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1、 34 2 脚手架计算脚手架计算 2.1 碗扣式脚手架 2.1.1 荷载及其组合 荷载分类 作用于脚手架和模板支架上的荷载，分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载) 两类。 脚手架的永久荷载，一般包括下列荷载： a 组成脚手架结构的杆系自重，包括：立杆、纵向横杆、横向横杆、斜杆、水平斜 杆、八字斜杆、十字撑等自重； b 配件重量，包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重； 设计脚手架时，其荷载应根据脚手架实际架设情况进行计算。 脚手架的可变荷载，包括下列荷载： a 脚手架的施工荷载，脚手架作业面上的操作人员、器具及材料等的重量。 b 风荷载。 模板支架的永久荷载，一般包括
2、下列荷载： a 作用在模板支架上的结构荷载，包括：新浇筑混凝土、钢筋、模板、支承梁(楞) 等自重。 b 组成模板支架结构的杆系自重，包括：立杆、纵向及横向水平杆、水平及垂直斜 撑等自重。 c 配件自重，根据工程情况定，包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施 及附加构件的自重。 模板支架的可变荷载，包括下列荷载： a 施工人员及施工机具、材料荷载 施工人员及施工机具、材料荷载标准值取2.5kN/m2。 b 混凝土冲击及振捣时产生的荷载 混凝土冲击及振捣时产生的荷载标准值可采用2.5kN/m2 c 风荷载 作用于脚手架及模板支撑架上的水平风荷载标准值，应按下式计算： 0 7 . 0ww sz
3、k = (3.2-1) 式中： k w 风荷载标准值，kN/m2； z 风压高度变化系数， 按现行国家标准 建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 规定采用，见表3.1-7； s 风荷载体型系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范(GB50009-2001) 规定的竖直面取0.8； 0 w 基本风压值，按公式(3.1-7)计算，kN/m2。 荷载的分项系数 计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应 的分项系数： a 永久荷载的分项系数，取1.2；计算结构倾覆稳定时，取0.9。 b 可变荷载的分项系数，取1.4。 计算构件变形(挠度)时的荷载设计值，各类荷载分项系数
4、，均取1.0。 荷载效应组合 设计脚手架及模板支架时，其架体的稳定和连墙件承载力等应按表3.2-1的荷载组 合要求进行计算。 35 表3.2-1 荷载效应组合 序号 计算项目 荷载组合 永久荷载+可变荷载 1 立杆稳定计算 永久荷载+0.9(可变荷载+风荷载) 2.1.2 脚手架的结构计算 无风荷载时，单肢立杆承载力计算 立杆轴向力按下式计算： )(4 . 1)(2 . 1 2121QQGG NNNNN+= (3.2-2) 式中： 1G N 混凝土自重标荷载准值产生的轴向力，kN/m2； 2G N 模板支架自重荷载标准值产生的轴向力，kN/m2； 1Q N 施工人员、机具、材料荷载产生的轴向力
5、，kN/m2； 2Q N 混凝土振捣产生的轴向力，kN/m2。 单肢立杆稳定性按下式计算： NAf (3.2-3) 式中： A 立杆横截面积，4.89cm2； 轴心受压杆件稳定系数，按长细比查表3.2-2； f 钢管强度设计值，205MPa。 表3.2-2 P235A钢管轴心受压构件的稳定系数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1.000 0.997 0.995 0.9920.9890.9870.9840.981 0.979 0.976 10 0.974 0.971 0.968 0.9660.9630.9600.9580.955 0.952 0.949 20 0.947 0.944
6、0.941 0.9380.9360.9330.9300.927 0.924 0.921 30 0.918 0.915 0.912 0.9090.9060.9030.8990.896 0.893 0.889 40 0.886 0.882 0.879 0.8750.8720.8680.8640.861 0.858 0.855 50 0.852 0.849 0.846 0.8430.8390.8360.8320.829 0.825 0.822 60 0.818 0.814 0.810 0.8060.8020.7970.7930.789 0.784 0.779 70 0.775 0.770 0.765
7、 0.7600.7550.7500.7440.739 0.733 0.728 80 0.722 0.716 0.710 0.7040.6980.6920.6860.680 0.673 0.667 90 0.661 0.654 0.648 0.6410.6340.6260.6180.611 0.603 0.595 100 0.588 0.580 0.573 0.5660.5580.5510.5440.537 0.530 0.523 110 0.516 0.509 0.502 0.4960.4890.4830.4760.470 0.464 0.458 120 0.452 0.446 0.440 0
8、.4340.4280.4230.4170.412 0.406 0.401 130 0.396 0.391 0.386 0.3810.3760.3710.3670.362 0.357 0.353 140 0.349 0.344 0.340 0.3360.3320.3280.3240.320 0.316 0.312 150 0.308 0.305 0.301 0.2980.2940.2910.2870.284 0.281 0.277 36 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 160 0.274 0.271 0.268 0.2650.2620.2590.2560.253 0.251 0.248
9、170 0.245 0.243 0.240 0.2370.2350.2320.2300.227 0.225 0.223 180 0.220 0.218 0.216 0.2140.2110.2090.2070.205 0.203 0.201 190 0.199 0.197 0.195 0.1930.1910.1890.1880.186 0.184 0.182 200 0.180 0.179 0.177 0.1750.1740.1720.1710.169 0.167 0.166 210 0.164 0.163 0.161 0.1600.1590.1570.1560.154 0.153 0.152
10、220 0.150 0.149 0.148 0.1460.1450.1440.1430.141 0.140 0.139 230 0.138 0.137 0.136 0.1350.1330.1320.1310.130 0.129 0.128 240 0.127 0.126 0.125 0.1240.1230.1220.1210.120 0.119 0.118 250 0.117 组合风荷载时单肢立杆承载力计算： 风荷载对立杆产生弯矩按下式计算： 10/4 . 1 2 hlwM akw = (3.2-4) 式中： w M 单肢立杆弯矩(kNm)； a l 立杆纵矩(m)； k w 风荷载标准值(k
11、N/m2)； h 立杆计算长度(m)。 单肢立杆轴向力按下式计算： )(4 . 19 . 0)(2 . 1 2121QQGGw NNNNN+= (3.2-5) 立杆压弯强度按下式计算： W M A N ww + f (3.2-6) 式中： W立杆截面模量，5.08cm3。 2.1.3 地基承载力计算 地基承载力设计值应按下式计算： kD PPP+= gk f (3.2-7) 式中： D P 地基承载力计算均布荷载； P 上部混凝土自重、内外模重量以及施工振捣、料机具等合计均布荷载； k P 碗扣式钢管脚手架自重荷载，按公式(3.2-8)计算； gk f 地基承载力标准值，由载荷试验或其它原位测
12、试公式计算并结合工程实践 经验等方法综合确定。 k k k S G P 5 . 1 = (3.2-8) )( 3210kkkk gggHaG+= (3.2-9) 式中： 37 k G 脚手架立杆验算截面承受的构架自重荷载，kN； 0 H 立杆高度，m； a 立杆纵距，m； 1k g 基本构架杆部件的平均自重荷载，取0.18kPa； 2k g 配件平均自重荷载，取0.15kPa； 3k g 局部件平均自重荷，载取0.1kPa； k S 立杆纵距与横距的乘积，m2。 2.1.4 计算实例 设计概况 某铁路特大桥56+96+56m连续梁0#块重667.5t，采用碗扣式满堂支架进行0#块现 浇，立杆、
13、纵杆间距60cm(腹板处加密为30cm)，横杆间距90cm，结构图如图3.2-1所 示： 603 1380840 303 605 303 603 840 90909060 60 32.5 655 32.560 6016=960 110 2020 6023=1380 20 500 20 607=420 110 90909090909090 220 300300300300 截面1截面2 100100 607=420 1001008010010010080 I10支架顶横梁 I16支架顶纵梁 图3.2-1 0#块支架结构示意图(单位：cm) 38 荷载大小 施工人员、机具、材料荷载： 5 . 2
14、1 =pkN/m2 混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载： 5 . 2 2 =pkN/m2 梁体钢筋混凝土自重荷载： 如图3.2-23.2-6所示 a 翼缘板处： 83.13 31 =pkN/m2 b 腹板处： 74.179 32 =pkN/m2 c 底板处： 09.49 33 =pkN/m2 648.9 480 1108032080110 65.9 图3.2-2 截面1断面(单位：cm) 110 13.83 172.97 42.32 13.83 172.97 1108032080 (尺寸单位：cm，荷载单位：kN/m2，混凝土容重取 26.5kN/m3) 图3.2-3 截面1断面混凝土荷载分布
15、 39 700 480 1108032080110 70 图3.2-4 截面2断面(单位：cm) 13.83 186.51 55.86 13.83 186.51 1108032080110 (尺寸单位：cm，荷载单位：kN/m2，混凝土容重取 26.5kN/m3) 图3.2-5 截面2断面混凝土荷载分布 13.83 179.74 49.09 13.83 179.74 1108032080110 (尺寸单位：cm，荷载单位：kN/m2，混凝土容重取 26.5kN/m3) 图3.2-6 平均断面混凝土荷载分布 40 模板、支架自重荷载： 5 . 1 4 =pkN/m2 两侧翼缘板处满堂支架受力检算 两侧翼缘板处碗扣式脚手架布置按顺桥向间距60cm，横桥向间距60cm，横杆步距 90cm。翼缘板处脚手架每一根立杆受立如下： 施工人员、机具、材料荷载： 90. 06 . 06 . 05 . 2 11 =ApNQkN 混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载： 90. 06 . 06 . 05 . 2 22 =ApNQkN 梁体钢筋混凝土自重荷载： 98. 46 . 06 . 083.13 311 =ApNGkN 模板、支架自重荷载： 54. 06 . 06 . 05 . 1 42 =ApNGkN 按规范进行荷载组合有： 2 . 1)(4 . 1)( 2121 += GGQQ NNNNN
