脚手架设计计算和安全技术措施

脚手架设计计算和安全技术措施⑴、脚手架设计计算：1、脚手架搭设高度H总：外架应高出屋面栏板1.2m，所以H总=0.35m+28m+1.2m=29.55m，其中0.35m是室内外的高差。2、搭设材料要求：落地竹脚手架使用的毛竹材应为三年生长期，长5m以上、厚6mm以上新竹或经搭设连续使用保持韧性，表面为表或黄色的旧竹。凡有腐烂、虫蛀、通裂、刀伤、霉变等不得使用。落地竹脚手架各杆件直径要求如下：①、立杆：有效使用段内小头直径为60mm；②、大横杆：有效使用段内小头直径为60mm；③、铺榀横杆：有效使用段内小头直径为60mm；④、小横杆：小头直径为60mm；⑤、顶杆：小头直径为55mm；⑥、剪刀撑杆：有效使用段内小头直径为60mm；⑦、栏杆、挡脚杆：有效使用段内小头直径为45mm。竹榀应使用质地坚实，其表层呈青、黄色、韧性好、无腐烂、虫蛀、断裂，30mm左右宽的元竹片编织而成，榀经长1.0-1.2m，纬长同搭设架净宽（立杆之间的净距），经竹片不少于5道，四周经纬竹片应钻孔，用铅丝绑扎封闭。绑扎绳系特制聚丙经拉丝制成，其规格通常为0.5mm×5mm，拉力不小于0.25KN，根据绑扎需要裁成定长。联墙杆使用材料有：①、φ6圆钢或8＃铅丝作拉结材料；毛竹或40mm×60mm小方木作压（顶）结材料。⑵法兰螺栓经改制与圆钢（或铅丝）配合的专设拉、压联结式工具。3、搭设与防护的基本要求：①、采用双排搭设。②、立杆横向间距为1.2m；纵向间距为1.5m；里立杆距建筑物距离为0.20m。立杆搭接长度为2m，用绑扎绳绑扎三道，立杆的有效长度为4m。③、大横杆：设外架步数为16步，除底皮架高2.0m外，其余15步架均为1.8m。大横杆搭设长度为1.5m。④、小横杆：水平间距与立杆横向间距相同为1.2m，其长度为1.7m，内外分别伸出架外0.2m及0.3m。⑤、脚手板铺设：隔层满铺竹榀，竹榀规格为1.2m×0.9m（长×宽），最底部一步架不铺竹榀脚手板，从第二步架起，满铺竹榀层数为15层。⑥、剪刀撑：纵向距离每隔7m左右设一组连续性的剪刀撑，因为剪刀撑杆件较少，在计算架体自重时忽略这部份杆件重量。⑦、防护：每步架的外侧离大横杆0.18m高处设挡脚板一道、1.0m高处再绑扎栏杆一道；另外，在所有架体外侧均挂安全立网进行全封闭的防护，立网规格L-1.8×6.0每片网重量为4kg。⑧、架体与建筑物的拉结：拉结点用8＃铅丝连接，拉结点处（或其附近）的小横杆应顶住建筑物；拉结点以二步四跨设置一点（即3.6m×6.0m）。⑨、立杆基底处理：在底部内外双排立杆设置处，挖横向长度为1.2m、纵向长度为0.25m、深0.5m的基槽；基槽底应先进行夯实后放入垫板，并将内外立杆放在垫板上，回填埋好。⑩、荷载传递方式：用竹榀铺设的条件下，施工荷载通过竹榀传递给大横杆，再由大横杆传递给靠近立杆的小横杆，小横杆传递给立杆，立杆传至基础（与地面接触的垫板）。4、毛竹的强度设计值和弹性模量选择：本地使用的毛竹（又称楠竹、茅竹、江南竹）是竹类中力学性能较好的一种。强度近似水曲柳，考虑新旧、粗细等因素对毛竹影响较大，且影响造成的变化规律差，因此，在确定其强度设计值和弹性模量时，按比水曲柳强度低一等级的桦木（栲木）取值，即设毛竹的强度等级为TB15。5、大横杆强度、挠度验算：大横杆受力按三跨连续梁计算，荷载最大时中间支座弯矩最大，以此弯矩进行验算。验算公式：MB=KMB支.qL2[1]V=Kf。qL2÷100÷E÷I[V][2]σ=MB/vFm[3]条件1:查得KMB支=-0.117、Kf=0.99。条件2:q—为外侧大横杆线荷载（所以外侧大横杆受力最差）。本外架的外墙装修及防护状况：设施工荷载为q施=2KN/m2；竹榀自重（以现场使用新竹榀为准）q榀=60N/m2；大横杆共四根，四跨长度时立杆的纵向间距（即L纵=1.5m）；架体净宽为1.09m（B净=1.2-0.11=1.09m）。q内=6.667N/m(所以外架防护由立网张挂在外侧大横杆内全封闭防护，三跨二步的立网重量为：4÷1.8+3×1.5×1.0=47.22kg，两立杆间的大横杆长度为1.5m，立网重量作用在外侧大横杆的线荷载为：1.2×10÷1.8=6.667N/m)。q=1.4q施.B净/4+1.2(q榀.B净/4+q网)=1.4×2×1.09÷4+1.2（0.06×1.09÷4+0.0067）=0.7907KN/m。条件3：L—每跨长度L=1.5m。条件4：E—弹性模量，参照桦木（TB15）查得E=10000N/mm2=10000×10-3KN/m2条件5：I—毛竹截面惯性矩，以毛竹平均直径计算。I=π（d外4-d内4）/64=3.14(114-104)×10-8÷64=227.8×10-8m4条件6：WN—毛竹杆件净截面抵抗矩（以平均直径计算）。WN=π（d外4-d内4）/32d外=3.14×（114-104）×10-8÷32÷11÷10-2=1.42×10-6m3。把条件1-6分别代入公式[1]、[2]、[3]M=KMqL2=0.117×0.7907×1.52=0.2082KN.mV=KfqL4÷100÷E÷I=0.99×0.7907×1.54÷100÷10000÷103÷227.8÷10-8m=7.12×10-4mσ=M/Wn=0.2082×1000÷41.42÷10-8=5.0265×106N/mm2参照查得：抗弯强度设计值为：fM=15N/mm2受弯构件允许挠度控制值为：[V]=L/200=1.5÷200=7.5×10-3m因为σm=5.0265N/mm2v=7.12×10-4[v]=7.5×10-3m所以大横杆强度、挠度满足要求。6、小横杆强度、挠度验算：小横杆受力按简支梁计算：M=qL4/8[4]=qL4/384EI[5]σm=M/wnfm[6]条件1：L—小横杆的跨度（即架宽）L=B=1.2m条件2：q—小横杆所承载的线荷载（设架体外侧张挂的立网及大横杆的自重和由大横杆传至小横杆均转变为平均荷载）。q小=1.2KN/m2q大=77.78KN/m2q均=20÷1.2÷1.5=5.56N/m2每跨间大横杆的延长为1.5×4=6.0m由资料查得每根长度为6m的毛竹重为14kg，因此每跨间大横杆自重为：14×6.0÷6=14kg。q大=14×10÷1.2÷1.5=77.78N/m2因为q=1.4q施×1.2+1.2（q榀+q网+q大）×1.2=1.4×2×1.2+1.2×（0.06+0.0056+0.07788）×1.2=3.567KN/m条件3：E—弹性模量，查得E=10000N/mm2条件4：I—毛竹杆件毛截面惯性矩，同大横杆计算I=227.8×10-8m4条件5：Wn—毛竹杆件净截面抵抗矩，同大横杆计算Wn=41.42×10-6m3把条件1-5分别代入公式[4]、[5]、[6]M=qL2/8=3.567×1.22÷8=0.6KN.mV=5qL4/384EI=5×3.567×1.24÷384÷10000÷103÷227.8÷103=0.00423σm=M/Wn=0.6×1000÷41.42÷10-6=14.48×106N/m2=14.48N/mm2参照查得，抗弯强度设计值Fm=15N/mm2受弯构件允许挠度控制值[V]=L/200=1.2÷200=0.006m因为，σm=14.48N/mm2fm=15N/mm2V=0.00423m[V]=0.006m所以小横杆强度、挠度满足要求。7、立杆强度验算：立杆强度验算应对受力最不利情况的杆件进行验算，即对第一步架的外侧立杆强度进行验算。验算公式：σC=N/An≤fc条件1：N—底部立杆外侧所承受轴压力N=1.2NGK+1.4NQKNGK—一个纵距内脚手架自重产生的轴力NQK—一个纵距内施工荷载求NGKq榀—一个纵距内竹榀自重产生的轴力q榀=8×（1.5×1.2×60）=864Nq立—一个纵距内立杆自重产生的轴力因为立杆长度为6m，重约14kg，搭设长度为2m，有效长度4m，所以一个纵距内16步架以下（高度为29.55m），需用2×8根立杆。q立=2×8×14×10=2240Nq大小—一个纵距内大、小横杆的延长长度为L大小=1.5×4+1.2+1.2+0.2+0.3=7.7m16步架以下有15步L1=15×7.7=115.5mq大小=14×10÷6L1=14×10÷6×115.5=2695Nq栏—一个纵距内防护栏杆，在外侧立杆所产生轴力q栏=14×10×（15×1.5）÷6=525Nq网—一个纵距内立网在外侧立杆所产生的轴力q网=4×10×1.8×1.5÷18÷6=150N所以，NGK=（q榀+q立+q大小）/2+q栏+q网=（864+2240+2695）/2+525+150=3574.5N求NQK：设有三层同时施工，分布在10步以下，10步与12步之间，12步以下的架上:q施=2000N/m2一个纵距内施工荷载为：NQK=2000×1.2×1.5×1.2=4320NN=1.2NGK+1.4NQK=1.2×3574.5+1.4×4320=10337.4N=10.34KN条件2：An—受压杆件净截面面积（以平均直径计算）An=π（d2外-d2内）/4=3.14(112-102)×10-4÷4=16.5×10-4m2把条件1-2分别代入公式：σC=N/An=10.34÷（16.5×10-4）=6.27N/m.m2参照查得抗压强度设计值Fc=14N/m.m2因为，σC=6.27N/m.m2Fc=14N/m.m2所以立杆强度满足要求。8、立杆稳定性验算：验算公式：N/ΨAo≤FcNGK=q榀+q立+q大小+q栏+q网=864+2240+2695+525+150=6474NNQK=2000×1.2×1.5×1.2=4320NN=1.2NGK+1.4NQK=1.2×6474+1.4×4320=13816.8N=13.82KNAo=2An=2×16.5×10-4=33×10-4m2求Ψ---纵向弯曲系数λ=Lo/i=1800÷（110÷4）=65.45（i=d/4）因为λ=65.4591所以Ψ=1/[1+(λ÷65)2]=1/[1+(65.45÷65)2]=0.4966N/ΨA0=13.82÷0.4966÷(33×10-4)=8.433N/m.m2查得抗压强度设计值Fc=14N/m.m2因为：N/ΨA0=8.433N/m.m2Fc=14N/m.m2所以立杆稳定性满足要求。9、验算连接点的抗风强度：风压标准值计算公式：W=0.75在本地区域W0=0.5KN/m2查表得Bz=1（风压数）Mz=1.835（风压高度系数）Mszu=φus（Hn）n=2双排查表得：挡风系数φ=0.114Wod2均=0.5×1.11×1.11=6.05×10-3Ws=1.4/1.0=1.4所以Ustw=0.114×1.4×2×0.93=0.308W=0.75×1×1.385×0.308×0.5=0.16KN/m2验算连结点抗风强度：Na=1.4HL1W=1.4×3.6×4.8×0.16=3.87KW因为[w]=300～500A=2×12.57=25.14m.m2λ=N大/A=3.86×107÷25.14=1539N/m.m2[W]所以连结点抗风强度满足要求。10、基础验算：N/A≤[R]N=13.82KNA=1.2×0.25=0.3m2(内外立杆基底的接触面积)N/A=13.82÷0.3=46.07KN/m2素土承载力[R]=85KN/m2，现场基础采用C15的素混凝土。由于N/A=46.07KN/m2[R]=85KN/m2，所以立杆基础设置满足要求。⑵、脚手架搭拆安全技术措施：1、竹脚手架，从安全角度考虑应逐步淘汰，如若使用竹脚手架应进行特殊计算。2、搭设高度20m以上竹杆脚手架，选材必须严格按国家《建筑安装工人安全技术操作规程》的要求进行。3、搭设高度20m以下竹杆脚手架，选材必须严格按福建省地方标准的规定进行。4、搭设砌筑外手脚，立杆根部必须埋入土中300mm以上。因地