扣件式钢管脚手架模板支架的承载力计算及分析.doc

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1、扣件式钢管脚手架模板支架的承载力计算及分析 扣件式钢管脚手架作为梁板混凝土模板支架在房屋建筑施工中应用广泛，2011年12月1日实施的建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011(以下简称规范JGJ130-2011),把扣件式钢管模板支架按立杆偏心受压和轴心受压分别称之为满堂扣件式钢管脚手架和满堂扣件式钢管支撑架，两者的区别是：前者架体顶部作业层施工荷载通过水平杆用直角扣件连接传递给立杆，顶部立杆呈偏心受压状态（偏心距53）；后者架体顶部作业层施工荷载通过可调托撑轴心传力给立杆,顶部立杆呈轴心受压状态,此两种架体分别简称为满堂脚手架和满堂支撑架。在立杆纵横向间距、纵横向水平杆竖向

2、间距（亦即步距）、纵横向垂直剪刀撑间距、纵横向扫地杆距立杆底端高度、模板支撑点至顶层纵横双向水平杆中心线的距离均相同的情况下，两种架体的稳定承载力是不相同的，满堂脚手架因立杆呈偏心受压，其稳定承载力低，满堂支撑架因立杆呈轴心受压状态，其稳定承载力高。这可从下面两端铰接的单根立杆的稳定承载力理论分析得到证明。 一 两端铰接的单根立杆的稳定承载力理论分析 . 两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆的稳定承载力 两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆见下图一： 图一：两端铰接呈轴心受压状态的立杆图二：两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆 22?EAEI,对于48以欧拉临界力作为稳定承载力，欧拉临界力P=3.5?E

3、22?l0522，回转半径i=15.8mm,当立杆长,截面积钢管，弹性模量E=2.0610A=489mmN/mm22.06=3.14/i=1800/15.8=113.9=1800mm时，长细比=l，欧拉临界力P度lE0052 =76557N 76.56KN，同样地可计算出立杆长度l10489/113.9=1700mm、1600mm、01500mm的欧拉临界力P，结果见下表1（表中最后一列同时列出了按冷弯薄壁型E钢结构技术规范GB50018-2002计算的立杆承载力设计值）。 1 表1 轴心压杆的稳定承载力 承载力设计值(mm) 长细比 欧拉临界力 钢管规格长度l0(KN) (mm) (KN)

4、49.02 113.9 76.56 1800 3.5 4853.13 107.6 85.78 1700 58.14 101.3 96.78 1600 62.75 110.28 1500 94.9 ?Af计算GB50018-2002,中承载力设计值=是按冷弯薄壁型钢结构技术规范注：表12 的,f=205N/mm。 两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆的稳定承载力 . 两端铰接呈偏心受压状态的单根立杆见上图二。 2 k由弯矩和,有平衡方程，令 0)?EIyP(y?)M(x)?P(y?eeM(x)?EIyP22=,此方程通解为： y = Asinkx + Bcoxkx - e ,有ey?kky EIB=

5、e ，有时,y=0 由边界条件: x=0coxkl1?0 x=l时,y=0，有Ae?0 klsin0coxkl?10) 挠度曲线为 y=e(1?coxkxsinkx klsin01 挠度得最大x处，代入上式点 杆件最大挠度发生在压杆中l? 02kl0e1(sec)?y? max2kl0)?e(secy?e)?PM?P( 最大弯矩 maxmax2 展开成泰勒级数有由高等数学，将sec 6151426?1sec? 7202422?EI=，将 对于两端铰接呈轴心受压状态的单根立杆，欧拉临界力PE 2l02?klP1PP10?l?l? 泰勒级数有代入sec 002P222EI2PlEE0klklklk

6、l61154260000?(?)(sec?)1?()? 2720224222PPP32?)2731(23411?.?1268)?.( = PPPEEE2 P2340.1? PPPP32E? ?1.234()?1.234()?1?1.234 PPPP?1EEE PE 故边缘最大压应力 P1?0.234 MPPP?maxEe?P ） （1 maxPAAW)W1?( PE 式中A为杆件截面积，W为杆件截面抵抗矩 规范JGJ130-2011中模板支架立杆是以边缘屈服原则作为立杆失稳的条件，2?=235N/mm（钢管立杆抗压屈服强度标准值）所以当立杆失稳时最大压应力，f?ymax此时立杆压力P等于计算临

7、界力,见下式（2），由式（2）可解得两端铰接呈偏心Pcr受压状态的单根立杆计算临界力。 PcrPcr2340.1? PPcrEP?e?f? ） （2 ycrPAcrW(1?) PE3l=1800mm时，欧拉临界力P=76.56KN(W=5080mm3.5钢管，见,当 对于48E0表1），架体顶部施工荷载通过水平杆（用直角扣件与立杆连接）传递给立杆，偏心距e=53mm,代入式（2）： Pcr1?0.234P 76560cr?235P?53 crP489cr)15080?(? 76560解得 KN.04015P?15040N?crP，的计算临界力1600mm、1500mm=1700mm同样地可计算

8、出偏心立杆长度l、0cr结果见下表2（表2中最后一列同时列出了按冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002计算的立杆承载力设计值）。 3 表2 偏心受压杆的稳定承载力 承载力设计值 计算临界力l(mm) 长细比钢管规格 长度0(KN) (KN) (mm) 13.03 15.04 1800 113.9 3.5 4813.31 15.37 1700 107.6 13.63 15.70 1600 101.3 13.89 16.02 1500 94.9 条计第5.5.2GB50018-2002表2中承载力设计值是按冷弯薄壁型钢结构技术规范注：2?EANeN?2?N 其计算公式是。，式中,f=20

9、5N/mm算的,f?E 2?1651. N?A?W?）(1 NE 满堂支撑架的稳定承载力 二 从上面的分析可以看出，承重大的模板支架，宜优先采用施工荷载通过可调 托撑轴心传力的架体满堂支撑架。房屋建筑施工模板支架安装常用到的一种满h=1.5m,步距1.2m，483.5）纵向间距横向间距=1.2m堂支撑架构造是：立杆（跨，横板支撑点至顶层纵横双2，最少跨数4架体高度H8m，架体高宽比不大于（竖向剪刀撑纵横向间距a=0.5m，竖向剪刀撑设置为普通型向水平杆中心线的距离分别计算立杆稳定承载JGJ130-2011和规范GB50018-20026m或7.2m），现按规范 力设计值如下： 按规范JGJ13

10、0-2011计算立杆稳定承载力设计值1. ?=3.748m 0.5）1.298（1.5+2顶部立杆段计算长度 l=1.155)2ak(h?01?hk1.5=3.619m =1.155 非顶部立杆段计算长度l=2.08902按整体稳定最不利考虑，立杆稳定承载力设计值计算取上述两立杆段计算长度 JGJ130-2011，查规范=3.7481000/15.8=237中的最大值即l=3.748m，长细比0?489=0.130附录A.0.6有稳定系数=0.130，立杆稳定承载力设计值=Af 205=13032N=13.032KN。 按规范GB50018-2002计算立杆稳定承载力设计值2. ?)2a(h?

11、= 3.245m 0.5 顶部立杆段计算长度l=）=1.298 （1.5+201?h1.5 = 3.134m l=2.089 非顶部立杆段计算长度02=3.245比，长细=3.245m值中度段 立杆计算长取两者的最大即l0?489，立杆稳定承载力设计值1000/15.8=205，稳定系数=0.172=0.172Af 。205=17242N=17.242KN 两规范计算的立杆稳定承载力设计值不同的原因在于：k=2前者（按规范JGJ130-2011计算）稳定承载力设计值是按稳定安全系数。概率极校核而来，脚手架结构采用的不是真正意义上的“概率极限状态设计法”限状态设计法所涉及的作用效应和抗力值是以大

12、量的统计数据为基础并经过概率分析后确定的，脚手架系暂设结构，在荷载和结构方面均缺乏系统积累的资料，不4 具备永久性结构那样的概率分析条件，脚手架结构可靠度采用了校核法：把有长期使用经验的容许应力法通过调整抗力值转换为现行结构规范采用的“概率极限状态设计法”。这样便于利用它的计算方法和有关适合的数据。规范JGJ130-2011中脚手架稳定计算相当于容许应力法中稳定安全系数K2.0的要求，只是外表上穿的是“概率极限状态设计法”这件外套，其计算结果与容许应力法是一样的。 后者（按规范GB50018-2002计算）稳定承载力设计值计算采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法。 后者稳定承载力设计值与

13、前者之比=17.242：13.032=1.3231.333（此即规范。对于模板支架满堂支撑架这种暂设结条文说明中之值）JGJ130-2011333r?1.0.9R的要求，立杆稳定承载力设计值应按规范2.0构，为保证架体整体稳定系数K因架体达不到整体稳定GB50018-2002计算是不安全的，JGJ130-2011计算；按规范 2.0的要求。系数K 满堂脚手架的稳定承载力三满堂脚手架因偏心受压承载力小，适用于恒荷载和施工活荷载较小的模板支 款规定：立杆顶部条第3GB50666-2011第4.3.15架，混凝土结构工程施工规范的偏心距进行承载力验算，承受水平杆扣件的竖向荷载时，立杆应按不小于50m

14、m的偏心距进行承载力验算。但如何验算，规高大模板支架的立杆应按不小于100mm条压弯构件弯矩第5.5.2GB50666-2011却未明确。不妨采用规范GB50018-2002范 作用平面内的稳定性计算公式，公式如下：?MNm?f （3） N?A?）W(1? NE 式中 M计算弯矩,取构件全长范围内的最大弯矩,M= e?N?=1 等效弯矩系数，对于满堂脚手架，取mm2?EA 系数，?NN EE2?1651. E钢材的弹性模量 构件在弯矩作用平面内的长细比 现用式（3）计算房屋建筑施工模板支架安装常用到的一个满堂脚手架，其构造是：立杆（483.5）纵向间距横向间距=1.2m1.2m，步距h=1.5

15、m,架体高度H8m，架体高宽比不大于2，最少跨数4跨，竖向剪刀撑设置为普通型（竖向剪刀撑纵、横向间距6m或7.2m）。 立杆计算长度系数=2.089（见规范JGJ130-2011附录表C-4），杆段计算长?h=度l=3.1341000/15.8=198,稳定系数=2.0891.5=3.134m，长细比032 。M=,e=53mm,W=5080mm,f=205N/mm=0.184，eN? 25?1048906?2.?3.14 N 21746?N? E2198165?1.N,此值即立杆稳定承载力设计值，有最大值取等号时轴向力设计值3式（）Nmax5 将以上各数据代入式（3）并取等号： NN?53

16、解得 =9144N Nmaxmax205?max N0.184?489max?0.184）(1?5080 21746 计算上述满堂脚手架的稳定承载力设计值，过程如下：如按规范JGJ130-2011中，该表附录=2.505（见规范JGJ130-2011C表C-1C-1立杆计算长度系数的影响，故立杆稳定计算中不再计入偏计算长度系数已考虑了偏心距不大于55mm?，长细1.5=4.3399m2.505=的作用）心距e=53mm，立杆计算长度l=1.155hk07320?0?.097，立杆稳定承载力设稳定系数比=4.33991000/15.8=274.68, 2274.68? 489计值=0.09720

17、5=9724N。NAfmax（即计算的立杆稳定承载力设计值从上看出，满堂脚手架按规范GB50018-2002，对于9724N）计算的稳定承载力设计值（抗力）小于按规范JGJ130-20119144N的偏心50mm或100mm款规定的立杆按不小于第规范GB50666-20114.3.15条第3 ）计算是安全的。3距进行承载力验算，采用规范GB50018-2002中式（ 四满堂脚手架顶部水平杆连接扣件的抗滑承载力 同时还必须满足顶部水满堂脚手架承载力除了满足上述稳定承载力的要求外， 平杆连接扣件的抗滑承载力的要求。年东南大学土木工程施工研究所对常规梁板结构的满堂脚手架在梁下布2004置单、双扣件以

18、及不同搭设构造下的支架承载力进行了整架实验研究，实验结果表明：常规梁板结构的满堂脚手架，其支架的承载力主要由扣件的抗滑承载力控制，11KN时，单扣件在承载力10.240Nm施工现场周转使用过的直角扣件在拧紧力矩时滑双扣件在承载力8KN时滑移，单扣件抗滑承载力设计值取为；17.519.3KN计算的满堂脚。双扣件抗滑承载力设计值取为移，12KN如上述按规范JGJ130-2011，顶部水平杆连接如采用单扣件连接（单扣件手架立杆稳定承载力设计值9.144KN因架体要同时满足稳定承载力和连接扣件的抗滑承载力8KN抗滑承载力设计值为），两者中的较小和（取8KN9.144KN8KN的要求，那么满堂脚手架的承

19、载力设计值为 值）。需要说明的是，只要是扣件式钢管模板支架，不论是满堂支撑架还是满堂脚手架，计算立杆的稳定性和扣件的抗滑力时，立杆轴向力设计值和顶层水平杆通过扣1.2件传给立杆的竖向作用力设计值采用的荷载分项系数是：永久荷载分项系数取。理由是立杆轴向力设计值1.4）（而不应取1.35，可变荷载分项系数取N与容k时，+1.4N1.2N8m)及满堂支撑架高度（满堂脚手架高度取1.15520mQKGK条对荷是相当或等同的，规范2K许应力法稳定安全系数第5.1.2JGJ130-2011 载分项系数取值有明确规定。 6 办公室卫生管理制度 一、主要内容与适用范围 1本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和

20、要求及检查与考核。 2此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理 二、定义 1公共区域：包括办公室走道、会议室、卫生间，每天由行政文员进行清扫； 个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各部门工作人员每天自行清扫。2 公共区域环境卫生应做到以下几点： 1. 保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。1） 。2） 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明 4保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。） 保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。3） 保持卫生间、洗手池内无污垢，经常保持清洁，毛巾放在固定（或隐蔽）的地方。） 垃圾篓摆放紧靠卫生间并及时清理，无溢满现象保持卫生工具用后及时清洁整理

21、，保持清洁、摆放整齐） 办公用品的卫生管理应做到以下几点：2. 办公桌面：办公桌面只能摆放必需物品，其它物品应放在个人抽屉，暂不需要的物品就摆回柜子里，不用的物品要及时清理掉。1） 3） 办公小用品如笔、尺、橡皮檫、订书机、启丁器等，应放在办公 2）办公文件、票据：办公文件、票据等应分类放进文件夹、文件盒中，并整齐的摆放至办公桌左上角上。报刊：报刊应摆放到报刊架上，要定时清理过期报刊。 ）电脑：电脑键盘要保持干净，下班或是离开公司前电脑要关机。5 桌一侧，要从哪取使用完后放到原位。4） 7） 饮食水机、灯具、打印机、传真机、文具柜等摆放要整齐，保持表面无污垢，无灰尘，蜘蛛网等，办公室内电器线走

22、向要美观，规范，并用护钉固定不可乱搭接临时线。新进设）6 3. 备的包装和报废设备以及不用的杂物应按规定的程序及时予以清除。 个人卫生应注意以下几点： 1） 不随地吐痰，不随地乱扔垃圾。 下班后要整理办公桌上的用品，放罢整齐。）2 4 3）禁止在办公区域抽烟。）下班后先检查各自办公区域的门窗是否锁好，将一切电源切断后即可离开。 ）办公室门口及窗外不得丢弃废纸、烟头、倾倒剩茶。5214 总经理办公室卫生应做到以下几点：） 保持地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明。 ） 保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。4保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。 3）次。/每天由领导检查公共区域的环境，如有发现不符合以上要求，罚 检查及考核 三、 元10 7