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- 2021-05-14 发布
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第五章
专项施工方案设计
主要内容
第一节
高层建筑安全专项施工方案编制
第二节
塔式起重机基础和附着装置的设计及施工
第三节
脚手架计算
第一节
高层建筑安全专项施工方案编制
一、安全专项施工方案编制
1.
编制范围
高层建筑施工中,应当编制安全专项施工方案的分部分项工程见
表
5-1
。
超过一定规模的危险性较大的分部分项工程
深基坑工程
(一)开挖深度超过
5m
(含
5m
)的基坑(槽)的土方开挖、支护和降水工程
(二)开挖深度虽未超过
5m
,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。
模板工程及支撑体系
(一)工具式模板工程:包括滑模、爬模、飞模等工程。
(二)混凝土模板支撑工程:
搭设高度
8m
及以上;搭设跨度
18m
及以上;施工总荷载
15kN/m
2
及以上;集中线荷载
20kN/m
及以上;
(三)承重支撑体系:用于钢结构安装等满堂支撑体系,承受单点集中荷载
700kg
以上。
起重吊装及安装拆卸工程
(一)采用非常规起重设备、方法,且单件起吊重量在
100kN
及以上的起重吊装工程;
(二)起重量
300kN
及以上的起重设备安装工程;高度
200m
及以上内爬起重设备的拆除工程。
脚手架工程
(一)搭设高度
50m
及以上的落地式钢管脚手架工程;(二)提升高度
150m
及以上附着式整体和分片提升脚手架工程;
(三)架体高度
20m
及以上悬挑式脚手架工程;
拆除、爆破工程
其他
(一)施工高度
50m
及以上的建筑幕墙安装工程;(二)钢跨度大于
36m
及以上的钢结构安装工程;跨度大于
60m
级以上的网架和索膜结构安装工程;(三)开挖深度超过
16m
的人工挖孔桩工程;(四)地下暗挖、顶管及水下作业工程;(五)采用新技术、新工艺、新材料、新设备及尚无相关技术标准的危险性较大的分部分项工程。
专项方案应当包括的内容
(一)
工程概括
危险性较大的分部分项工程概括、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。
(二)
编制依据
相关法律、法规、规范性文件、标准、规范和图纸(国标图集)、施工组织设计等。
(三)
施工计划
包括施工进度计划、材料与设备计划。
(四)
施工工艺技术
技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收
(五)
施工安全保证措施
组织保障、技术措施、应急预案、监测监控
(六)
劳动力计划
专职安全生产管理人员、特种作业人员等
(七)
技术书及相关图纸
安全专项施工方案编制项目 (表
5—1
)
序号
应编制分部分项工程
组织专家论证、审查
一
基坑支护、降水
二
土方开挖
三
模板工程
四
起重吊装
五
脚手架
六
其他危险性较大的工程
2.
编制依据
安全专项施工方案的编制依据有
:
(1)
国家和政府有关安全生产的
法律
、
法规
和有关
规定
。
(2)
安全技术
标准
、
规范
,安全技术
规程
。
(3)
企业的安全管理
规章制度
。
3.
编制原则
安全专项施工方案的编制,必须
考虑现场的实际情况
、
施工特点
及
周围作业环境
,措施要有针对性。凡施工过程中可能发生的危险因素及建筑物周围外部环境不利因素等,都必须从技术上采取具体且有效的措施予以预防。
安全施工方案除应包括相应的安全技术措施外,还应当包括监控措施、应急方案以及紧急救护措施等内容。
4.
编制要求
(
1
)及时性
(
2
)针对性
(
3
)具体性
5.
编制内容
安全专项施工方案编制应根据实际情况,有针对性地编制,应包括的内容一般有
:
分部分项工程概况、施工组织与部署、施工准备、材料构件及机具设备、施工工艺流程、施工技术及操作要点、安全防护措施与安全规定、风险防范与应对措施、检验检测及验收制度等。
二、安全专项施工方案的审批与实施
1.
编制审核
专业技术人员编制方案,监理工程师审核,技术负责人总监理工程师签字。
2.
专家论证审查
(
1
)组织不少于
5
人的专家;
(
2
)提出书面论证报告;
3.
实施
(
1
)施工前;
(
2
)施工中;
(
3
)施工完成后。
第二节
塔式起重机基础和附着装置的设计及施工
一、塔式起重机基础
附着式塔式起重机的混凝土基础采用固定式钢筋混凝土,要求混凝土强度等级不低于
C35
,基础表面平整度允许偏差为
1/1000,
埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。
塔机竖向荷载
图
QTZ60
塔机竖向荷载简图
图
3.2.7-
(
b
)平头式塔机和动臂式塔机
平头式塔吊
核心筒
动臂式塔吊
图 十字形基础平面示意图及
A-A
剖面图
板式和十字形基础
图
4.2.1-
(
a
)塔机的板式基础
图
4.2.1-
(
b
)塔机的十字形基础(加配重)
1.
整体式基础
整体式混凝土基础的示意图如
图
5-1
所示。
2.
分块式基础
分块式混凝土基础的示意图如
图
5-2
所示。
3.
塔式起重机基础的布置
(1)
布置在基础边。
(2)
布置在基坑中央。
构造要求
1.
基础高度应满足塔机预埋件的抗拔要求,且不宜小于
1000mm
,不宜采用坡形或台阶形截面的基础。
2.
基础的混凝土强度等级不应低于
C25
。
3.
基础配筋应符合现行国家标准
《
混凝土结构设计规范
》GB50010
的有关构造规定(含最小配筋率
0.15%
)。板式基础应在基础表层和底层配置直径不小于
12mm
、间距不大于
200mm
的钢筋,且上、下层主筋应用间距不大于
500mm
的竖向构造钢筋连接;十字形基础主筋应按梁式配筋,主筋直径不小于
12mm
,箍筋直径不小于
8mm
且间距不大于
200mm
,侧向构造纵筋的直径不小于
10mm
且间距不大于
200mm
。板式和十字形基础架立筋的截面积不宜小于受力筋截面积的一半。
4.
预埋于基础中的塔机基础节锚栓或预埋节,应符合
《
塔机使用说明书
》
规定的构造要求,并应有支盘式锚固措施。
5.
十字形基础的节点处应采用加腋构造,有利于基础的稳定和避免应力集中。
基础节
斜撑
锚栓
图 塔机基础节形式
图 塔机预埋节形式
预埋节
基础计算
1.
基础的配筋应按现行国家标准
《
混凝土结构设计规范
》GB50010
的有关规定进行受弯、受剪计算。
考虑一般塔机基础所受的扭矩 较小,例如
QTZ63
塔机的 等于
228kN·m
,
QTZ80
塔机的 等于
305kN·m
,
ZJ6012
塔机的 等于
350kN·m
,
ZJ7030
塔机的等于
660kN·m
,远小于混凝土基础
1/4
的开裂扭矩
[T]
;对方形基础长
5m
、宽
5m
、高
1.2m
,且混凝土强度等级为
C25
时,
[T]
为
7880kN·m
。故简化设计中可不考虑扭矩的作用。
当塔机基础节设有斜撑时,可简化为无斜撑计算,但基础钢筋宜按对称式配置正负弯矩筋。本节所列公式中的荷载不包括基础及其上土的自重。净反力是指扣除基础及其上土自重后传至基础底面的压应力。
2.
计算板式基础强度时,将塔机作用于基础的
4
根立柱所包围的面积作为塔身柱截面,计算受弯、受剪的最危险截面取柱边缘处(图 )。基底净反力采用按式(
2
)求得的基底平均压力设计值
P
:
(
2
)
图 板式基础基底压力示意图
塔机的塔身是立体桁架式钢结构,力的作用机理和结构构造类同于格构式钢柱,故规定了塔机的
4
根立柱所包围的面积作为塔身柱截面。
倾覆力矩设计值
M
按基础主轴
x
、
y
方向分别作用,计算基底压力,再计算基础的内力、配筋。按公式(
2
)计算出塔机的塔身柱边基础截面的内力弯矩与精确计算值相比,误差一般在
5%
内。
3.
计算十字形基础时,倾覆力矩设计值
M
和水平荷载设计值
FV
按其中任一条形基础纵向作用计算,竖向荷载设计值
F
仍由全部基础承受。
式中:
P
max
——
按本规程第
4.1
节规定且采用荷载效应基本组合计算的基底边缘的最大压力值;
P
1
——
按本规程第
4.1
节规定且采用荷载效应基本组合计算的塔机立柱边的基底压力值。
3
桩基础
构造要求
1.
桩基构造应符合现行行业标准
《
建筑桩基技术规范
》JGJ94
的规定。预埋件应按
《
塔机使用说明书
》
布置。
2.
基桩应按计算和构造要求配置钢筋。纵向钢筋的最小配筋率,分别对灌注桩、预制桩、预应力混凝土管桩作了规定。纵向钢筋最少根数和长度及保护层厚度作了规定,箍筋的构造要求也作了规定。
3.
承台宜采用截面高度不变的矩形板式或十字形梁式,截面高度不宜小于
1000mm
,且应满足
《
塔机使用说明书
》
的要求。基桩宜均匀对称布置,且不宜少于
4
根,以满足塔机任意方向倾覆力矩的作用。边桩中心至承台边缘的最小距离作了规定。
4. 板式承台基础上、下面均应根据计算或构造要求配筋,钢筋直径不应小于12mm,间距不应大于200mm,上、下层钢筋之间应设置竖向架立筋,宜沿对角线配置桩顶暗梁,塔机基础节的立柱应位于暗梁上。十字形承台应按两个方向的梁分别配筋,承受正、负弯矩的主筋应按计算配置,箍筋不宜小于φ8,间距不宜大于200mm。
5.
基桩主筋伸入承台基础的锚固长度应不小于35d(主筋直径),对于抗拔桩,桩顶主筋的锚固长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010确定。对预应力混凝土管桩和钢管桩,宜采用植于桩芯混凝土中不少于6
φ
20的主筋锚入承台基础,桩芯混凝土长度不应小于2倍桩径,且不应小于1000mm。
桩基计算
1. 桩顶作用效应,应取沿矩形或方形承台对角线方向(即塔机塔身截面的对角线方向属荷载效应最危险方向)的倾覆力矩和水平荷载及竖向荷载进行计算,以角桩的受压或受拔为最不利。当采用十字形承台时,倾覆力矩和水平荷载的作用宜取其中任一条形承台按其纵向作用进行计算,竖向荷载按全部基桩承受进行计算。
2.
基桩的桩顶作用效应应按下列公式计算:
1
) 轴心竖向力作用下:
(
4.3.2-1
)
2
) 偏心竖向力作用下:
(
4.3.2-2
)
(
4.3.2-3
)
——
荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩的平均竖向力;
——
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最大竖向力;
——
荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,角桩的最小竖向力;
——
荷载效应标准组合时,作用于桩基承台顶面的竖向力;
——
桩基承台及其上土的自重标准值,水下部分按浮重度计;
——
桩基中的桩数;
——
荷载效应标准组合时,沿矩形或方形承台的对角线方向、或沿
十字型承台中任一条形承台纵向作用于承台顶面的力矩;
——
荷载效应标准组合时,塔机作用于承台顶面的水平力;
——
承台的高度;
——
矩形承台对角线或十字型承台中任一条形承台两端基桩的轴线
距离。
桩基竖向承载力、单桩竖向承载力特征值、桩的抗拔承载力、桩身抗压或抗拔承载力等计算公式均同现行行业标准
《
建筑桩基技术规范
》JGJ94
,此处不作详细解析。
式中:
承台计算
Ⅰ
受弯及受剪计算
1.
桩基承台应进行受弯、受剪承载力计算,将塔机作用于承台的
4
根塔身立柱所包围的面积作为柱截面,承台弯矩、剪力应按本规程第
6.4.2
条至
6.4.3
条规定计算,受弯、受剪承载力和配筋应按现行
《
混凝土结构设计规范
》GB50010
的规定进行计算。
2.
多桩矩形承台弯矩的计算截面取在塔机基础节塔身柱边,弯矩可按下列公式计算:
(
4.3.3—1
)
(
4.3.3—2
)
式中:
M
x
、
M
y
——
分别为绕
x
轴、
y
轴方向计算截面处的弯矩设计值;
x
i
、
y
i
——
分别为垂直
y
轴、
x
轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离;
N
i
——
不计承台自重及其上土重,在荷载效应基本组合下的第
i
桩
的竖向反力设计值。
图
4.3.3-1
承台弯矩计算示意
3.
对于十字形梁式承台和板式承台中暗梁的弯矩与剪力计算,可视基桩为不动铰支座,按简支梁或连续梁计算(图
4.3.3-2
、
4.3.3-3
),倾覆力矩设计值
M
按其中任一梁纵向作用,竖向荷载设计值
F
仍由全部基础承受。连续梁宜对称配置承受正、负弯矩的主筋;简支梁架立筋的截面积不宜小于受力筋截面积的一半。暗梁计算截面的宽度应不小于桩径。
图
4.3.3-2
板式承台暗梁平面图
暗梁
塔机塔身截面对角线上两立柱对基础的集中荷载设计值
F
max
、
min
可按下式计算。
图
4.3.3-3
暗梁(
1-1
截面)计算简图
(
4.3.3-3
)
式中:
F—
塔机荷载效应基本组合时作用于基础顶的竖向荷载;
M—
塔机荷载效应基本组合时作用于基础顶的倾覆力矩;
L
1
—
塔机塔身截面对角线上两立柱轴线间的距离。
Ⅱ
受冲切计算
1.
由于塔机基础节或预埋节有支盘式或横腹杆的特殊构造,故在承台厚度满足本规程的构造要求和
《
塔机使用说明书
》
的要求下,塔机立柱对承台的冲切可不验算。
2.
塔机的倾覆力矩沿矩形或方形承台的对角线方向作用时,角桩的桩顶作用力最大,且冲切破坏锥体的侧面积最小,故本规程规定了承台受角桩冲切的承载力计算公式。为简化计算,将塔机基础节的
4
根塔身立柱所包围的面积作为塔身柱截面。
对位于塔机塔身柱冲切破坏锥体以外的基桩,承台受角桩冲切的承载力可按下式计算(图
4.3.3-4
):
图
4.3.3-4
承台角桩冲切计算示意
——
荷载效应基本组合时,不计承台及其上土重的角桩桩顶的
竖向力设计值;
——
角桩冲切系数;
——
角桩内边缘至承台外边缘的水平距离;
——
从承台底角桩顶内边缘引
45°
冲切线与承台顶面相交点至
角桩内边缘的水平距离;当塔机塔身柱边位于该
45°
线以
内时,则取由塔机塔身柱边与桩内边缘连线为冲切锥体的
锥线;
式中:
(
4.3.3—4
)
(
4.3.3—5
)
(
4.3.3—6
)
当角桩轴线位于塔机塔身柱冲切破坏锥体以内时,且承台高度符合构造要求,可不进行承台受角桩冲切的承载力计算。
——
承台受冲切承载力截面高度影响系数,当
h≤800mm
时,
取
1.0; h≥2000mm
时, 取
0.9
;其间按线性内插法取值;
——
承台混凝土抗拉强度设计值;
——
承台外边缘的有效高度;
——
角桩冲跨比,其值应满足
0.25
~
1.0
, , 。
组合式基础
组合式基础由混凝土承台或型钢平台、格构式钢柱或钢管柱及灌注桩或钢管桩等组成(图
4.4.1-
(
a
))。
图
4.4.1-
(
a
) 组合式基础立面示意图
图
4.4.1-
(
b
) 型钢平台组合式基础
图
4.4.1-
(
c
) 无平台组合式基础
图
5.1-1
塔基预埋锚栓的定位架
5.1-2
塔机基础节和锚栓的连接
图
5.5
基坑中塔机的组合式基础
二、附着式塔式起重机的附着装置
附着式塔式起重机随施工进度向上接高到限定的自由高度后,需利用附着装置与建筑物拉结,以减小塔身长细比,改善塔身结构受力,同时将塔身上部传来的力矩、水平力等通过附着装置传给已施工完成的建筑结构
(
图
5-7
)
。
附着装置有整个塔身抱箍式和抱柱式两种。前者整体性好,但用钢多,构造复杂
;
后者结构简单、安装方便。附着装置由附着框架、附着杆和附着支座组成。附着杆由型钢、无缝钢管制成,应有调节螺母以调节长度,较长的附着杆一般用型钢焊成空间析架。附着装置的布置方式如
图
5-8
所示。
1.
附着杆计算
附着杆按两端铰支的轴心受压杆件计算。
(1)
附着杆内力。附着杆内力按说明书规定取用
;
如说明书无规定,或附着杆与建筑物连接的两支座间距改变时,则需进行计算。其计算要点如下
:
1)
塔式起重机按说明书规定与建筑物附着时,最上一道附着装置的负荷最大,因此,应以此道附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
2)
附着杆的内力计算应考虑两种工况
:
塔式起重机满载工作、塔式起重机非工作,
3)
附着杆内力计算。附着杆内力按力矩平衡原理计算。
(2)
附着杆长细比计算。
(3)
稳定性计算。
2.
附着支座连接计算
附着支座与建筑物的连接,目前多采用与预埋在建筑物构件上的螺栓相连接。预埋螺栓的规格、材料、数量和施工要求,塔式起重机使用说明书一般都有规定。如无规定,可按下列要求确定
:
(1)
预埋螺栓
(
以下简称螺栓
)
用
Q235
镇静钢制作。
(2)
附着的建筑物构件的混凝土强度等级不应低于
C20
。
(3)
螺栓的直径不宜小于
24mm
。
(4)
螺栓埋人长度和数量按公式计算。
(5)
附着点应设在建筑物楼面标高附近,距离不宜大于
200mm
。附着点处结构需验算,必要时应加强。
3.
附着框架计算
附着框架按方形钢架计算,其计算简图如
图
5-1
2
所示
;
为便于计算,可将其分解,如
图
5-1
3
所示。图中作为作用于附着框架的荷载
;
根据最大单根附着杆内力计算,作用点为顶紧螺栓
(
附着框架与塔身连接用
)
与附着框架的接触点。具体计算方法可参阅建筑结构力学有关内容。
塔式起重机整体式混凝土基础的计算简图
图 塔式起重机附着装置
图 附着装置的布置方式
图 附着框架计算简图
图 附着框架计算分解图
在安装和固定附着杆时,必须用经纬仪检查塔身的垂直度,如塔身倾斜,可调节附着杆的长度进行调直。附着杆安装应牢固,倾角不得大于10
%
。
一般情况下附着式塔式起重机
设置2
-
3道附着
装置即可满足施工需要。第一道附着装置设在距塔机基础表面
30
-
50
m
处,自第一道附着装置向上,每隔
14
-
20m
设一道附着装置。对超高层建筑不必设置过多的附着装置,可将下部的附着装置拆换装到上部使用。
在降落塔身时,拆除附着装置要同步进行,严禁先拆除全部附着装置,然后再拆除塔身。
附着装置的构造要求
第三节
脚手架计算
一、荷载
脚手架上的荷载分为永久荷载和可变荷载两类。
1.
永久荷载
(
恒荷载
)
永久荷载
(
恒荷载
)
可分为
:
(1)
脚手架结构自重,包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重。每根杆承受的结构自重标准值,宜按
表
5-2
采用。
(2)
冲压钢脚手板、木脚手板与竹串片脚手板自重标准值,应按
表
5-3
采用。
(3)
栏杆与脚手板挡板自重标准值,应按
表
5-4
采用。
(4)
脚手架上吊挂的安全设施
(
安全网、苇席、竹笆及帆布等
)
的荷载应按实际情况采用。
2.
可变荷载
(
活荷载
)
可变荷载包括下列两种荷载
:
(1)
施工荷载。包括作业层上的人员、材料及施工工具等,按
表
5-5
取值。
(2)
风荷载。作用于脚手架上的水平风荷载标准值,应按下列计算
:
3.
荷载效应组合
设计脚手架的承重构件时,应根据使用过程中可能出现的荷载取其最不利组合进行计算,荷载效应组合宜按
表
5-8
采用。
二、脚手架基本设计规定
脚手架承载能力的设计计算项目
:
(1)
纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件抗滑承载力计算。
(2)
立杆的稳定性计算。
(3)
连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算。
(4)
立杆地基承载力计算。计算构件的强度、稳定性与连接强度时,应采用荷载效应基本组合的设计值。
永久荷载分项系数应取
1.2
,
可变荷载分项系数应取
1.4
。
三、计算方法
1.
荷载的传递路径与计算简图
脚手架计算首先要确定计算简图,即永久荷载和可变荷载具体如何分配到各杆件上,形成计算模型。确定计算简图的前提是搞清荷载的传递路径,而传递路径与脚手板的铺设方向相关。
(
1
)脚手板纵向铺设
(
2
)脚手板横向铺设
2.
纵、横向水平杆及脚手板计算
(1)
纵、横向水平杆及脚手板按受弯构件计算。
(2)
纵、横向水平杆与立柱连接的扣件抗滑移承载力,应满足下式
:
3.
立杆计算
(1)
立杆的稳定性计算。
(2)
计算立杆段的轴向力设计值
N
。
(3)
立杆计算长度。
(4)
由风荷载设计值产生的立杆段弯矩。
(5)
立杆稳定性计算部位的确定应符合规定。
4.
连墙件计算
(1)
连墙件的轴向力设计值计算。
(2)
由风荷载产生的连墙件的轴向力设计值计算。
5.
立杆地基承载力计算
(1)
立杆基础底面的平均压力应满足要求。
(2)
地基承载力设计值计算。
单、双排与满堂脚手架作业层上的施工荷载标准值应根据实际情况确定,且不应低于表
4.2.2
的规定
。
表
4.2.2
施工均布荷载标准值
类别
标准值(
kN/m
2
)
装修脚手架
混凝土、砌筑结构脚手架
轻型钢结构及空间网格结 构脚手架
普通钢结构脚手架
2.0
3.0
2.0
3.0
注:斜道上的施工均布荷载标准值不应低于
2.0 kN/m
2
。
当在双排脚手架上同时有
2
个及以上操作层作业时,在同一个跨距内各操作层的施工均布荷载标准值总和不得超过
5.0kN
/㎡
。
支模、粉刷、砌墙等各工种进行立体交叉作业时
,
不得在同一垂直方向上操作
,
下层作业的位置
,
必须处于上层高度确定的可能坠落的范围之外
.
不符合以上条件时
,
应设置安全防护层
.
摘自
《
建筑施工高处作业安全技术规范
》JGJ80
-
91
双管立杆脚手架由于经济性不好,很少使用,本次修订中予以取消。
单排脚手架搭设高度不应超过
24m
;双排脚手架搭设高度不宜超过
50m
,高度超过
50m
的双排脚手架,应采用分段搭设等措施。
规定脚手架高度不宜超过
50m
的依据:
1
根据国内几十年的实践经验及对国内脚手架的调查,立杆采 用单管的落地脚手架一般在
50m
以下。当需要的搭设高度大于
50m
时,一般都比较慎重地采用了加强措施,如采用双管立杆、分段卸荷、分段搭设等方法。国内在脚手架的分段搭设、分段卸荷方面已经积累了许多可靠、行之有效的方法和经验。
2
从经济方面考虑。搭设高度超过
50m
时,钢管、扣件的周转使用率降低,脚手架的地基基础处理费用也会增加。
3
参考国外的经验。美国、日本、德国等也限制落地脚手架的搭设高度:如美国为
50m
,德国为
60m
.日本为
45m
等。
与建筑结构荷载规范的内容统一。将作用于脚手架上的水平风荷载标准值的计算公式
wk
=
0
.
7
μz·μs
·
w0
(
w0
取
n=50
的值)
修改为:
wk
=
μz·μs
·
w
0
wk——
风荷载标准值(
kN/m2
);
μ
z
——
风压高度变化系数,应按现行国家标准
《
建筑结构荷载规范
》GB50009
规定采用;
μ
s
——
脚手架风荷载体型系数,应按本规范表
4.2.6
的规定采用;
wo——
基本风压值 (
kN/m2
),应按国家标准
《
建筑结构荷载规范
》GB50009-2001
附表
D.4
的规定采用,取重现期
n=10
对应的风压值。
风压高度变化系数
μz
,按照现行国家标准
《
建筑结构荷载规范
》
规定的值进行选取。我们在设计脚手架时,要注意此值的取法, 按现行国家标准
《
建筑结构荷载规范
》
的要求,对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数应依据地面粗糙度类别进行选择确定
将连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力由单排架取
3kN
改为
2kN
,双排架取
5kN
改为
3kN
;(约束平面外变形)
强调连墙件的重要性,对连墙件的计算写得更明确
(
计算部分
)
根据现场施工脚手架应采用密目式安全立网全封闭的安全管理规定,此次修订弱化了开敞式脚手架,对常用脚手架的允许搭设高度做了调整。
常用密目式安全立网全封闭式双排脚手架的设计尺寸
(
m
)
连墙件设置
立杆
横距
l
b
步距
h
下列荷载时的立杆纵距
l
a
(m)
脚手架允许搭设高度
[
H
]
2+0.35
(kN/m
2
)
2+2+
2×0.35
(kN/m
2
)
3+0.35
(kN/m
2
)
3+2+
2×0.35
(kN/m
2
)
二步三跨
1.05
1.5
2.0
1.5
1.5
1.5
50
1.80
1.8
1.5
1.5
1.5
32
1.30
1.5
1.8
1.5
1.5
1.5
50
1.80
1.8
1.2
1.5
1.2
30
1.55
1.5
1.8
1.5
1.5
1.5
38
1.80
1.8
1.2
1.5
1.2
22
三步三跨
1.05
1.5
2.0
1.5
1.5
1.5
43
1.80
1.8
1.2
1.5
1.2
24
1.30
1.5
1.8
1.5
1.5
1.2
30
1.80
1.8
1.2
1.5
1.2
17
注:地面粗糙度为
B
类,基本风压W
o =0.4kN/m
2
。
表 荷载效应组合
计算项目
荷载效应组合
纵向、横向水平杆强度与变形
永久荷载
+
施工荷载
脚手架立杆地基承载力
型钢悬挑梁的强度、稳定与变形
永久荷载
+
施工荷载
永久荷载
+
0.9
(施工荷载
+
风荷载)
立杆稳定
永久荷载
+
可变荷载(不含风荷载)
永久荷载
+
0.9
(可变荷载
+
风荷载)
连墙件强度与稳定
单排架,风荷载
+
2.0kN
双排架,风荷载
+
3.0kN
将荷载效应组合表中的可变荷载组合系数修改为
0.9
。
(
原来是
0.85)
满堂支撑架用于混凝土结构施工时,荷载组合与荷载设计值应符合现行行业标准
《
建筑施工模板安全技术规范
》JGJ162
的规定。
2
、双排脚手架的设计计算公式(以不组合风荷载为例)
脚手架立杆稳定性的计算公式: ;
式中:
N
—
脚手架立杆的轴力设计值;
A
—
脚手架立杆的毛截面面积,
f
—
钢材的设计强度值。
φ
—
轴心受压构件的整体稳定系数,由考虑脚手架整体稳定因素的换算长细比
λ
0
查表或由公式:
确定;
l
0
=
k
•
μ
•
h
,
扣件的偏心距很小,脚手架有一定高度,底部立杆接近轴心受力,计算时视为轴心受压构件。
其中:
k—
计算长度附加系数,
μ
—
考虑整体稳定因素的计算长度系数,它们可以通过规范查得;
h—
立杆步距。根据以上公式,可以验算计算部位立杆的稳定性。
钢结构设计规范中,轴心压杆的稳定承载力设计值可以由公式
:
表达,
式中:
φ
—
轴心受压构件的整体稳定系数,
A
—
轴心压杆的毛截面面积,
f
—
钢材的设计强度值。轴心压杆的稳定承载力设计值
=
稳定承载力极限值/
(
γ
R
•
γ
s
)
,式中:
γ
R
—
钢材的抗力分项系数,
γ
R
=1.165
。
脚手架立杆的极限承载力值通过结构实验和结构计算分析确定。根据建筑施工脚手架结构安全度的要求,脚手架立杆的设计承载力
=
脚手架立杆的极限承载力/
K
,式中:
K—
安全系数,根据工作条件取
2.0--3.0
。
由于扣件的偏心距很小,脚手架有一定高度,底部立杆接近轴心受力。此外,由于脚手架的工作条件较差,施工误差大,其安全系数显然应该高于钢结构。按照钢结构设计规范的表示方法,同时考虑脚手架在安全系数上和钢结构的差别,脚手架立杆的设计承载力可以表达为
:
或
:
式中:
γ
’
R
—
立杆的抗力调整系数,应由计算确定,
f
y
—
钢材的屈服强度。
脚手架立杆的轴力设计值根据脚手架自重和外荷载计算求得。由于脚手架属于临时性结构,安全等级为三级,结构重要性系数取
0.9
。其轴力设计值可以表达为:
0.9
(
1.2
N
Gk
+∑1.4
N
Qk
)。式中:
N
Gk
—
结构自重和构配件自重标准值产生的轴力,∑
N
Qk
—
施工荷载等的标准值产生的轴力之和。
脚手架立杆的设计计算应满足:
0.9
(
1.2
N
Gk
+∑1.4
N
Qk
)≤
为符合现行规范的表达习惯,使用上将上式改写为:
(
1.2
N
Gk
+∑1.4
N
Qk
)≤
=
γ
’
R
的值根据脚手架安全系数
K
与现行规范的可靠度相一致的条件求得,即:
(
N
Gk
+∑
N
Qk
)≤ 应等效于
(
1.2
N
Gk
+∑1.4
N
Qk
)≤
可以求出:
γ
’
R
= ×
可见,
γ
’
R
是反映脚手架安全性与脚手架上作用的恒、活荷载比例关系的系数。扣件式脚手架的安全系数取为:
K=2.0
。对于不同的
N
Gk
和∑
N
Qk
的比值,经统计
0.9
•
γ
’
R
≈1.33
。
脚手架立杆的整体稳定系数由考虑脚手架整体稳定因素的换算长细比
λ
0
查表或公式:
确定。 ,
l
0
—
脚手架大波失
稳时的半波长度或连墙件的竖向间距,由脚手架的搭设方式确定。
以步距
h
表示
l
0
,可以写为单榀架体大波失稳的计算长度系数和步距的乘积:
μ
•
h
。同时将 考虑为计算长度附加系数来调
整结构安全度,并写入
l
0
。立杆计算长度就写成为如下形式,即:
l
0
=
k
•
μ
•
h
。故:
经比较可见: 。
经以上变换,脚手架立杆设计计算公式写为:
1.2
N
Gk
+∑1.4
N
Qk
≤
允许搭设高度计算:
结构自重和构配件自重标准值产生的轴力
N
Gk
=
N
G1k
+
N
G2k
,其中
N
G1k
—
脚手架结构自重标准值产生的轴力,其值等于脚手架立杆承受的每米结构自重标准值
g
k
和架体总高度
H
的乘积:
N
G1k
=
g
k
·
H
;
N
G2k
—
脚手架上构配件自重标准值产生的轴力。代入脚手架立杆设计计算公式:
1.2
(
g
k
·
H+ N
G2k
)
+∑1.4
N
Qk
≤
可以求出:
[
H
]
=
取消了当
26m《 HS《 50m
时,对允许搭设高度限制的调整,原来是参照的英国标准,当代入
50m
时影响不大:
密目式安全立网自重标准值不应低于
0.01kN /㎡
。
双排脚手架的使用经验丰富、成熟,本次修订中改动很少。单排脚手架的使用已经很少,接近淘汰。
悬挑脚手架挑梁结构及其锚固
规范中
推荐以双轴对称截面钢梁
做悬挑梁结构。悬挑脚手架的搭设高度不超过
20
米。悬挑梁截面高度不应小于
160mm
。每个型钢悬挑梁外端宜设置钢丝绳或钢拉杆与上一层建筑结构斜拉结,钢丝绳、钢拉杆作为附加保险措施,不参与悬挑钢梁受力计算。悬挑梁尾端应在两处及以上固定于钢筋混凝土梁板结构上。锚固型钢悬挑梁的
U
型钢筋拉环或锚固螺栓直径不宜小于
16㎜
。
挑梁结构及其锚固的验算内容:悬挑梁的强度;悬挑梁的挠度;当无有效支撑体系时悬挑梁的稳定性;悬挑梁锚固段压点处
U
型钢筋拉环或螺栓的强度;压点处楼板承受锚固负弯矩时的抗弯强度;悬挑梁前端支点下混凝土梁(板)的承载力。
1——
木楔楔紧
图
6.10.5-3
悬挑钢梁楼面构造
图
6.10.5 -2
悬挑钢梁穿墙构造
型钢悬挑梁的抗弯强度计算公式:
型钢悬挑梁的整体稳定性验算公式:
锚固型钢悬挑梁的
U
型钢筋拉环或螺栓的强度计算公式:
式中:
N
m
——
型钢悬挑梁锚固段压点
U
型钢筋拉环或螺栓的拉力设计值;
A
l
——U
型钢筋拉环的净截面面积或螺栓的有效截面面积(
mm
2
),一个
U
型钢筋拉环或一对螺栓按两个截面计算;
f
l
——U
型钢筋拉环或螺栓抗拉强度设计值,应按
《
混凝土结构设计规范
》GB50010
的规定,取
f
l
=50N/mm
2
。
当型钢悬挑梁锚固段压点处采用
2
个(对)及以上
U
型钢筋拉环或螺栓锚固连接时,其钢筋拉环或螺栓的承载能力应乘以
0.85
的折减系数。
构造要求:
U
型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。
U
型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧。
型钢悬挑梁固定端应采用
2
个(对)及以上
U
型钢筋拉环或锚固螺栓与梁板固定,
U
型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置,并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固,其锚固长度应符合现行国家标准
《
混凝土结构设计规范
》GB50010
中钢筋锚固的规定。
6.10.6
当型钢悬挑梁与建筑结构采用螺栓钢压板连接固定时,钢压板尺寸不应小于
100mm×10mm
(宽
×
厚);当采用螺栓角钢压板连接时,角钢的规格不应小于
63mm×63mm×6mm
。
6.10.7
型钢悬挑梁悬挑端应设置能使脚手架立杆与钢梁可靠固定的定位点,定位点离悬挑梁端部不应小于
100mm
。
6.1
0.8
锚固位置设置在楼板上时,楼板的厚度不宜小于
120mm
。如果楼板的厚度小于
120mm
应采取加固措施。
悬挑钢梁前端应采用吊拉卸荷,吊拉卸荷的吊拉构件有刚性的,也有柔性的,如果使用钢丝绳,其直径不应小于
14
㎜
,使用预埋吊环其直径不宜小于
20
㎜
(或计算确定),预埋吊环应使用
HPB235
级钢筋制作。钢丝绳卡不得少于
3
个。
悬挑钢梁悬挑长度一般情况下不超过
2m
能满足施工需要,但在工程结构局部有可能满足不了使用要求,局部悬挑长度不宜超过
3
米。大悬挑另行专门设计及论证。
在建筑结构角部,钢梁宜扇形布置;如果结构角部钢筋较多不能留洞,可采用设置预埋件焊接型钢三角架等措施。
悬挑钢梁支承点应设置在结构梁上,不得设置在外伸阳台上或悬挑板上,否则应采取加固措施。
定位点可采用竖直焊接长
0.2m
、直径
25mm-30mm
的钢筋或短管等方式。
悬挑梁间距应按悬挑架架体立杆纵距设置,每一纵距设置一根。
(不允许有连梁)
悬挑架的外立面剪刀撑应自下而上连续设置。
锚固悬挑梁的主体结构混凝土实测强度等级不得低于
C20
。
悬挑钢梁支承点应设置在结构梁上,不得设置在外伸阳台上或悬挑板上,否则应采取加固措施。
满堂脚手架和满堂支撑架
满堂脚手架和普通型满堂支撑架 加强型满堂支撑架
1
、满堂脚手架和满堂支撑架结构体系
满堂脚手架
定义为在纵、横方向,由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的脚手架。该架体顶部作业层的施工荷载通过水平杆传递给立杆,顶部立杆呈偏心受压状态。
满堂支撑架
定义为在纵、横方向,由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的承力支架。该架体顶部的施工荷载通过可调托撑传给立杆,顶部立杆呈轴心受压状态。
满堂支撑架可分为普通型和加强型二种。
当架体沿外侧周边及内部纵、横向每隔
5m
~
8m
,设置由底至顶的连续竖向剪刀撑,在竖向剪刀撑顶部交点平面设置连续水平剪刀撑,且水平剪刀撑距架体底平面或相邻水平剪刀撑的间距不超过
8m
时,定义为普通型满堂支撑架;
当连续竖向剪刀撑的间距不大于
5m
,连续水平剪刀撑距架体底平面或相邻水平剪刀撑的间距不大于
6m
时,定义为加强型满堂支撑架。
当架体高度不超过
8m
且施工荷载不大时,扫地杆布置层可不设水平剪刀撑。
满堂脚手架的支撑布置同普通型满堂支撑架。
满堂脚手架的搭设高度不宜超过
36m
;施工层不得超过一层。满堂脚手架的高宽比不宜大于
3
。当高宽比大于
2
时,应在架体的四周和内部,水平间隔
6m
~
9m
,竖向间隔
4m
~
6m
设置连墙件与建筑结构拉结,当无法设置连墙件时,应采取设置钢丝绳张拉固定等措施。
满堂支撑架搭设高度不宜超过
30m
。满堂支撑架的高宽比不应大于
3
。当高宽比超过本规范附录
C
所给限值(>
2
或
2.5
)时,应在支架的四周和内部与建筑结构刚性连接,连墙件水平间距应为
6m
~
9m,
竖向间距应为
2m
~
3m
;自顶层水平杆中心线至顶撑顶面的立杆段长度
a
不应超过
0.5m
。
2
、满堂脚手架和满堂支撑架的结构性能
支撑体系设置完善的满堂脚手架或满堂支撑架,在极限荷载作用下的可能破坏形式为:
以水平剪刀撑设置层为反弯点的沿较弱方向的架体大波整体失稳。
架体较大步距间立杆段的局部弯曲失稳
通常情况下,架体的极限承载力由架体大波整体失稳时的承载力值确定。当架体的步距过大时,立杆段的稳定承载力可能低于整体失稳时的承载力。
满堂脚手架和满堂支撑架的破坏形式和脚手架结构很相似,都是以某一水平刚度较大的支撑层做为反弯点,发生结构的大波失稳。因此,在计算方法上可以归为同一类。
满堂脚手架和满堂支撑架结构的破坏特点显示,剪刀撑体系及其布置决定了其对架体大波失稳的约束作用,从而将很大程度上影响到架体的极限承载力。分析表明:影响架体承载力的主要因素有:
立杆的纵、横向间距(立杆的横截面面积/所支撑架体的面积)
竖向剪刀撑和水平剪刀撑的布置方式和数量
纵、横向水平杆的步距
架体上活荷载的加载方式。
3
、满堂脚手架和满堂支撑架立杆稳定性的计算部位:
当满堂脚手架采用相同的步距、立杆纵距、立杆横距时,应计算底层立杆段;
当架体的步距、立杆纵距、立杆横距有变化时,除计算底层立杆段外,还必须对出现最大步距、最大立杆纵距、立杆横距等部位的立杆段进行验算;
当架体上有集中荷载作用时,尚应计算集中荷载作用范围内受力最大的立杆段;
满堂支撑架尚应计算顶层立杆段。
4
、满堂脚手架和满堂支撑架的计算方法和计算公式
满堂脚手架和满堂支撑架的设计承载力确定方法和双排脚手架完全相同。
满堂脚手架和满堂支撑架的计算方法和计算公式上也和双排脚手架完全一致。立杆
稳定性的计算公式: ;式中:
φ
—
由考虑架体整体稳定因素的换算长细比
λ
0
查表或由公式: 确定; ,
l
0
=
k
•
μ
•
h
或
l
0
=
k
•
μ
• (
h
+2
a
)
(用于满堂支撑架顶部立杆段)。其中:
h—
立杆步距,
k—
计算长度附加系数,
μ
—
满堂脚手架和满堂支撑架考虑整体稳定因素的计算长度系数,由规范查得,
a
—
立杆自顶层水平杆中心线至顶撑顶面的长度,其值应不大于
0.5m
,
当
0.2m
<
a
<
0.5m
时,承载力按线性插入确定,并取其较大值
。
根据以上公式,可以验算计算部位立杆的稳定性。
所不同的是满堂脚手架和满堂支撑架在计算立杆轴力时考虑的施工荷载相对复杂,应根据实际情况确定;结构体系在布置上和脚手架结构不同,应根据不同结构布置查得相应的立杆计算长度系数
μ
和计算长度附加系数
k
。
目前对高大满堂脚手架和满堂支撑架的研究尚少,对结构特性-特别是剪刀撑的数量及布置方式对结构承载力的影响认识不足,规范尚不能很好地总结归纳出不同架体立杆考虑整体稳定因素的计算长度系数的变化规律。
规范中架体的可计算范围:
满堂脚手架:立杆间距
0.9~1.3m
,架体高宽比
≤
2.0
,结构跨数不少于
4~5
跨。
满堂支撑架:立杆间距
0.4~1.2m
,架体高宽比
≤
2.0~2.5
,结构跨数不少于
4~8
跨。
此范围基本涵盖了结构施工的常用范围。如所使用架体不满足以上条件,应采取加大架体范围或设置与建筑结构刚性连接的方法。
满堂脚手架尚应计算支撑工作平台的纵、横向水平杆的抗弯以及水平杆与立杆间连接扣件的抗滑移能力。
5
、满堂脚手架和满堂支撑架的设计荷载
满堂脚手架和满堂支撑架立杆所受轴力应根据实际情况确定。
规范中给出了常用满堂脚手架和满堂支撑架立杆承受的每米结构自重标准值,供施工查询。支撑架上工作平台重量应按照实际构造计算,规范中给出了常用情况的参考值。
用于轻型钢结构及空间网格结构施工的满堂脚手架的均布荷载最低值为
2.0 kN/m
2
,用于普通钢结构施工的满堂脚手架的均布荷载最低值为
3.0 kN/m
2
。
规范规定了满堂脚手架上的施工均布荷载的最低值。当架体用于混凝土结构施工时,作业层上的荷载标准值和
《
建筑施工模板安全技术规范
》JGJ162
的规定一致。
6
、满堂脚手架和满堂支撑架的构造
规范中给出了常用满堂脚手架和满堂支撑架的最大搭设高度。
限制条件:
1
)最少跨数应符合本规范附录
c
的规定
2
)脚手板自重标准值取
0.35 kN/m
2
3
)地面粗糙度为
B
类,基本风压W
0
=0.35kN/m
2
4
)立杆间距不小于
1.2m×1.2m
,施工荷载标准值不小于
3kN/m
2
时,立杆上应增设防滑扣件,防滑扣件应安装牢固,且顶紧立杆与水平杆连接的扣件
序号
步距
(
m
)
立杆间距
(
m
)
支架最大高宽比
下列施工荷载时最大
允许高度(
m
)
2 kN/m
2
3 kN/m
2
1
1.7
~
1.8
1.
2×1.2
2
17
9
2
1.
0×1.0
2
30
24
3
0.
9×0.9
2
36
36
4
1.5
1.
3×1.3
2
18
9
5
1.
2×1.2
2
23
16
6
1.
0×1.0
2
36
31
7
0.
9×0.9
2
36
36
8
1.2
1.
3×1.3
2
20
13
9
1.
2×1.2
2
24
19
10
1.
0×1.0
2
36
32
11
0.
9×0.9
2
36
36
12
0.9
1.
0×1.0
2
36
33
13
0.
9×0.9
2
36
36
常用敞开式满堂脚手架结构的设计尺寸
满堂脚手架的搭设高度不宜超过
36m
;满堂脚手架的高宽比不宜大于
3
;施工层不得超过
1
层。
当高宽比大于
2
时,应在架体的四周和内部水平间隔
6m
~
9m
,竖向间隔
4m
~
6m
设置连墙件与建筑结构拉结,当无法设置连墙件时,应采取设置钢丝绳张拉固定等措施。
当满堂脚手架立杆间距不大于
1.5m×1.5m
,架体四周及中间与建筑物结构进行刚性连接,并且刚性连接点的水平间距不大于
4.5m
,竖向间距不大于
3.6m
时,可按双排脚手架的规定进行计算。
满堂支撑架搭设高度不宜超过
30m
;满堂支撑架的高宽比不应大于
3
;立杆自顶层水平杆中心线至托撑顶面的长度
a
不应超过
0.5m
。
当高宽比超过本规范附录所给限值(大于
2
或
2.5
)时,应在支架的四周和内部与建筑结构刚性连接,连墙件水平间距应为
6m
~
9m
,竖向间距应为
2m
~
3m
。
当满堂支撑架小于
4
跨时,宜设置连墙件将架体与建筑结构刚性连接。当架体未设置连墙件与建筑结构刚性连接,立杆计算长度系数
μ
按本规范附录
C
采用时,应符合下列规定:
1
)支撑架高度不应超过一个建筑楼层高度,且不应超过
5.2m
;
2
)架体上永久荷载与可变荷载(不含风荷载)总和标准值不应大于
7.5kN/m
2
;
3
)架体上永久荷载与可变荷载(不含风荷载)总和的均布线荷载标准值不应大于
7kN/m
。
满堂脚手架和满堂支撑架的搭设构造规定和单、双排脚手架相同。
立杆接长接头必须采用对接扣件连接。
水平杆长度不宜小于
3
跨。杆件的接头布置规定和单、双排脚手架相同。
剪刀撑应用旋转扣件固定在与之相交的水平杆或立杆上,旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于
150mm
。竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为
45º
~
60º
,水平剪刀撑与支架纵(或横)向水平杆的夹角应为
45º
~
60º
,剪刀撑的固定与接长的规定和单、双排脚手架相同。
满堂支撑架顶部可调托撑的螺杆外径不得小于
36mm
,直径与螺距应符合
《
梯型螺纹
》
的规定;支托板厚不应小于
5㎜
,螺杆与支托板应焊牢,焊缝高度不得小于
6㎜
;螺杆与螺母旋合长度不得少于
5
扣,螺母厚度不得小于
30mm
。可调托撑的抗压承载力设计值不应小于
40 kN
。满堂支撑架的可调底座、可调托撑螺杆伸出长度不宜超过
300mm
,插入立杆内的长度不得小于
150mm
。
7
、满堂脚手架和满堂支撑架使用中应注意的问题
当架体平台上的施工荷载集中于一侧,分布很不均匀时,架体的承载力下降较大。
当架体高度不大,施工荷载很大时,底部立杆可能受偏心力作用,影响承载力。
六、规范中的强制性条文
可调托撑抗压承载力设计值不应小于
40 kN
,支托板厚不应小于
5㎜
。
主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。
脚手架立杆基础不在同一高度上时,必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定,高低差不应大于
1m
。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于
500mm
(图)。
图
6.3.3
纵、横向扫地杆构造
1——
横向扫地杆;
2——
纵向扫地杆
单排、双排与满堂脚手架立杆接长除顶层顶步外,其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。
开口型脚手架的两端必须设置连墙件,连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高,并且不应大于
4m
。
高度在
24m
及以上的双排脚手架应在外侧全立面连续设置剪刀撑;高度在
24m
以下的单、双排脚手架,均必须在外侧两端、转角及中间间隔不超过
15m
的立面上,各设置一道剪刀撑,并应由底至顶连续设置(图
6.6.3
)。
图 高度
24m
以下剪刀撑布置
开口型双排脚手架的两端均必须设置横向斜撑。
单、双排脚手架拆除作业必须由上而下逐层进行,严禁上下同时作业;连墙件必须随脚手架逐层拆除,严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架;分段拆除高差大于两步时,应增设连墙件加固。
卸料时各构配件严禁抛掷至地面;
扣件进入施工现场应检查产品合格证,并应进行抽样复试,技术性能应符合现行国家标准
《
钢管脚手架扣件
》GB 15831
的规定。扣件在使用前应逐个挑选,有裂缝、变形、螺栓出现滑丝的严禁使用。
扣件式钢管脚手架安装与拆除人员必须是经考核合格的专业架子工。架子工应持证上岗。
钢管上严禁打孔。
作业层上的施工荷载应符合设计要求,不得超载。不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在架体上;严禁悬挂起重设备,严禁拆除或移动架体上安全防护设施。
满堂支撑架顶部的实际荷载不得超过设计规定。
在脚手架使用期间,严禁拆除下列杆件:
1
主节点处的纵、横向水平杆,纵、横向扫地杆;
2
连墙件。
当在脚手架使用过程中开挖脚手架基础下的设备基础或管沟时,必须对脚手架采取加固措施。
其它修改的内容
当为回填土地基时,应对地质勘察报告提供的回填土地基承载力特征值乘以折减系数
0.4
;
每根立杆底部
宜
设置底座或垫板。(原来是应)
(
考虑当脚手架搭设在永久性建筑结构混凝土基面时,立杆下底座或垫板可 根据情况不设置。
)
单、双排脚手架底层步距均不应大于
2m
。
立杆垫板或底座底面标高宜高于自然地坪
50mm
~
100mm
。
垫板应采用长度不少于
2
跨、厚度不小于
50mm
、宽度不小
200㎜
的木垫板
脚手板应铺满、铺稳,离墙面的距离
不应大于
150mm
;
(原来是
120-150mm
)
每搭设完
6m~8m
高度后 应检查(原来是
10-13m
)
钢管外表面锈蚀深度 由原来的
0.5
改为
0.18mm
七、设计计算
脚手架的承载能力应按概率极限状态设计法的要求,采用分项系数设计表达式进行设计。可只进行下列设计计算:
1
、纵向、横向水平杆等受弯构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算;
2
、立杆的稳定性计算;
3
、连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算:
4
、立杆地基承载力计算。
计算构件的强度、稳定性与连接强度时,应采用荷载效应基本组合的设计值。永久荷载分项系数应取
1.2
,可变荷载分项系数应取
1.4
。
脚手架中的受弯构件,尚应根据正常使用极限状态的要求验算变形。验算构件变形时,应采用荷载效应的标准组合的设计值
,
各类荷载分项系数均应取
1.0
。
1
作业层上非主节点处的横向水平杆,宜根据支承脚手板的需要等间距设置,最大间距不应大于纵距的
1/2
;
2
当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时,双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上;单排脚手架的横向水平杆的一端应用直角扣件固定在纵向水平杆上,另一端应插入墙内,插入长度不应小于
180mm
;
3
当使用竹笆脚手板时,双排脚手架的横向水平杆的两端,应用直角扣件固定在立杆上;单排脚手架的横向水平杆的一端,应用直角扣件固定在立杆上,另一端插入墙内,插入长度不应小于
180mm
。
主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。(去掉了内排架离墙距离的要求)
横向水平杆的构造应符合下列规定
:
小横杆计算
以
φ
48
×
3.5
为例,排距
1.05
,纵距
1.2
,地面到女儿墙高度
49m
,步距
1.5m
作业层间距不应大于纵距
1/2
;
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面计算简图如下所示
:
小横杆荷载计算
恒荷载计算:
小横杆的自重标准值:
P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值:
P2=0.350×1.200/3=0.140kN/m
活荷载计算:
活荷载标准值:
Q=3.000×1.200/3=1.200kN/m
小横杆荷载设计值及力学模型
荷载的设计值:
q=1.2×0.038+1.2×0.140+1.4×1.200=1.894kN/m
力学模型:
小横杆力学模型说明
为什么不计算钢管的抗剪强度
纵向水平杆的构造应符合下列规定:
1
纵向水平杆应设置在立杆内侧,单根杆长度不应小于
3
跨;
2
纵向水平杆接长应采用对接扣件连接或搭接,并应符合下列规定:
1
)两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内;不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于
500mm
;各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的
1/3
荷载值计算: 小横杆的自重标准值
P1=0.038×1.050=0.040kN
脚手板的荷载标准值
P2=0.350×1.050×1.200/3=0.147kN
活荷载标准值
Q=3.000×1.050×1.200/3=1.260kN
大横杆荷载的设计值:
P=(1.2×0.040+1.2×0.147+1.4×1.260)/2=0.994kN
大横杆计算简图
大横杆抗弯强度计算:均布荷载最大弯矩计算公式:
集中荷载最大弯矩计算公式:
M=0.08×(1.2×0.038)×1.2002+0.267×0.994×1.200=0.324kN.m
;
σ=0.324×106/5080.0=63.762N/mm2
;大横杆的计算强度小于
205.0N/mm2,
满足要求
!
大横杆挠度计算:最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与集中荷载的计算值最不利分配的挠度和;
均布荷载最大挠度计算公式
:
大横杆均布荷载的最大挠度:
集中荷载最大挠度计算公式
:
集中荷载标准值
P=0.040+0.147+1.260=1.447kN
;
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度
:
最大挠度和:
V=V1+V2=1.897mm
;大横杆的最大挠度小于
1200.0/150
与
10mm,
满足要求
!
大横杆的荷载组合
扣件抗滑移的计算
扣件的抗滑承载力按照下式计算
(
规范
5.2.5):
R ≤ Rc
其中
Rc——
扣件抗滑承载力设计值
,
取
8.0kN
;
R——
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作
用力设计值;
注:当直角扣件的拧紧力矩达
40--65N.m
时
,
试验表明
:
单扣件在
12kN
的荷载下会滑动
,
其抗滑承载力可取
8.0kN
;双扣件在
20kN
的荷载下会滑动
,
其抗滑承载力可取
12.0kN
。
荷载设计值计算:横杆的自重标准值:
P1=0.038×1.200=0.046kN
脚手板的荷载标准值:
P2=0.350×1.050×1.200/2=0.220kN
活荷载标准值:
Q=3.000×1.050×1.200/2=1.890kN
荷载的设计值:
R=1.2×0.046+1.2×0.220+1.4×1.890=2.966kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求
!
μ
值的说明
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
)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。
在一般情况下,此偏心产生的附加弯曲应力不大,为了简化计算,予以忽略。国外同类标准
(
如英、日、法等国
)
对此项偏心的影响也做了相同处理。
立杆稳定性
考虑到扣件式钢管脚手架是受人为操作因素影响很大的一种临时结构,设计计算一般由施工现场工程技术人员进行,故所给脚手架整体稳定性的计算方法力求简单、正确、可靠。应该指出,第
5.2.6
条规定的立杆稳定性计算公式,虽然在表达形式上是对单根立杆的稳定计算,但实质上是对脚手架结构的整体稳定计算。因为公式
5.2.8
中的
μ
值是根据脚手架的整体稳定试验结果确定的
连墙件
脚手架的连墙件的计算是必不可少的,我们经常采用的形式有:扣件式连接、焊接,螺栓连接等,但涉及到施工的方便及材料的普遍性,我们最常用的扣件式连接方式,这里我们要注意两个问题。
1
限制连墙件偏离主节点的最大距离
300mm
,是参考英国标准的规定。只有连墙件在主节点附近方能有效地阻止脚手架发生横向弯曲失稳或倾覆,若远离主节点设置连墙件,因立杆的抗弯刚度较差,将会由于立杆产生局部弯曲,减弱甚至起不到约束脚手架横向变形的作用。调研中发现,许多连墙件设置在立杆步距的
1
/
2
附近,这对脚手架稳定是极为不利的。必须予以纠正。
2
由于第一步立柱所承受的轴向力最大,是保证脚手架稳定性的控制杆件。在该处设连墙件,也就是增设了一个支座,这是从构造上保证脚手架立杆局部稳定性的重要措施之一。
问题的引申,我在主节点设置了连墙件后就要注意与主体结构连接的部位也要设置在受力点较好的部位。
连墙件的计算
地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求:
P
k =
≤
fg
式中:
Pk
——
立杆基础底面处的平均压力标准值(
kPa
);
N
k ——
上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值(
kN
);
A——
基础底面面积(
m2
);
f
g——
地基承载力特征值(
kPa
),应按本规范第
5.5.2
条规定采用。
地基承载力特征值的取值应符合下列规定:
1
当为天然地基时,应按地质勘察报告选用;当为回填土地基时,应对地质勘察报告提供的回填土地基承载力特征值乘以折减系数
0.4
;
(脚手架系临时结构,故本条只规定对立杆进行地基承载力计算,不必进行地基变形验算。考虑到地基不均匀沉降将危及脚手架安全,因此,在第
8.2.3
条中规定了对脚手架沉降进行经常检测。)
2
由载荷试验或工程经验确定。
脚手架系临时结构,故本条只规定对立杆进行地基承载力计算,不必进行地基变形验算。
考虑到地基不均匀沉降将危及脚手架安全,因此,规定了对脚手架沉降进行经常检测。
由于立杆基础
(
底座、垫板
)
通常置于地表面,地基承载力容易受外界因素的影响而下降,故立杆的地基计算应与永久建筑的地基计算有所不同。为此,对立杆地基计算作了一些特殊的规定,即采用调整系数对地基承载力予以折减,以保证脚手架安全。
有条件可由载荷试验确定地基承载力,也可根据勘察报告及工程实践经验确定。