《建筑施工門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)的頒布實(shí)施,為門式鋼管腳手架在設(shè)計(jì)與施工中貫徹執(zhí)行國家有關(guān)安全生產(chǎn)的法規(guī),做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理提供了依據(jù)。撫順地區(qū)近年來使用門式鋼管腳手架者增多,現(xiàn)以某施工現(xiàn)場采用鋼管腳手架施工為例,對(duì)如何用《建筑施工門式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行腳手架設(shè)計(jì)計(jì)算予以介紹。
1.設(shè)計(jì)說明
1.1 概況:工程項(xiàng)目:撫順市某大廈外墻裝飾工程
樓 高:48.1m 15層
工程面積:4360m2
工程內(nèi)容:原墻面鏟除,進(jìn)行亮化裝飾
1.2本工程全部采用沈陽市某公司生產(chǎn)的山立牌門式腳手架及配件,其選用名稱、規(guī)格及材質(zhì)、門架尺寸情況如表1、表2、表3。
本例選用鋼材均為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼,其抗拉抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:
f = 205N/mm2
1.3 撫順地區(qū)基本風(fēng)壓值:W0 = 0.45,風(fēng)壓高度系數(shù)按C類地面粗糙度取。
H = 48m時(shí) μz = 1.23
1.4 腳手架構(gòu)造做法:
根據(jù)《規(guī)范》要求初步選定:
搭設(shè)高度:48m 施工荷載從安全及實(shí)際施工要求考慮,設(shè)1個(gè)作業(yè)層作業(yè)。取2.0kN/m2,腳手架搭設(shè)距墻距不大于150mm。
水平架5步4設(shè),腳手板5步1設(shè),交叉拉桿兩側(cè)設(shè)置,剪刀撐4步4跨設(shè)置,水平加固桿4步1設(shè)??奂靠鐑?nèi)直角扣件1個(gè),旋轉(zhuǎn)扣件4個(gè)。
連墻件豎向及水平步距為3步1跨(H1=6m L1=2m),腳手架采用營口金牛牌密目式安全網(wǎng)進(jìn)行全封閉,目數(shù)不少于2000目/100cm2,自重標(biāo)準(zhǔn)0.5kg/m,腳手架背靠建筑物為全封閉墻。
2 .根據(jù)上述條件進(jìn)行腳手架穩(wěn)定性計(jì)算
2.1.1 腳下手架自重產(chǎn)生的軸向力NGK1計(jì)算門架1榀 27.5×9.8×10-3=0.270kN
交叉支撐2副 4×9.8×2×10-3=0.078kN
水平架 (每5步4設(shè))
16.5×9.8×4/5×10-3=0.129kN
腳手板2塊(每5步1設(shè))
0.184×2×1/5=0.074kN
連接棒2個(gè) 6×2×10-3=0.012kN
鎖臂2副 0.0085×2=0.017kN
合 計(jì) 0.58kN
∴每m高腳手架自重
NGK1=0.58/1.95=0.297kN
2.1.2 加固桿、附件產(chǎn)生的軸向力NGK2計(jì)算 tgα=4×1.95/(4×1.83)=1.066
對(duì)應(yīng)cosα=0.684
鋼管重 (2×1.83/0.684+1.83)×0.038=0.273kN
扣件重為1×0.0135+4×0.0145=0.072kN
每米高腳手架加固件重
(0.273+0.072)/(4×1.95)=0.044kN
密目網(wǎng)重0.5×9.8×10-3=0.005kN/m
加固桿、附件產(chǎn)生的軸向力NGK2
NGK2=0.044+0.005=0.049kN/m
2.1.3施工荷載產(chǎn)生的軸向力標(biāo)準(zhǔn)值
∑NQik=Qik·b·L=2×1.22×1.83=4.465kN
2.1.4風(fēng)荷載對(duì)腳手架產(chǎn)生的計(jì)算彎矩標(biāo)準(zhǔn)值
根據(jù)使用全封閉密目網(wǎng),偏于安全考慮,按不透風(fēng)的全封閉情況,查表知風(fēng)荷體型系數(shù)。
μs=1.0φ φ=1.0風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值
Wk=0.7μz·μs·W0=0.7×1.0×1.23×0.45=0.387kN/m2
作用于腳手架計(jì)算單位的風(fēng)線荷載標(biāo)準(zhǔn)值
qk=Wk·L = 0.387×1.83=0.0708kN/m
2.1.5 計(jì)算腳手架穩(wěn)定性,N≤Nd,則腳手架穩(wěn)定,根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定,作用于一榀門架的最大軸向力設(shè)計(jì)值應(yīng)對(duì)不組合風(fēng)荷與組合風(fēng)荷兩種情況進(jìn)行計(jì)算,取兩種工況計(jì)算結(jié)果的大者作為不利軸向力。
不組合風(fēng)荷載時(shí)
N=1.2(NGK1+NGK2)H+1.4∑NQik
=1.2(0.297+0.049)×48+1.4×4.465
=26.181kN
組合風(fēng)荷載時(shí)
N=1.2(NGK1+NGK2)H+0.85×1.4(∑NQiK+2MK/b)=1.2(0.297+0.049)×48+0.85×1.4×(4.465+2×2.549/1.22)=30.216kN
由此看出以上兩種組合時(shí),組合風(fēng)荷載時(shí)得到一榀門架的最大軸向力。
一榀門架的穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)值Nd
根據(jù)門架型號(hào)和尺寸 已知:
門架立桿鋼管 ?42×2.5mm,A1=310mm2
h0=1930mm,I0=6.08×104mm4
門架加強(qiáng)桿鋼管為 ?26.8×2.5mm
I1=1.42×104mm4 h1=1536mm
門架立桿換算截面慣性矩
I=I0+I1·h1/h0=6.08×104+1.42×104×1536/1930=7.21×104mm4
門架立桿換算截面回轉(zhuǎn)半徑
門架立桿長細(xì)比:根據(jù)H=48m查表知系數(shù)k=1.22
λ=k×h0/ i=1.22×1930/15.25=154
查表知軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)?=0.294
一榀門架的穩(wěn)定承載設(shè)計(jì)值:
Nd=φ·A·f =0.294×310×2×205×10-3
=37.267Kn>N=30.216kN
滿足要求。
1——門架;2——交叉支撐;3——腳手板;4——連接棒;5——鎖臂;6——水平架;7——水平加固桿;8——剪刀撐;9——掃地桿;10——封口桿;11——底座;12——連墻桿
圖1 門式鋼管腳手架
2.2 連墻件強(qiáng)度和穩(wěn)定計(jì)算
連墻件選用DW1540型附著件,使墻體與架體連接(見圖2)
2.2.1 風(fēng)荷載作用于連墻件的水平力
NW=1.4wk·L1·H1=1.4×0.387×2×6=6.5kN
2.2.2 風(fēng)荷載及其他作用對(duì)連墻件產(chǎn)生的拉壓力設(shè)計(jì)值
N1(Nc)=Nw+3.0=6.5+3=9.5kN
2.2.3 計(jì)算連墻件與腳手架,連墻件與主體結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度
Nt=9.5kN<Nv40kN滿足要求
2.2.4 連墻件本體強(qiáng)度計(jì)算 查表慣性半徑 i = d/4=16/4=4
L=400mm 其長細(xì)比λ=L/i=400/4=100 查表知φ′=0.588
∴γ=Nc/(φ·A)=9.5×103/ [0.588×(π×162)/4 ]=80.4N<0.85f=174N/mm2
滿足要求。
圖2 連墻件與墻體連接采用膨脹螺栓的做法
3.搭設(shè)要求
3.1 為加強(qiáng)腳手架安全穩(wěn)定性,在轉(zhuǎn)角處架設(shè)做法如圖3,將轉(zhuǎn)角處的兩門架連成一體;
3.2 嚴(yán)禁使用不合格或不配套門架配件;
3..3 基礎(chǔ)先彈出門架立桿位置線,并墊50mm厚、寬300mm、長200mm墊板,底座安放要準(zhǔn)確穩(wěn)固。
3.4 腳手架整體搭設(shè)完、穩(wěn)固后,再進(jìn)行設(shè)置密目網(wǎng)全封閉施工。
1——連接鋼管;2——門架;3——連墻件;
圖3 轉(zhuǎn)角處腳手架連接
(王維群 白波)