計算依據:《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》JGJ 130-2011
鋼管:採用φ48.3×3.6鋼管,參數:A=5.06cm2, i=1.59cm,W=5.26cm3,I=12.71cm4。
一、荷載
(1)作用於腳手架上的荷載:
永久荷載——腳手架自重(立杆、水平杆、剪刀撐及扣件)、構配件自重(腳手板、欄杆、擋腳板及安全網)
可變荷載——施工荷載(作業層上人員、器具和材料自重),風荷載
(2)荷載標準值
永久荷載標準值按每米立杆承受的結構自重標準值,查表(表3-1)採用或自行計算;構、配件自重見表3-2和表3-3。
可變荷載中的施工荷載見表3-4。
《扣件架》規範附錄A
表3-1 單、雙排腳手架立杆承受的每米結構自重標準值gk(kN/m)
註:φ48.3×3.6鋼管,扣件自重按本規範附錄A表A.0.4採用.表內中間可按線性插入計算。
表3-2 腳手板自重標準值
表3-3 欄杆、擋腳板自重標準值
表3-4 施工均布荷載標準值
註:當在雙排腳手架上同時有2個及以上操作層作業時,在同一個跨距內各操作層的施工均布荷載標準值總和不得超過5.0 kN/m2。
可變荷載中的水平風荷載標準值:
式中wk——風荷載標準值(kN/m2);
z——風壓高度變化係數,按《建築結構荷載規範》規定採用;
s——腳手架風荷載體型係數,見表3-5。(最為關鍵)
w0——基本風壓(kN/m2),按《建築結構荷載規範》規定採用,取重現期n=10對應的風壓值。
在風荷載體型係數中,可將腳手架視為鋼管桁架。
表3-5 腳手架的風荷載體型係數μs
註:1)μstw值可將腳手架視為桁架,按國家標準《建築結構荷載規範》 (GB50009-2001)表7.3.1第32項和第36項的規定計算;
2)φ為擋風係數,φ=1.2An/AW,其中An為擋風面積;AW為迎風面積。敞開式腳手架的φ值宜按本規範附錄A表A.0.5採用。
3)密目式全封閉腳手架擋風係數φ不宜小於0.8。(常用密目式安全網)
二、關於μs 的計算
1.《建築施工安全檢查標準》(JGJ 59)條文說明中第3.0.7條指出:「立網應該使用密目式安全網,其標準為每100 cm2(10 cm×10 cm)的面積上,有2 000個以上網目。」
2.在扣件式鋼管腳手架立面外側裝設了全封閉密目安全網以後,腳手架擋風係數φ的計算就包括了兩個方面:
(1)密目安全網的擋風係數φ1;
(2)架體本身的擋風係數φ2。(查規範附表,特殊情況才計算)
3.擋風係數φ的計算公式:
式中, φ1φ2/1.2為安全網與腳手架杆件重複計算部分,需扣除。
例:求安全網擋風係數φ1
例1:某扣件式鋼管腳手架,其外側立面採用全封閉安全網,安全網的網目密度為2300目/100cm2。每目孔隙面積A=1.3mm2,試計算該安全網的擋風係數φ1。
解:先將孔隙面積A換算成以cm2為單位,即:
A=1.3/100=0.013( cm2)
An=100-nA=100-2 300×0.013=70.1( cm2)
Aw=100 cm2(迎風面積)
代入公式得:
φ1=1.2An/Aw=1.2×70.1/100=0.841。
4、荷載效應組合
三、設計計算
(1)腳手架設計計算的基本內容
① 縱向、橫向水平杆等受彎構件的強度和連接扣件的抗滑承載力計算;(縱向水平杆宜按三跨連續梁計算,橫向水平杆宜按簡支梁計算)。
②立杆的穩定性計算。
③連牆件的強度、穩定性和連接強度的計算。
④立杆地基承載力計算。
(2)扣件的承載力設計值
(3)腳手架立杆穩定計算
不組合風荷載時:
組合風荷載時
N——計算立杆軸向力設計值
φ——軸心受壓構件的穩定係數
λ——長細比, λ=l0/i,l0=kμh 。
計算長度附加係數,其值取1.155,當驗算立杆允許長細比時,取k=1。
單、雙排腳手架立杆的計算長度係數μ
計算立杆段軸向力設計值
不組合風荷載時:
N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4∑NQk
組合風荷載時:
N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85×1.4∑NQk
式中 NG1k——腳手架結構自重標準值產生的軸向力;
NG2k ——構配件自重標準值產生的軸向力;
∑NQk——施工荷載標準值產生的軸向力總和,內、外立杆可按一縱距(跨)內施工荷載總和的1/2取值。
由風荷載產生的立杆段彎矩設計值Mw,可按下式計算:
Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4(wkla)h2/10
式中:
Mwk——風荷載產生的彎矩標準值(N·mm);
wk——風荷載標準值(kN/m2),
la——立杆縱距(m)。