落地扣件式腳手架檢算

【摘要】腳手架在鐵路工程施工中應用廣泛，其在施工安全方面可能產(chǎn)生問題的原因也比較多。例如鋼管和扣件的老化、施工中安裝不牢固、僅憑經(jīng)驗設計導致的穩(wěn)定性不足等，一旦出現(xiàn)事故，后果都非常嚴重。需要在工程設備進場和施工環(huán)節(jié)加強檢查，嚴把質(zhì)量關(guān)。本文引用實例對腳手架進行簡單的計算探討，希望給具體施工帶來一定的指導和幫助。

【關(guān)鍵詞】腳手架；荷載；強度；穩(wěn)定性

一、計算項目

1.模板支撐方木計算；2.頂板底部支撐鋼管計算；3.扣件抗滑計算；4.立桿穩(wěn)定性計算

二、計算實例和參數(shù)

1.計算實例：

工程名稱：國電駐馬店市熱電廠鐵路專用線DK0+593立交；

結(jié)構(gòu)類型：框架；結(jié)構(gòu)凈高：5.00m；結(jié)構(gòu)凈寬：3.00m；

施工單位：武漢江騰鐵路工程有限責任公司；

2.參數(shù)信息：

腳手架參數(shù)：

橫向間距或排距（m）：0.80；縱距（m）：0.80；步距（m）：1.00；

立桿上端伸出至模板支撐點長度（m）：0.50；腳手架搭設高度（m）：4.00；

采用的鋼管（mm）：Φ48×3.5；扣件連接方式：雙扣件，扣件抗滑承載力系數(shù)：0.80；

板底支撐連接方式：方木支撐；

荷載參數(shù)：

模板與木板自重（kN/m2）：0.350；混凝土與鋼筋自重（kN/m3）：26.000；

頂板澆筑厚度（m）：0.34；傾倒混凝土荷載標準值（kN/m2）：2.000；

施工均布荷載標準值（kN/m2）：1.000；

頂板參數(shù)：

鋼筋級別：二級鋼HRB335（20MnSi）；頂板混凝土標號：C30；施工平均溫度（℃）：10.000；

計算頂板的寬度（m）：3.60；計算頂板的厚度（m）：0.34；計算頂板的長度（m）：7.00；

方木參數(shù)：

方木彈性模量E（N/mm2）：9500.000；方木抗彎強度設計值（N/mm2）：13.000；

方木抗剪強度設計值（N/mm2）：1.300；方木的間隔距離（mm）：300.000；

方木的截面寬度（mm）：60.00；方木的截面高度（mm）：80.00；

三、計算步驟

1.模板支撐方木的計算：

方木按照簡支梁計算，本算例中，方木的截面慣性

矩I和截面抵抗矩W分別為：

W=6.000×8.000×8.000/6=64.00cm3；

I=6.000×8.000×8.000×8.000/12=256.00cm4；

1.1 荷載的計算：

（1）鋼筋混凝土板自重（kN/m）：q1=26.000×0.300×0.340=2.652kN/m；

（2）模板的自重線荷載（kN/m）：q2=0.350×0.300=0.105kN/m；

（3）活荷載為施工荷載標準值與振倒混凝土時產(chǎn)生的荷載（kN）：

p1=（1.000+2.000）×0.800×0.300=0.720kN；

1.2 強度計算：

最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下：

均布荷載q=1.2×（q1+q2）=1.2×（2.652+0.105）=3.308kN/m；

集中荷載p=1.4×0.720=1.008kN；

最大彎距M=Pl/4+ql2/8=1.008×0.800/4+3.308×0.8002/8=0.466kN；

最大支座力N=P/2+ql/2=1.008/2+3.308×0.800/2=1.827kN；

截面應力σ=M/W=0.466×106/64000.00=7.286N/mm2；

方木的計算強度為7.286小于13.0N/mm2，滿足要求！

1.3 抗剪計算：

最大剪力的計算公式如下：Q=ql/2+P/2；截面抗剪強度必須滿足：T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力：Q=3.308×0.800/2+1.008/2=1.827kN；

截面抗剪強度計算值T=3×1.827×103/（2×60.000×80.000）=0.571N/mm2；

截面抗剪強度設計值[T]=1.300N/mm2；

方木的抗剪強度為0.571小于1.300滿足要求！

1.4 撓度計算：

最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

均布荷載q=q1+q2=2.757kN/m；集中荷載p=0.720kN；

最大變形V=5×2.757×800.04/（384×9500.000×2560000.000）+720.000×800.03/（48×9500.000×2560000.0）=0.920mm；

方木的最大撓度0.920小于800.000/250，滿足要求！

2.頂板底部支撐鋼管計算：

支撐鋼管按照集中荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算；

集中荷載P取縱向板底支撐傳遞力，P=3.308×0.800+1.008=3.655kN；

最大彎矩Mmax=0.792kN.m；最大變形Vmax=1.247mm；

最大支座力Qmax=10.584kN；截面應力σ=155.821N/mm2；

支撐鋼管的計算強度小于205.000N/mm2，滿足要求！

支撐鋼管的最大撓度小于800.000/150與10mm，滿足要求！

3.扣件抗滑移的計算：

按照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范培訓講座》劉群主編，P96頁，雙扣件承載力設計值取16.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)0.80，該工程實際的旋轉(zhuǎn)雙扣件承載力取值為12.80kN?？奂目够休d力按照下式計算（規(guī)范5.2.5）：R≤Rc。

其中Rc--扣件抗滑承載力設計值，取12.80kN；

R---縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；

計算中R取最大支座反力，R=10.584kN；

R<12.80kN，所以雙扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求！

4.模板支架荷載標準值（軸力）：

作用于模板支架的荷載包括靜荷載、活荷載和風荷載。

4.1 靜荷載標準值包括以下內(nèi)容：

（1）腳手架的自重（kN）：NG1=0.149×4.000=0.596kN；

（2）模板的自重（kN）：NG2=0.350×0.800×0.800=0.224kN；

（3）鋼筋混凝土頂板自重（kN）：NG3=26.000×0.340×0.800×0.800=5.658kN；

經(jīng)計算得到，靜荷載標準值NG=NG1+NG2+NG3=6.477kN；

4.2 活荷載為施工荷載標準值與振倒混凝土時產(chǎn)生的荷載。

經(jīng)計算得到，活荷載標準值NQ=（1.000+2.000）×0.800×0.800=1.920kN；

4.3 不考慮風荷載時，立桿的軸向壓力設計值計算公式

N=1.2NG+1.4NQ=10.461kN；

5.立桿的穩(wěn)定性計算：

不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算公式

其中N----立桿的軸心壓力設計值（kN）：N=10.461kN；

φ----軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細比Lo/i查表得到；

i----計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑（cm）：i=1.58cm；

A----立桿凈截面面積（cm2）：A=4.89cm2；

W----立桿凈截面模量（抵抗矩）（cm3）：W=5.08cm3；

σ---鋼管立桿抗壓強度計算值（N/mm2）；

[f]--鋼管立桿抗壓強度設計值：[f]=205.000N/mm2；

Lo----計算長度（m）；

如果完全參照《扣件式規(guī)范》，由公式（1）或（2）計算

lo=k1uh（1）

lo=（h+2a）（2）

k1----計算長度附加系數(shù)，取值為1.155；

u----計算長度系數(shù)，參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3；u=1.700；

a----立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度；a=0.500m；

公式（1）的計算結(jié)果：Lo=k1uh=1.155×1.700×1.000=1.964m；

Lo/i=1963.500/15.800=124.000；

由長細比lo/i的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.428；

鋼管立桿受壓強度計算值；σ=10460.640/（0.428×489.000）=49.981N/mm2；

立桿穩(wěn)定性計算σ=49.981小于[f]=205.000滿足要求！

公式（2）的計算結(jié)果：Lo=h+2a=1.000+2×0.500=2.000m；

Lo/i=2000.000/15.800=127.000；

由長細比lo/i的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.412；

鋼管立桿受壓強度計算值；σ=10460.640/（0.412×489.000）=51.922N/mm2；

立桿穩(wěn)定性計算σ=51.922小于[f]=205.000滿足要求！

參考文獻

[1]《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2001）

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）

[3]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）

[4]《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50017-2003）