扣件式脚手架的主要承重构件有脚手板,纵、横向水平杆,立杆,连墙件,立杆基础等,按照承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算要求,需对表2-8中所列项目进行计算。
表2-8 扣件式脚手架计算项目
1.水平杆计算
纵向、横向水平杆承受竖向荷载作用,按照受弯构件进行计算。通常应计算以下内容:
(1)纵、横向水平杆的抗弯强度应按下式计算:
式中,σ---弯曲正应力;
M---弯矩设计值,N。mm;
W---截面模量,mm3,可查表取得;
f---钢材的抗弯强度设计值,N/mm2,可查表取得。
(2)纵、横向水平杆弯矩设计值,应按下式计算:
式中,MGk---施工脚手板自重产生的弯矩标准值,kN。m;
MQk---施工荷载产生的弯矩标准值,kN。m。
(3)水平杆的挠度应不大于其容许挠度,容许挠度值可查表取得。
(4)扣件的抗滑承载力应不大于扣件的抗滑承载力设计值,扣件的抗滑承载力设计值可查表取得。
2.立杆计算
立杆计算应包括稳定性计算、脚手架的允许搭设高度计算和容许长细比计算。
(1)立杆段的计算位置确定
①当脚手架以相同的步距、立杆纵距、立杆横距和连墙件间距搭设时,所有立杆承载情况相同,可选任一立杆的底层部位为计算立杆段。
②当脚手架搭设尺寸中的步距、立杆纵距、立杆横距、连墙件间距有变化时,这些几何尺寸变大的立杆及其底层部位为计算立杆段。
(2)立杆的稳定性应符合下列公式要求。
①不组合风荷载时。
组合风荷载时。
式中,N---计算立杆段的轴向力设计值,N,应按式(2-6)和式(2-7)进行计算。
φ---轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比λ查表取得。
λ---长细比,λ=l0/i。
l0---计算长度,mm,应按式(2-8)进行计算。
i---截面回转半径,mm,可查表取得。
A---立杆的截面面积,mm2,可查表取得。
Mw---计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,N.mm,可按式(2-9)计算。
f---钢材的抗压强度设计值,N/mm2,可查表取得。
②计算立杆段的轴向力设计值N,应按下式计算。
不组合风荷载时。
组合风荷载时。
式中,NG1k---脚手架结构自重产生的轴向力标准值。
NG2k---构配件自重产生的轴向力标准值。
∑NQk---施工荷载产生的轴向力标准值总和,内、外立杆各按一纵距内施工荷总和的1/2取值。
③立杆计算长度l0应按下式计算。
式中,k---立杆计算长度附加系数。
μ---考虑单、双排脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,可查表取得。
h---步距。
④由风荷载产生的立杆段弯矩设计值Mw可按下式计算。
式中,Mwk---风荷载产生的弯矩标准值,kN.m。
ωk---风荷载标准值,kN/m2,应按式(2-1)计算。
la---立杆纵距,m。
(3)脚手架的允许搭设高度[H]应按下列公式计算,并取较小值。
①不组合风荷载时:
②组合风荷载时:
式中,[H]---脚手架允许搭设高度,m;
gk---立杆承受的每米结构自重标准值,kN/m,可查表取得。
(4)立杆容许长细比计算
立杆作为受压构件,应当计算其长细比,其长细比不应大于其容许长细比,容许长细比可查表取得。
3.连墙件计算
大量的脚手架倒塌事故,几乎都是由于连墙件设置不足或连墙件被拆除后未及时补救引起的,因此,连墙件的计算作为脚手架计算的重要部分应当引起重视。
连墙件因不同风向可能受拉或受压,不论扣件还是螺栓连接,传力均有偏心作用,为简化计算和安全计,连墙件按轴压杆计算,并对连墙件的强度、稳定性和连接强度进行计算。
连墙件的强度及稳定性计算过程如下:
(1)强度计算
式中,σ---连墙件应力值,N/mm2;
Ac---连墙件的净截面面积,mm2;
Nl---连墙件轴向应力设计值,N;
Nlw---风荷载产生的连墙件轴向力设计值,N;
N0---连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,N。
Aw---单个连墙件所覆盖的脚手架外侧面的迎风面积,mm2。
(2)稳定性计算
式中,φ---连墙件的稳定性系数,应按照连墙件长细比λ查表取得;
f---连墙件钢材的强度设计值,N/mm2,可查表取得。
(3)承载力验算
连墙件与脚手架、连墙件与建筑结构连接的承载力应不大于其承载力设计值。
(4)扣件抗滑力计算
当采用钢管扣件做连墙件时,扣件抗滑承载力应不大于其抗滑承载力设计值。
4.立杆基础承载力计算
应根据现场的地质勘探报告验算立杆基础的承载能力。
(1)地基承载力特征值的取值要求
①当为天然地基时,应按地质报告选用;当为回填土地基时,应对地质勘察报告提供的回填土地基承载力特征值乘以折减系数0.4.
②由荷载试验或工程经验确定。
(2)立杆基础底面的平均压力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式要求:
式中,Pk---立杆基础底面处的平均压力标准值,kPa;
Nk---上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值,kN;
A---基础底面面积,m2;
fg---地基承载力特征值,kPA.
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