位
风压计算高度(m)
qwk
KN/m
0.0243
0.0381
0.0432
0.0509
0.1902
0.2973
0.3377
0.3972
Mwk
kN.mm
7.873
12.344
13.997
16.492
61.625
96.325
109.415
128.693
kN
0.758
1.189
1.348
1.588
5.935
9.276
1.537
12.393
2.计算可搭设高度
脚手架整体稳定的计算式为:
1.2NGk+1.4×
O.85(∑NQk+NWk)≤Af(b)式中A=489mm2,f=205N/mm2=0.205kN/mm2,稳定系数的确如下:
查表5.3.3得立杆计算长度系数μ=1.5,立杆的计算长度lo=kμh=1.155×
1.5×
1.8=3.119m=3119mm,立杆的回转半径i=15.78mm,则立杆的计算长
细比入==3119/15.78=197.66,查《实用手册》(P584)附表15-5-1得=0.185。
将NGk=0.15Hs代入上式中,移项得到:
若要求Hs≥60m,也即103.03-6.6l(∑NQk+NWk)≥60m,由此得到:
即欲使脚手架的搭设高度≥60m,就必须使∑NQk+NWk≤6.51kN,且∑NQk+NWk的数值每增(减)0.15kN,Hs就要相应减(增)1m。
此外,还应注意对高度每升高1m时的风荷作用增加值△NWk进行控制。
因为,在∑NQk不变的情况下,当△NWk>
0.15kN时,越往上越危险(荷载越大);
当△NWk=0.15kN时,架子全高都是危险截面;
只有当△NWk<
0.15kN时,其危险截面方在底部。
将上述内、外立杆的∑NQk和NWk的计算值代人以下二式,即可确定其可搭设高度的数值:
显然,当上述计算参数都不改变的话,则该架只能按对外立杆的要求搭设到26m。
若要搭设高一些,就必须相应降低可变荷载标准值在立杆中所产生的轴向力。
3.设计荷载的调整
即调整NQ2k、NQ3k和NWk的计算值,其调整效果分析如下:
(1)将铺板层由6层改为4层,则NQ2k的降低值△NQk2=2×
O.7875×
O.352=0.5544kN,相应围挡荷载的降低值,该项调整可增加搭设高度
(2)将封闭挡护材料的竹笆改为安全网或编织布。
则相应围挡荷载的降低值△NQk32=4×
1.2(O.045-O.002)=O.310kN。
而风载作用的降低值△NWk计算如下:
1)采用800目/cm2密目安全网时,网的挡风系数取O.4,则作业层挡风系数为=0.667×
0.4+O.333×
O.089=O.296;
μs=l.3=0.385;
Wk=O.0539kN/m2,qWk=O.0809kN/m;
Mwx=0.1×
1.82×
0.0809=0.0262kN.m=26.2kN.mm;
NWk=O.0963×
26.2=2.523kN;
△NWk=5.935-2.523=3.412kN。
△NQk32+△NWk=O.310+3.412=3.722kN,
2)采用2000目/cm2密目安全网时,网的挡风系数取O.5,则:
=O.667×
O.5+O.333×
0.089=O.363;
μs=1.3×
O.363=0.472;
Wk=0.0661kN/m2;
qWk=O.0991;
MWk=0.0321kN.m=32.1kN.mm;
NWk=O.0963×
32.1=3.09kN;
△NWk=5.935-3.09=2.845kN。
△NQk32+△NWk=O.310+2.845=3.155kN
以上两项调整,共可增加搭设高度∑△Hs=6.34+(24.81~21.03)=31.15~27.37m,使脚手架的搭设高度可达到56.6~52.82m。
由于规范规定当搭设高度超过50m时,必须采取双立杆等措施。
否则,即使计算高度超过50m时,也只能用到50m。
4.双管立杆脚手架验算
双管立杆脚手架的验算,主要是确定在满足搭设高度H'
s的前提下,决定副立杆的设置高度Hs2,现以本例单立杆脚手架为基础导出Hs2的计算式:
取变截面处以上单立杆脚手架的高度为Hs1和结构单位自重为gk1(=O.15kN/m),变截面处以下的结构自重为gk2,全高的结构单位自重为g'
k,则有:
在计算HS2之前,须先判断上式的适用范围:
当脚手架全高都采用双立杆时的可搭设高度
单立杆脚手架的可搭设高度
当取≥60m时,则1.538Hs≤60m者均需予以排除。
因为即使全高都采用双立杆,其搭设高度也达不到60m。
前面已得到单立杆脚手架可搭设高度的数值为:
25.45m;
31.79m(=25.45+6.34);
46.48m(=25.45+21.03);
50.26m(=25.45+24.81);
52.82m和56.6m,它们相应受到的(∑NQk+NWk)分别为11.693kN;
10.743kN;
8.538kN;
7.971kN;
7.588kN和7.021kN。
其中1.538x25.45:
39.14m,1.538×
31.79=48.89m两种均小于60,应排除在外。
当和(∑NQk+Nwk)为不同的数值时,按式(d)确定的Hs2值列入表8中。
从表中可以看出:
Hs2随的增高而增高。
随(∑NQk+NWk)的降低而降低。
5.设计计算中的注意事项
任何工程技术的设计计算工作,都有三项基本要求:
确保安全性、提高合理性和着眼发展性,也即安全保证要求、科学合理要求和技术发展要求。
而正确地执行规范、细致地考虑设计参数、准确地运算和深入地分析研究,则是实现设计要求的必由之路。
为此,在进行设计计算工作中,应注意以下事项:
(1)认真学习规范,正确掌握规定。
不仅应知道规定的内容,而且也应了解为什么要这样规定?
(2)有条理、分步和细致地进行计算。
这样做有以下好处:
一是列述清晰,既便于自己、也便于别人审查复核,容易发现和纠正错误;
二是便于进行数据的修改和调整。
(3)深入研究和认真解决在设计计算过程中发现的问题。
本文之所以作这一较为详细而又带有分析的例题,就是希望能为读者在这方面提供一些启示和帮助。
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