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脚手架模板计算参考脚手架模板计算是建筑工程中一项重要的技术工作,用于确定脚手架的承载能力、稳定性以及安全性。其核心目的是确保施工过程中人员和设备的安全,同时满足施工进度和经济性要求。以下是脚手架模板计算的主要内容及要点:
1.荷载分析:脚手架模板计算首先需要明确作用在其上的各种荷载,包括恒载(如模板自重、支架自重)、活载(如施工人员、材料重量)和风荷载等。根据规范要求,合理选取荷载组合进行计算。
2.结构设计:脚手架模板系统通常由立杆、横杆、斜撑、剪刀撑等组成。计算时需对各构件进行受力分析理想新城普通型钢悬挑脚手架施工方案,包括轴力、弯矩、剪力等,并验算其强度、刚度和稳定性是否满足规范要求。
3.材料选择与性能:脚手架材料的强度、弹性模量等参数直接影响计算结果。常用的材料有钢管、木方、铝合金等,需根据实际情况选择合适的材料并考虑其安全系数。
4.节点连接与构造措施:脚手架的稳定性和安全性很大程度上取决于节点连接的质量。计算时应充分考虑节点的抗剪能力和变形协调性,同时结合现场实际提出合理的构造措施。
5.规范依据:脚手架模板计算必须严格遵循相关国家标准或行业标准,如《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130)等,确保设计方案符合法规要求。
6.优化与经济性:在保证安全的前提下,通过调整脚手架间距、杆件尺寸等方式优化设计方案,降低材料用量和施工成本。
总之,脚手架模板计算是一项综合性强的工作,涉及力学分析、材料科学和工程实践等多个领域。只有通过科学合理的计算和设计,才能为工程施工提供安全可靠的支撑体系。
①规范方法:可取一个计算单元(立杆的一个纵距)计算。
不组合风荷载时:N/φA≤f
其中N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4∑NQK
组合风荷载时:N/φA+MW/W≤f
其中N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85x1.4∑ NQK
式中N为计算立杆段的轴向力设计值;NG1K为脚手架结构自重标准值产生的轴向力;NG2K为构配件自重标准值的轴向力;∑NQK为施工荷载标准值产生的轴向力总和;A为立杆截面面积;f为钢材抗压强度设计值;φ为立杆受压的稳定系数,根据立杆长细比λ取值;Mw 为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,可按《规范》公式5.3.4求出。
关于立杆的计算长度l0的确定
式中k为计算长度附加系数其值为1.155;μ为考虑整体稳定因素的单杆计算长度系数,可按脚手架立杆排数、横向距离及连墙件布置查表确定,一般为1.5~ 2.0;h为立杆步距。
②手册方法:目前国内已出版的施工安全技术手册、高层建筑施工手册、建筑施工脚手架实用手册等所介绍的方法,在有些施工单位中也经常应用。大致有两种:
(i) 建筑施工安全技术手册、高层建筑施工手册的方法[2,3]
不组合风荷载时:N/φA≤KAKHf
式中φ为格构式压杆(立杆)整体稳定性系数,按换算长细比λ0=μλX得出;μ为换算系数,根据立杆横向间距和连墙件的间距确定按表1取值;λX格构式压杆(由内、外排立杆及横向水平杆组成)的长细比,按表2取值;N为格构式压杆的轴向压力;KA为立杆(钢管数)的调整系数,单管取0.85,双管取0.70;KH=1/(1+H/150)为高度折减系数;H 为脚手架高度(m);f为钢材抗压强度设计值。
组合风荷载时:N/φA+M/b1A1≤KAKHf
式中A为计算单元脚手架内、外立杆面积之和;A1为脚手内或外一根立杆面积;b1为脚手内、外立杆距离。M为风荷载作用对格构式压杆产生的弯矩。
表1 长细比换算系数μ
注:表中数据是根据脚手架连墙点纵向间距为三倍立杆纵距计算所得,若为四倍时应乘以1.03的增大系数。
表2 格构式压杆的长细比λX
注 : ①表中数据按λX=2H1/b计算。
②当脚手架底步以上步距h及H1不同时,应以底步以上较大的h 和较大的H1作为查表根据。
(ii)建筑施工脚手架实用手册的方法[4]
不组合风荷载时:N′/φA≤f
式中φ为立杆受压稳定性系数,按λ=μh/i得出;μ为立杆计算长度系数。取值与《规范》方法同;h为步距。
组合风荷载时:N′/φA+MW/W≤f
式中N′=1.2(NG1K+NG2K)/K1+1.4∑NQK为立杆轴向力设计值;K1为高度调整系数,按表3取值。其余符号同前。
式中NL为连墙件轴向力设计值;NLW=1.4WKAW风荷载产生连墙件轴向力设计值;WK为风荷载标准;AW为每个连墙件覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积;N0为约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,单排架取3kN,双排架取5kN。
式中AN为连墙件截面积。
扣件、预埋件等可按有关规定分别计算。
(6)立杆地基承载力计算
应符合 P≤fg=KCfgK
式中P为杆基底平均压力;fg为地基承载力设计值;KC为调整系数,碎石土、砂土、回填土取0.4,粘土取0.5, 岩石、混凝土取1.0;fgK为地基承载力标准值。
(7)脚手架搭设高度及高度限值
①当脚手架立杆为单管时,脚手架可搭设高度HS应按规范公式计算。
②当HS≥26m时,考虑高度因素,可按下式调整,但不宜超过5Om,即搭设高度限值
[H]=HS/(1+0.00lHS)
③《规范》规定扣件式钢管脚手架高度不宜超过5Om。这是指立杆采用单杆,当超过50m 时,要慎重,并应采用加强措施,如采用双管立杆、分段悬挑、分段卸荷等措施。
3.3 扣件式钢管模板支架设计计算
扣件式钢管模板支架在现行《规范》和施工手册中所提出的计算分析方法与扣件式钢管脚手架的计算基本相同,《规范》对模板支架计算方法和构造要求还分别列入专门章节。一方面由于都是采用扣件式钢管支架结构,在计算与构造有基本类同的方面,但另一方面在荷载取值、计算分析、构造措施上也有区别。
(1)荷载。模板支架所受荷载主要有两项。
(i)模板及支架自重:定型组合钢模 0.75kN/m2;
定型组合钢模及支架1.1kN/m2。
(ii)所浇灌的混凝土重量,按 24kN/m3计。
(iii)钢筋自重:用钢量大的按工程图实计,一般梁板结构可按钢筋混凝土每立方米钢筋重 1.1kN,梁每立方米钢筋重1.5kN计。
②可变荷载(施工活荷载)
(i)施工人员、施工设备、混凝土堆积:计算模板及模板下楞木时取2.5kN/m2,另再以集中荷载2.5kN计,二者比较内力M值,取大的值。计算楞木下直接支承构件时取1.5kN/m2,计算支架立杆及其它构件时取1.OkN/m2。
(ii) 振捣混凝土时,产生的荷载:对水平面模板取2kN/m2;对垂直面模板取4kN/m2;
(iii)新浇捣混凝土对模板侧面的压力:采用内部振动器时,可按下式计算,并取最小值:
F =0.22rt0β1β2√v 或 F =24H
式中F为对模板侧面压力(kN/m2);r为24kN/m3;t0为初凝时间;β1为外加剂影响系数,掺加为1.2,不掺加为 1.0;β2为坍落度影响系数,坍落度3cm 为0.85,5~ 9cm 为1.0,11~15cm为1.15;v为浇捣速度(m/h);H浇捣混凝土的高度。
侧压力用于计算侧摸,计算模板支架可以不计。模板支架计算把以上有关荷载作用下的标准值乘以分项系数后,得到设计值。
(2) 模板支架立杆稳定性计算
①《规范》规定的计算公式,与脚手架立杆相同,
即当不考虑风荷载组合时 N/φA≤f
当考虑组合风荷载时 N/φA+MW/W≤f
其中关于立杆计算长度l0=h+2a的取值,笔者建议在设计计算时要根据模板支架的实际情况注意其适用范围。
②安全技术施工手册和高层建筑施工手册对荷载分析作了详细介绍,模板支架立杆仅对木立杆作了介绍,未涉及扣件式钢管模板支架的计算。参照脚手架计算也是有两种方法。当不考虑组合风荷载时:
施工安全技术手册方法: N/φA≤KAKHf
建筑脚手架实用手册方法:N′/φA 4 了解扣件式钢管脚手架和模板支架(结构支架)的特性,应注意掌握的几个要点 4.1 了解扣件式钢管结构支架的工作特性,理解设计方法的实质 (1)脚手架和模板支架钢管都是通过扣件连接,而扣件又是用人工扳紧螺栓连接,这种连接节点是达不到刚性节点要求的,节点刚性大小与扣件质量,人工搭设质量密切相关,所以扣件式钢管支架基本上都属于半刚性的节点,而且各节点的约束性能存在着很大的差异。 (2)钢管、扣件材料有初始缺陷,特别是经多次周转重复使用的钢管、扣件其缺陷更严重,如管子的初弯曲、锈蚀、截面缺损、管子端面不平、扣件的裂缝、破碎以及搭设尺寸误差等。 (3)所受荷载变异性大db34/t 3574.6-2019标准下载,尤其是模板支架所受荷载的大小、位置很不均匀,且有动力影响。 (4)支架结构的杆件受力均通过于日件传递,全处于偏心受荷状态。 (5)与墙连接件位置变化多,尤其高、大模板支架连接件难以确定和保证。 归纳起来:扣件式钢管用作脚手架、模板支架,其工作特性是存在荷载变异大,初始缺陷多,受力工况差,保证架子结构的整体稳定和局部稳定的不确定因素多等。目前对这些问题的研究、试验还很不够,也缺乏系统积累和统计,虽然在理论上、结构分析上《规范》和手册提出了一些具体的计算公式方法,但从总体上看还是很简略的。实际上还不具备以概率理论极限状态设计方法的条件,因此,目前扣件式钢管脚手架、模 板支架的设计实质上还是半概率、半经验的设计方法。明确这一点是十分重要的。 由于扣件式钢管结构支架不确定的因素很多,就很难用一个计算公式和几个参数来包含这些不确定的多变因素,所以也就不能完全依赖分析计算。应该运用概念设计的方法,既重视数值的分析计算,更要重视构造要求和技术措施的选择和落实。 4.2 了解扣件式钢管脚手架和模板支架的失稳形式贵州财经大学花溪新校区会堂工程地梁施工方案,掌握整体稳定计算的概念