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扣件式鋼管腳手架的計算方法

2015-05-21 10:13:52 SystemMaster www.hbgongde.com 點擊數:

扣件式鋼管腳手架整體穩定性的計算方法,係通過對多種常用構架尺寸和連牆點設置的1∶1原型單、雙排腳 手架段進行整體加荷試驗,得到其出現整體失穩破壞時的臨界荷載Pcr,代入公式φ0=Pcr/Afy(A為立杆的 毛截麵積,fy為立杆鋼材的屈服強度),得到的φ0為腳手架段的整體穩定係數。將φ0就視為立杆段(長度 為步距H)的穩定係數,由《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》(GBJ18-87)附錄三可查得相應於φ0的長細比λ0 ,由μ0=λ0i/h(i為立杆的回轉半徑),即可得到立杆的計算長度係數μ0,經對試驗數據的綜合整理以後 ,確定了計算扣件式鋼管腳手架整體穩定性的立杆計算長度係數μ取值(表2),μ值已綜合考慮了整架作用 、連牆點作用以及荷載偏心和初彎曲等初始缺陷的影響。將複雜的腳手架整體性驗算,轉為簡單的對立杆穩 定性的驗算。將結果代入上述設計表達式,即可得到以下驗算整體穩定性的實用式。

 

扣件式鋼管腳手架整體穩定性驗算的立杆的計算長度係數μ

 

類別 立杆橫距(m) 連牆件布置

 

2步3跨 3步3跨

 

雙排架 1.05 1.50 1.70

 

1.30 1.55 1.75

 

1.55 1.60 1.80

 

單排架 1.85

 

不組合風載時:

 

N=1.2NGK+1.4NQK

 

組合風載時:

 

N=1.2NGK+1.4×0.85NQK MW=1.4×0.85MWK 式中N、MW———分別為立杆的軸向力設計值和風載彎矩 設計值; NGK、NQK———分別為由恒載、施工荷載產生的立杆軸向力標準值; W———立杆的截麵抵抗矩;  MWK———由風載產生的立杆彎矩的標準值,按以下步驟計算。

 

(1) 按式(9)或式(10)確定風壓標準值。

 

(2) 確定立杆所受風線荷載標準值qwk為:

 

式中An為擋風麵積,即寬為立杆縱距La、高為步距H的風載計算單元內的實際擋風麵積。在計算An時,采用密 目安全網者,可按其實圍立麵積的50%計,並應同時計算杆件的擋風麵積(1.15×杆件的擋風麵積,1.15係數 為考慮杆件連接點阻力的增大係數);采用擋風材料封閉者,用其封閉麵積。

 

(3) 由qwk按以下情況確定Mwk:

 

當連牆件按2步3跨設置時,按3跨連續梁確定Mwk(查相應結構靜力計算圖表);當按3步3跨設置時,按2跨連 續梁查得Mwk。

 

我國現行工程結構設計規範均已采用“概率極限狀態設計法”,規範所給的強度設計值f由抗力分項係數γR 除強度標準值得到,而計算作用效應N、M的荷載為計算值(考慮荷載的分項係數和組合係數)。一些讀者往 往在使用f時,卻用荷載的標準值,這是不對的,應當注意。

 

2.1.2 碗扣式鋼管腳手架的整體穩定性驗算

 

碗扣式鋼管腳手架的整體穩定性驗算,目前所做的相應試驗不夠(仍在繼續進行之中),但從其與扣件式鋼 管腳手架相類似的試驗結果的分析中可以看出,由於杆件采用軸心連接等因素,使其穩定承載能力比相應構 架情況的扣件式鋼管架提高15%以上。當取碗扣架的計算長度係數為μ1時,則。

 

因此確定,在驗算碗扣式鋼管腳手架的整體穩定性時,其μ1值可按表2數值乘以0.9325采用,其他均可采用 扣件式鋼管腳手架的計算方法。經幾年的試用,可滿足使用安全的要求。2.1.3 門式鋼管腳手架的整體穩定 性驗算 ?門式鋼管腳手架的整體穩定性以單榀門架計算,其門架立杆的穩定係數φ按組合杆件確定。其穩定 驗算式,當不組合風載時,仍使用式(11),但N為一榀門架的軸向力設計值;當組合風載時,按下式計算:

 

式中Mwk———風載彎矩標準值,

 

hw———連牆件豎距;

 

φ———門架立杆的穩定係數,按查《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》附錄三,其中:

 

I———門架立杆換算截麵回轉半徑;

 

I0———門架立杆截麵慣性矩;

 

I1、h1———門架加強杆的截麵慣性矩和高度;

 

h0———門架高度;

 

A———門架立杆的毛截麵積;

 

f———門架鋼材的強度設計值:Q235鋼用205N/mm2;16Mn鋼用300N/mm2;

 

γ’R———考慮腳手架工作條件的抗力調整係數,取

 

2.2 非單、雙排腳手架結構和單肢立杆的穩定性驗算 非單、雙排腳手架結構包括多排或滿堂設置的腳手架和 模板支撐架,由於尚無係統的試驗研究成果,其結構和單肢立杆的穩定性驗算,可暫參考單、雙排腳手架計 算的研究成果和相關規範加以臨時解決。即將腳手架立杆段視為有側移多層框架柱,將上下橫杆視為計算立 杆段的約束杆件,采用《鋼結構設計規範》(GBJ17-88)附表4.2的規定,計算出單肢立杆按有側移框架柱 考慮的計算長度係數μ’0,當該單肢立杆為雙排腳手架的立杆時,則μ'0應與相應雙排腳手架的μ值一致。 由於兩者的計算依據是不同的,μ’0≠μ,因此就引入兩個調整係數m1(考慮連牆件設置情況的調整係數) 和m2(考慮另一方向水平杆件約束作用的調整係數),由μ’=μ=m1m2μ’0的特定情況求得m1和m2的數值 後,用μ’=m1m2μ’0計算出扣件式鋼管腳手架各種構架情況下單肢立杆的計算長度係數μ’的數值表。用 前述方法,取碗扣式鋼管腳手架單肢立杆的計算長度係數為μ’1,則μ’1=0.9325μ’。μ’和μ’1的數 值表見文獻1第461~466頁。有了μ’(或μ’1),即可按前述方法得到相應的穩定係數φ。

 

扣件式或碗扣式腳手架結構的單肢立杆的穩定驗算(視其荷載作用情況可分為軸心受壓杆件和壓彎杆件), 可采用《冷彎薄壁型鋼結構技術規範》(GBJ18-87)的計算式和規定。

 

上述計算方法既考慮了腳手架結構本身的剛度條件,又考慮了腳手架結構的連牆約束和整體作用。同時還按 不同的h/Lb、h/La和連牆件設置情況,分別給出了首步架和其他步架的角立杆、邊立杆與中立杆(分別在兩 麵、三麵和四麵設有橫杆)的μ’(或μ’1)值。因此,既可用於驗算單、雙排腳手架結構的單肢立杆穩定 性,亦可用於驗算多排和滿堂腳手架結構的穩定性。

 

計算多排和滿堂腳手架結構穩定性時,連牆條件可按以下界定采用:

 

(1) 當架子兩個方向立杆排數≥8、杆距≤1.5m、且整體性較好,即設有足夠的整體性拉結杆件(斜杆、剪 刀撐、斜撐等)時,可按2步3跨連牆考慮;

 

(2) 當架子兩個方向立杆排數<8、杆距≤1.5m且整體性較好時,可按3步3跨連牆考慮;

 

(3)當杆距>1.5m或具有其他整體性較差的情況時,可取μ’值為1.80~1.85,即接近於單排腳手架的工作 情況。

 

2.3 其他驗算項目和計算注意事項?

 

2.3.1 水平杆件的強度驗算

 

水平杆件包括縱、橫向水平杆和腳手板等,當其不超過構造跨度規定,不超載或不受過大集中荷載作用時, 一般不需要進行計算;當跨度和荷載較大時,一般應進行強度驗算,可依其支承情況,按簡支梁或2~3跨連 續梁,使用式(1)或式(2)進行驗算。驗算時不要遺漏公式右端抗力項的調整係數,應先確定γ’m值。? 門式鋼管腳手架的門架為門式框架構件,其承載力取決於荷載作用點的部位。受集中力作用時,作用點位於 門架立柱時的承載力最大,位於門架立柱和加強杆之間時次之,位於橫梁跨中時最小。在設計時,應盡量避 開橫梁中部受集中力的作用。

 

2.3.2 連牆件驗算

 

連牆件一般按承受水平力作用進行設計,其所受水平力NL按下式計算:

 

NL=NW+3kN

 

式中,Nw為自由風荷載產生的連牆件軸向力(或水平力),在計算時,可將腳手架視為支承於連牆件之上的 三跨連續梁,跨度取連牆件的豎距hw,取其在風線荷載作用下的最大支座反力為Nw;3kN為腳手架平麵外變形 所引起的連牆件軸向力。

 

當連牆件采用腳手鋼管並以扣件和腳手架連接時,應使用式(2)進行計算,並同時驗算扣件的抗滑要求,每 個扣件的抗滑力為8.5kN。當抗滑不滿足時,可增加扣件的設置。

 

當連牆件為鋼結構構件時,應按《鋼結構設計規範》(GBJ17-88)的規定進行設計。

 

2.3.3 地基承載力驗算

 

腳手架立杆基礎(或支座、墊板)底麵的承載力按下式驗算:

 

式中P———腳手架立杆基礎底麵處的平均應力設計值;

 

A———基礎底麵麵積; N———腳手架立杆傳至基礎頂麵的軸心力設計值,按下式確定:f=K.fk

 

fk———地基承載力標準值;

 

K———調整係數,碎石土、砂土、回填土取0.4;粘土取0.5;岩石、混凝土取1.0。

 

2.3.4 計算注意事項

 

(1) 作業層施工荷載的標準值,結構腳手架取3kN/m2,裝修(含裝飾和修繕作業)腳手架取2kN/m2,圍( 防)護架按1kN/m2計算。模板支撐架、安裝支撐架和實用荷載超過上述規定的腳手架,應按實用荷載設計。 腳手架和支撐架定型產品按其設計的荷載采用,但均不得低於1kN/m2。(2) 在腳手架設置構造中的非腳手 架結構部分和型鋼件,應使用相應的鋼結構規範進行設計。

 

(3) 在腳手架設置中涉及連牆、附牆、預埋件、臨時支撐和對工程的加固措施等,應按相應結

 

構設計規範驗算,並應取得工程設計人的同意,或請工程設計人對相應結構進行驗算。

 

3.一個扣件可以承載多大力

 

應該叫“承載力”才對。

 

表5.1.8       扣件、底座的承載力設計值(kN)

 

項    目承載力設計值

 

對接扣件(抗滑)3.20

 

直角扣件、旋轉扣件(抗滑)8.00

 

底座(抗壓)40.00

 

可調托座30.00

 

注:扣件螺栓擰緊扭力矩值不應小於40N?m,且不應大於65Nm。

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