脚手架的抗倾覆验算与稳定性计算

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扣件式模板支撑架整体稳定及抗倾覆验算

扣件式模板支撑架整体稳定及抗倾覆验算

模板支撑架整体稳定及抗倾覆验算计算书计算依据:《混凝土结构工程施工规范》(GB50666-2011)《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)一、参数信息1.构造参数2.构件参数14 板2975 100 0 la 顶托/ 300 0.515 梁250 500 0 la 顶托300 0.516 板3025 100 0 la 顶托/ 300 0.517 梁350 950 0 la 顶托300 0.5 3.支撑参数钢管类型(mm) Φ48×3 第1根立杆与“构件1”中心线距离(mm)675承重立杆间距(mm) 550,250,550,675*3,625*6,250,625*10,250,625*10,250,625*6,675*3,550,250,550钢管钢材品种钢材Q235钢(≤16) 钢管弹性模量(N/mm2) 206000钢管屈服强度(N/mm2) 235钢管抗拉/抗压/抗弯强度设计值(N/mm2)215钢管抗剪强度设计值(N/mm2) 125钢管端面承压强度设计值(N/mm2)3254.荷载参数模板自重标准值(kN/m2) 0.5新浇筑砼自重标准值(kN/m3)24楼板钢筋自重标准值(kN/m3) 1.1梁钢筋自重标准值(kN/m3)1.5人员及设备荷载(kN/m2)2.5 基本风压(kN/m2) 0.25立杆荷载偏心距(mm) 60扣件抗滑承载力折减系数0.75模板支撑体系剖面图模板支撑体系平面图二、荷载计算1.构件荷载基本组合值q混凝土结构由17个构件组成,各构件荷载的计算方法是相同的,下面仅给出“构件1”荷载的计算过程,其他构件直接给出计算结果。

(一) 构件1荷载计算取计算单元宽度la=0.8m;=(0.95+0.95-0.1+0.35)×0.8×0.5/0.35 + 24×永久荷载标准值Gk0.95×0.8 + 1.5×0.95×0.8=21.837 kN/m;=2.5×0.8=2.000 kN/m;施工人员及设备荷载标准值Q1k计算承载力q=0.9×1.1×(1.35×1×21.837+1.4×0.9×2.000) =31.680 kN/m;计算抗倾覆(砼浇筑时)q=0.9×21.837=19.653 kN/m;计算抗倾覆(砼浇筑前)q=0.9×3.597=3.237 kN/m;(二) 各构件荷载基本组合值统计(单位:kN/m)(三) 构件外侧荷载基本组合值计算取“板底立杆沿梁跨度方向间距la”作为计算单元宽度,la=0.8m;永久荷载标准值Gk=0.5×0.8 =0.400 kN/m;施工人员及设备荷载标准值Q1k=2.5×0.8=2.000 kN/m;计算承载力q=0.9×1.1×(1.35×1×0.400+1.4×0.9×2.000) =3.029 kN/m;计算抗倾覆q=0.9×0.400=0.360 kN/m;2.附加水平荷载Q3泵送砼或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载Q3:取竖向永久荷载的2%。

脚手架受力计算及稳定性验算

脚手架受力计算及稳定性验算

脚手架受力计算及稳定性验算一、荷载计算可调立杆承受荷载分为恒载和活载,活载主要为风载及施工中产生的动载,由于风载和施工动载影响很小,计算中不予考虑。

恒载:Gk=Gk1+Gk2Gk1─混凝土自重,混凝土比重ρ=3000Kg/m3,考虑最不利情况下混凝土自重主要有框架梁、框架柱及钢筋重量,其中钢筋考虑2400kg。

Gk2─脚手架自重,可调支撑钢管Φ48×3.5,自重3.84kg/m,扣件取1.32kg/个。

Gk1=(0.5×1.0×6.6+0.5×1.0×7)×3000+2400=22800kgGk2=(2.5×6+3.5×6)×3.84+18×1.32=162kg则Gk=Gk1+Gk2=22800+162=22962kg单根立杆承受荷载Gk=22962÷6=3827kg(38.27kN)二、可调支撑杆支座承载力及地基承载力验算1、可调支撑杆底座验算N≤Rb,其中Rb取40 kN。

N=38.27 kN<Rb=40 kN,满足要求。

2、可调支撑杆的地基承载力验算N/Ad≤K*f kAd—可调支撑底面积,取0.01m2。

k—混凝土面,取1.0。

f k—地基承载力标准值。

根据试验取40Mpa。

N/Ad=38.27/0.01=3.83×103kN/m2<40Mpa三、可调支撑杆稳定性验算N/ψA≤fψ—轴心受压构件稳定系数。

λ—长细比,λ=L0/ⅰ。

f—钢材抗压强度设计值,取205N/mm2。

L0=kμh,其中k取1.155,μ取1.05,h取0.35。

则L0=1.155×1.05×0.35=0.42。

经查表得ⅰ=1.58cm,ψ=0.97。

截面面积A=4.89cm2。

N/ψA=38.27/(0.927×4.89×10-4)=84×103kN<205×103kN,满足要求。

脚手架的抗倾覆验算与稳定性计算

脚手架的抗倾覆验算与稳定性计算

脚手架的抗倾覆验算与稳定性计算[摘要]当模板支架、施工用操作架等脚手架不设连墙杆时,必须首先对脚手架进行抗倾覆验算,然后才是强度、刚度和稳定性计算。

而现行的国家标准中没有倾覆验算和稳定性验算内容。

根据国家有关标准导出了脚手架倾覆验算公式,并有2个算例辅以说明。

最后指出脚手架高宽比与脚手架的倾覆有关,与脚手架稳定性承载能力无关。

[关键词]脚手架;倾覆;稳定性;验算结构设计中,“倾覆”与“稳定”这两个含义是不相同的,设计时都应考虑。

《建筑结构可靠度设计统一标准》gb50068-2001第条第一款规定承载能力极限状态包括:“①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)……。

④结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)”。

可见它们同属于承载能力极限状态,但应分别考虑。

《建筑结构设计术语和符号标准》gb/t 50083-97,对“倾覆”和“稳定”分别作出了定义,并称“倾覆验算”和“稳定计算”。

《建筑地基基础设计规范》gb50007-2002,关于地基稳定性计算就是防止地基整体(刚体)滑动的计算。

《砌体结构设计规范》gb50003-2001对悬挑梁及雨篷的倾覆验算都有专门规定。

施工现场的起重机械在起吊重物时也要做倾覆验算。

对于脚手架,由于浮搁在地基上,更应该做倾覆验算。

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》jgj130-2001及《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》jgj128-2000中都没有倾覆验算的内容,这是因为这两本规范规定的脚手架都设置了“连墙杆”,倾覆力矩由墙体抵抗,因此就免去了倾覆验算。

如果不设连墙杆,则脚手架的倾覆验算在这两本规范中就成为不可缺少的内容了。

所以,对于模板支架、施工用的操作架等无连墙杆的脚手架,首先应保证脚手架不倾覆而进行倾覆验算,然后才是强度、刚度和稳定性计算。

如果需要,还可进行正常使用极限状态计算。

1脚手架的倾覆验算通用的验算公式推导无连墙杆的脚手架,作为一个刚体应按如下表达式进行倾覆验算:(1)式中:γg1、cg1、g1 k分别为起有利作用的永久荷载的分项系数、效应系数、荷载标准值;γg2、cg2、g2 k分别为起不利作用的永久荷载的荷载分项系数、效应系数、荷载标准值;cq1、q1 k 分别为第一个可变荷载的荷载效应系数、荷载标准值;cqi、qik分别为第i个可变荷载的荷载效应系数、荷载标准值;ψci为第i个可变荷载的组合值系数。

脚手架施工方案中的抗倾覆和受力要求解析

脚手架施工方案中的抗倾覆和受力要求解析

脚手架施工方案中的抗倾覆和受力要求解析脚手架作为建筑工程中的常用设施,具有起支撑和搭设作用,为施工人员提供安全工作平台。

在脚手架的施工方案中,抗倾覆和受力要求是至关重要的考虑因素。

本文将对脚手架施工方案中的抗倾覆和受力要求进行解析,并探讨如何确保脚手架的稳定性和安全性。

1. 引言脚手架是建筑工程中不可或缺的辅助设施,其主要作用是为施工人员提供一个平台,以便他们进行高空作业。

然而,由于存在各种外力的作用,如风力、荷载等,脚手架的倾覆和受力问题成为需要解决的重要问题。

2. 抗倾覆要求的解析抗倾覆是指脚手架在承受外力作用时保持稳定的能力。

为确保脚手架在使用过程中不发生倾覆事故,施工方案中需要满足以下要求:2.1 基础支承脚手架的基础支承是保证其抗倾覆稳定性的重要因素。

合理选取基础类型、基础面积和基础深度是确保脚手架稳定的基本要求。

2.2 连墙件设置连墙件作为围护结构的一部分,其设置位置和数量必须满足设计要求,能有效抵抗倾覆力矩。

在实际施工中,需要根据具体情况合理安排连墙件的间距和设置位置。

2.3 连接方案脚手架的连接方式也对其抗倾覆能力起着重要影响。

连接件的选用、连接方式的确定以及连接点的数量和位置都需要符合相关标准和规范。

3. 受力要求的解析脚手架在施工过程中要承受各种荷载,如自重、人员负荷、施工设备负荷等。

为确保脚手架的稳定和安全,需要满足以下受力要求:3.1 施工荷载施工荷载是指由人员、材料和设备产生的荷载,其作用对脚手架产生不均匀分布的力。

在施工方案中,需要合理估计施工荷载的大小并考虑它们对脚手架各个部位的影响。

3.2 风压力脚手架在高空中受到风力的作用,产生风压力对其施加力。

根据地区的气象条件和脚手架高度,需要合理计算风压力并采取相应的措施确保脚手架的稳定。

3.3 重力荷载脚手架需要承受自重和人员负荷等重力荷载。

施工方案中需要计算并合理布局脚手架的结构要素,以满足重力荷载的要求。

4. 脚手架施工方案中的技术措施除了满足抗倾覆和受力要求外,脚手架施工方案还需要采取一些技术措施来提高其稳定性和安全性:4.1 使用高强度材料选用高强度材料可以提高脚手架的整体强度和稳定性,减少倾覆的风险。

双排脚手架稳定性计算

双排脚手架稳定性计算

双排脚手架稳定性计算双排脚手架稳定性计算一、介绍双排脚手架是一种常用的建筑施工工具,它可以提供安全的工作平台和支撑结构,以实现高空作业。

在使用双排脚手架时,稳定性是至关重要的,因为不稳定的脚手架可能导致严重的事故发生。

本将详细介绍如何计算双排脚手架的稳定性,以确保施工过程的安全性。

二、基本原理1. 加载计算:首先需要确定双排脚手架所承受的静态和动态加载。

静态加载包括工人、材料和设备的重量,而动态加载则考虑到风荷载和横向力。

2. 基础要求:根据双排脚手架的高度和支撑方式,需要确定适当的基础要求,包括地基承载能力和抗倾覆能力。

3. 稳定性分析:根据双排脚手架的结构特点,采用结构力学原理进行稳定性分析,确定脚手架的倾覆稳定性。

4. 安全因子:根据相关标准和规范,确定适当的安全因子,并将其考虑在计算中,以确保脚手架的稳定性和安全性。

三、加载计算1. 静态加载计算:根据工人、材料和设备的重量,计算双排脚手架的静态加载,包括垂直加载和水平加载。

2. 动态加载计算:考虑到风荷载和横向力,计算双排脚手架的动态加载,包括垂直加载和水平加载。

四、基础要求1. 地基承载能力:根据土壤工程资料,确定地基的承载能力,以确保双排脚手架的基础稳定性。

2. 抗倾覆能力:根据双排脚手架的高度和支撑方式,计算脚手架的抗倾覆能力,以确保脚手架的稳定性。

五、稳定性分析1. 结构特点:分析双排脚手架的结构特点,包括杆件连接方式、支撑方式和纵横向构件等。

2. 力学原理:采用结构力学原理,分析双排脚手架的受力情况,包括节点受力、杆件受力和支撑结构受力等。

3. 倾覆稳定性:根据力学原理,计算双排脚手架的倾覆稳定性,包括确定临界倾覆力矩和比较实际倾覆力矩与临界倾覆力矩的大小。

六、安全因子根据相关标准和规范,确定适当的安全因子,并将其考虑在计算中,以确保脚手架的稳定性和安全性。

附件:1. 双排脚手架结构图2. 静态加载计算表格3. 动态加载计算表格4. 地基承载能力计算表格5. 抗倾覆能力计算表格法律名词及注释:1. 建筑施工工具:指用于建筑施工过程中操作、支撑等目的的工具或设备。

结构抗倾覆验算及稳定系数计算

结构抗倾覆验算及稳定系数计算

结构抗倾覆验算及稳定系数计算【摘要】结构的整体倾覆验算直接关系到结构的整体安全,是结构设计中一个重要的整体指标,本文就结构抗倾覆验算、抗倾覆稳定系数以及工程中应注意的事项进行阐述。

【关键词】整体倾覆验算;抗倾覆稳定系数一、当高层、超高层建筑高宽比较大,水平风、地震作用较大,地基刚度较弱时,结构整体倾覆验算很重要,它直接关系到结构安全度的控制。

2009年6月27日发生在上海闵行区的13层在建楼房整体倒塌事件就是一个典型的事故案例。

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010(以下简称《高规》),《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗规》),《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011(以下简称《地基规范》),《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011(以下简称《箱基规范》)均对抗倾覆验算有规定。

对单幢建筑物,在均匀地基的条件下,基础底面的压力和基础的整体倾斜主要取决于作用的准永久组合下产生的偏心距大小。

对基底平面为矩形的筏基,在偏心荷载作用下,结构抗倾覆稳定系数KF可用下式表示:其中:MR—抗倾覆力矩值,MR = GB/2;MOV—倾覆力矩值,MOV = V0(2H2/3+H1)=Ge;图2基地反力计算示意图中,B—基础底面宽度,e—偏心距,a—合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。

偏心距e、a、基础底面宽度B、结构抗倾覆稳定系数KF推导关系如下:a+e=B/2 (1)3a+c=B (2)有(1)式、(2)式可推出:从式中可以看出,偏心距e直接影响着抗倾覆稳定系数KF, KF随着e/B的增大而减小,因此容易引起较大的倾斜。

典型工程的实测证实了在地基条件相同时,e/B越大,则倾斜越大。

高层建筑由于楼身质心高,荷载重,当筏形基础开始产生倾斜后,建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量,而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量,倾斜可能随时间而增长,直至地基变形稳定为止。

脚手架的计算公式

脚手架的计算公式

脚手架的计算公式脚手架是建筑工程中常用的搭建临时支架结构的工具,它的计算公式涉及到许多因素,包括安全系数、荷载、材料强度等。

下面是一个详细的脚手架计算公式的解释,帮助您了解其原理和应用。

1.荷载计算脚手架的荷载计算是为了确定支架结构所能承受的最大负荷。

这个负荷可以分为静荷载和动荷载。

-静荷载:包括脚手架本身的重量、工人和材料的质量以及外部环境对脚手架的压力等。

-动荷载:包括风力、地震力和其它外部影响力。

2.结构稳定性计算脚手架的稳定性是指其在受到荷载作用时,能否保持结构的平衡和稳定。

稳定性计算需要考虑以下几个因素:-脚手架杆件和铰接构件的材料强度和刚度;-脚手架杆件之间的连接方式和稳定性;-脚手架支撑与地面之间的摩擦力。

3.材料选择与强度计算脚手架的材料通常包括钢材、木材和铝合金等。

这些材料具有不同的强度和刚度特点,根据脚手架的具体要求选择合适的材料。

强度计算需要考虑以下几个因素:-脚手架材料的抗拉强度和抗压强度;-脚手架杆件的截面形状和尺寸;-杆件连接处的强度和刚度。

4.安全系数计算-荷载的不确定性;-材料强度和杆件的变形特性;-结构稳定性的影响因素。

5.脚手架的稳定性计算脚手架稳定性的计算是为了确定其抗倾覆、抗滚动和抗平移的能力。

这个计算需要考虑以下几个因素:-脚手架支撑杆件与地面之间的接触点;-杆件的长度、截面形状和尺寸;-接触点的稳定性和摩擦力;-荷载的大小和分布情况。

以上是脚手架计算公式的基本原理和应用。

在实际的工程中,可以根据具体条件和要求进行相应的调整和优化。

最重要的是,脚手架的计算和设计需要遵循相关的国家标准和规范,确保其安全可靠。

脚手架抗倾覆计算书

脚手架抗倾覆计算书

脚手架结构的设计规定和计算方法摘要:《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》(修订稿)对建筑脚手架的荷载计算、设计表达式等计算方法作出了规定。

脚手架的主要验算项目应包括单、双排脚手架的整体稳定性验算,非单、双排脚手架结构和单肢立杆的稳定性验算及水平杆件的强度验算、连墙件验算等。

关键词:脚手架;技术标准;设计规定;计算方法;稳定性验算摘自:建筑技术.1999.第8期1993 年制订并下发的《编制建筑施工脚手架安全技术标准的统一规定》(建标[1993] 062 号,以下简称《统一规定》),对涉及风荷载计算、实用设计表达式等脚手架设计计算方法的有关问题作出了规定。

经4 年的应用和研究,1997年通过并下发了该规定的修订稿,基本上形成了脚手架设计计算方法的框架,成为即将陆续颁布实施的各种建筑施工脚手架安全技术规范的指导性文件。

由脚手架杆(构)件和连接件搭设而成的各种形式的脚手架、支撑架和其他用途架子所形成的脚手架结构,具有其自身的特点,不同于工程结构,不能完全套用钢结构的计算方法,应依据《统一规定》确定的方法和要求进行设计和计算。

1 《统一规定》对脚手架结构设计计算方法的规定1.1 对设计方法和设计要求的规定1.1.1 规定脚手架结构一律采用以概率理论为基础的极限状态设计法(简称概率极限状态设计法,即目前我国工程结构设计采用的方法)进行设计。

1.1.2 规定脚手架结构为临时工程结构,其结构重要性系数γ0取0.9。

1.1.3 对脚手架结构设计可靠度的要求,考虑到无足够统计数据积累的情况,确定其采用概率极限状态设计的结果,应与我国的历史使用经验相一致,即若采用单一系数法进行设计时,其单一安全系数应满足:强度计算时的K1≥1.5;稳定计算时的K2≥2.0 。

为此,在计算式中引人材料强度附加分项系数γ0’或抗力附加分项系数γ’R,γ’R =γ0γ’m=0.9γ’m。

1.1.4 规定钢管脚手架结构归人薄壁型钢结构,在涉及设计焊接连接、选用轴心受压杆件的稳定系数φ时,应使用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GBJ18-87)。

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脚手架的抗倾覆验算与稳定性计算[摘要]当模板支架、施工用操作架等脚手架不设连墙杆时,必须首先对脚手架进行抗倾覆验算,然后才是强度、刚度和稳定性计算。

而现行的国家标准中没有倾覆验算和稳定性验算内容。

根据国家有关标准导出了脚手架倾覆验算公式,并有2个算例辅以说明。

最后指出脚手架高宽比与脚手架的倾覆有关,与脚手架稳定性承载能力无关。

[关键词]脚手架;倾覆;稳定性;验算结构设计中,“倾覆”与“稳定”这两个含义是不相同的,设计时都应考虑。

《建筑结构可靠度设计统一标准》gb50068-2001第3.0.2条第一款规定承载能力极限状态包括:“①整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)……。

④结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)”。

可见它们同属于承载能力极限状态,但应分别考虑。

《建筑结构设计术语和符号标准》gb/t 50083-97,对“倾覆”和“稳定”分别作出了定义,并称“倾覆验算”和“稳定计算”。

《建筑地基基础设计规范》gb50007-2002,关于地基稳定性计算就是防止地基整体(刚体)滑动的计算。

《砌体结构设计规范》gb50003-2001对悬挑梁及雨篷的倾覆验算都有专门规定。

施工现场的起重机械在起吊重物时也要做倾覆验算。

对于脚手架,由于浮搁在地基上,更应该做倾覆验算。

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》jgj130-2001及《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》jgj128-2000中都没有倾覆验算的内容,这是因为这两本规范规定的脚手架都设置了“连墙杆”,倾覆力矩由墙体抵抗,因此就免去了倾覆验算。

如果不设连墙杆,则脚手架的倾覆验算在这两本规范中就成为不可缺少的内容了。

所以,对于模板支架、施工用的操作架等无连墙杆的脚手架,首先应保证脚手架不倾覆而进行倾覆验算,然后才是强度、刚度和稳定性计算。

如果需要,还可进行正常使用极限状态计算。

1脚手架的倾覆验算1.1通用的验算公式推导无连墙杆的脚手架,作为一个刚体应按如下表达式进行倾覆验算:(1)式中:γg1、cg1、g1 k分别为起有利作用的永久荷载的分项系数、效应系数、荷载标准值;γg2、cg2、g2 k分别为起不利作用的永久荷载的荷载分项系数、效应系数、荷载标准值;cq1、q1 k 分别为第一个可变荷载的荷载效应系数、荷载标准值;cqi、qik分别为第i个可变荷载的荷载效应系数、荷载标准值;ψci为第i个可变荷载的组合值系数。

当风荷载与一个以上的其它可变荷载组合时采用0.9;当风荷载仅与永久荷载组合时采用1.0。

对于平、立面无突出凹凸不平的脚手架,以下简称为规整脚手架,其倾覆验算应按如下表达式进行:(2)式中:0.9为起有利作用的永久荷载的荷载分顶系数;cw、wk为风荷载的效应系数、风荷载的标准值。

对于规整脚手架,其上作用的永久荷载、可变荷载是抗倾覆的,它们不应参与倾覆验算。

此时应按如下表达式进行倾覆验算: (3)以上式(1)适用于外形复杂的脚手架,式(2)适用于有施工活荷载的规整脚手架,式(3)适用于无外荷载的规整脚手架。

在倾覆验算时,为保证安全,需引入抗倾覆安全系数k,一般取k=1.2,即抗倾覆力矩为倾覆力矩的1.2倍以上。

1.2规整脚手架倾覆验算公式的进一步推导设搭设的规整脚手架,长度l(m)、宽度b(m)及高度h(m),其上只有脚手架自重和风荷载作用。

其倾覆沿受风面大的脚手架的外沿线,倾覆力矩mov由风荷载产生:mov=1.4wklh2/2,沿单位长度上的倾覆力矩mov=1.4wkh2/2。

抗倾覆力矩mr由脚手架自重产生:mr=0.9gklhb/2,沿单位长度上的抗倾覆力矩mr=0.9gkhb/2。

引入抗倾覆系数k,倾覆力矩与抗倾覆力矩之间的关系应满足下式要求:1.4kwkh2/2≤0.9gkhb/2将其整理后可得到:(4)取k=1.2代入式(4),得:(5)式中:gk为脚手架按受风面面积平均分布的自重标准值(kn/m2);wk为风荷载标准值,wk=μzμs w0。

风压高度变化系数μz按现行国家标准《建筑结构荷载规范》gb50009-2001规定采用,风荷载体型系数μs可参考jgj130-2001采用,基本风压w0(kn/m2)按gb50009-2001规定采用,也可按风力计算确定。

由式(4)、(5)可知,保证脚手架不倾覆,其高度与宽度之比值应受到限制,比值与脚手架自重大小成正比,与风荷载成反比。

1.3计算实例1设规整脚手架的立杆间距为1.0m×1.0m,步距1.2m,长度l=20m,宽度b=4m,高度h=19.2m的敞开式满堂扣件式钢管脚手架。

现应用式(5)对该脚手架作倾覆验算。

1)无纵、横竖向剪刀撑时脚手架自重标准值:立杆5×21=105根,设每根长20m,共2100m;纵向水平杆85根,横向水平杆357根,共3128m;直角扣件共3570个。

脚手架自重gk=247.879kn,gk=247.879/(20×19.2)=0.6455 kn/m2。

基本风压取九级风。

平均风速产生的w0=0.32kn/m2,μz=1.25(b类粗糙度地面,高20m),μs=1.3φ=0.1625,风荷载标准值wk=0.065kn/m2,以上数值代入式(5)得:h/b≤0.5357×0.645 5/0.065=5.32,而本脚手架的高度与宽度之比为19.2/4=4.8<5.32,说明九级风时本脚手架不会发生倾覆倒塌。

2)设纵、横竖向剪刀撑时纵向外侧面设竖向剪刀撑,与水平横杆夹角50.2°,共80根。

横向每4跨设竖向剪刀撑,与水平横杆夹角50.2°,共48根。

剪刀撑合计长度800m。

转角扣件共640个。

脚手架自重增加37.184kn,gk=0.645 5+37.184/20/19.2=0.742 3kn/m2,h/b=6.12。

高宽比增加了15%,说明脚手架的剪刀撑对抗倾覆作用不大,但对提高稳定承载能力作用很大。

1.4计算实例2设规整脚手架的立杆间距为1.2m×1.2m,步距1.2m,长度l=24m,宽度b=4.8m,高度h=19.2m的敞开式满堂扣件式钢管脚手架。

现应用式(5)对该脚手架作倾覆验算。

1)无纵、横竖向剪刀撑时脚手架自重标准值:立杆5×21=105根,设每根长24m共2520m,纵向水平杆85根,横向水平杆357根,共3753.6m,直角扣件共3570个。

脚手架自重gk=288.030kn,gk=288.030/20/19.2=0.625kn/m2。

基本风压取九级风,平均风速产生的w0=0.32kn/m2,μz=1.25(b类粗糙度地面,高20m),μs=1.3φ=0.149 5,风荷载标准值wk=0.059 8kn/m2,以上数值代入式(5)得:h/b≤0.535 7×0.625/0.059 8=5.60,而本脚手架的高度与宽度之比为19.2/4.8=4.0<5.60,仍说明九级风时本脚手架不会发生倾覆倒塌。

2)设纵、横竖向剪刀撑时纵、横向设竖向剪刀撑同例1,根数也相同,但每根剪刀撑长度由6.25m变为6.788m。

剪刀撑合计长度868.89m。

转角扣件共640个。

脚手架自重增加42.709kn,gk=0.682 7kn/m2,h/b=6.12。

高宽比增加了16%,仍说明脚手架的剪刀撑对抗倾覆作用不大,但对提高脚手架的稳定承载能力作用肯定很大。

如果采用10年一遇基本风压w0=0.4kn/m2,则上面例1的h/b=4.26,4.90;例2的h/b=4.22,4.90,都小于5.0。

在此必须注意,作用在脚手架上的永久荷载或施工活荷载起抗倾覆作用,所以不参与倾覆验算。

总之,用式(4)、(5)对规整脚手架作倾覆验算是比较容易的,用脚手架的高宽比值表达抗倾覆是可行的。

复杂的脚手架用公式(1)作倾覆验算也不难。

2脚手架的稳定性计算脚手架属于杆系结构,对于杆系结构的弹性稳定理论比较成熟,并解决了许多实际问题。

常用的刚架、排架、桁架等复杂的平面和空间结构的稳定性已有现成的手册可供查用。

但脚手架由于施工因素的强烈干扰,使脚手架的立杆与水平横杆的连接性能不确定,导致不能应用前人的成果。

但是,计算公式和图表不能直接套用,不等于稳定理论也过时。

很多学者从实际工程和稳定理论出发,依据实践经验,应用强化结构构造措施和简单稳定验算方法,临时应付满足工程应用,不解决长远问题。

当前唯一的解决途径是做必要的稳定试验,根据试验结果总结出理论上说得过去、好用的计算公式。

以下笔者只是想对脚手架稳定性分析计算谈点粗浅的认识,用以区分脚手架的稳定性计算与倾覆验算。

有些标准在脚手架设计条文中引入了脚手架的高宽比,有一个标准规定模板支架的短向高宽比不宜大于5,大于5的应增设稳定措施。

这个“5”不知从何而来?但与上面例题计算结果比较接近。

但仍大于10年一遇风荷载算得的h/b=4.22,显得不安全。

另一个标准规定的高宽比最大值没有超过2.5,而且高宽比大小与脚手架立杆计算长度系数μ拉上关系,但又看不清楚是什么关系,似乎是高宽比大,计算长度系数也大,即稳定承载能力小。

为此,笔者查阅了有关文献。

对于排架结构,例如单根悬臂柱的计算长度系数为2,二根相同的悬臂柱用一根横梁铰接连成排架,排架柱计算长度系数仍为2,且与横梁跨度大小无关。

但用刚接连成刚架,刚架柱计算长度系数μ≈1+ibh/(6icl),式中ib、ic分别为横梁、柱的截面惯性矩,l、h分别为横梁跨度、柱高度。

说明此时柱的计算长度系数与梁跨度有关,与高跨比(h/l)有关,更精确地说与梁柱线刚度之比有关。

有的学者总结为:单层或多层排架柱的稳定性计算可以用一根单柱,单层或多层刚架柱的稳定性计算需要梁柱一起考虑。

对于当前常用脚手架,立杆与横梁连接处于铰接与刚接之间,考虑施工等因素的影响,假定为铰接为好,所以用一根立杆的稳定性计算来代表整个脚手架的稳定性计算,已有的标准也是这样规定的。

由此可见,排架的稳定性承载能力与排架高度有关,但与高宽比无关。

脚手架已假定为排架,其稳定性承载能力也应与高度有关,而与高宽比无关,兹于刚接因素的影响可用一系数来补偿就可以了。

因此,建议脚手架立杆计算长度系数规定与脚手架高宽比要求分别写。

3结语当前常用脚手架的高宽比与脚手架倾覆有关,与稳定性承载能力无关。

建议在编制有关标准时应分开表达。

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