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一、工程概况:
本工程位于都匀市,为全现浇框架剪力墙结构,使用年限为50年;建筑层数11层,地下1层,地上11+1层,建筑总高度39M;建筑总面积㎡;地下一层为设备层;地上1层为商场,2至11+1层为住宅;抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度;
本工程地下一层为人防地下室,地上一层为商场,二层以上为住宅楼,,上部还有11层住宅每层为3m,外装饰为贴面砖,本防护外架在主体结构施工期间作安全防护架,封顶后可作装饰脚手架;
二、水平安全防护棚的设计和计算
1、规格和范围
水平安全防护棚突出建筑物外围6米,长度绕建筑物一周,原则上每十层设一道,本工程根据建筑物的实际高度设二道;
2、主要材料和力学参数
采用φ48×的钢管搭设,钢管容重M,截面抵抗矩W=5080mm3,回转半径I=,截面积A=489mm2,抗弯强度设计值:f=205N/mm2
3、主要技术参数:见防护棚构造
纵杆间距:,横杆间距见图六,,吊点为图中所示黑点的纵横交接处;
4、荷载计算:
1、荷载传递路线:
荷载 脚手架 纵杆 横杆钢丝绳
2、荷载取值:
活荷载标准值:q=300N/m2坠落物体冲击力
恒荷载标准值:脚手板自重:350N/m2
钢管自重:N/m2
护拦挡脚板:140N/m
5、受力杆件强度验算:
1、纵杆
荷载组合值q=×+××+×=KN/m
计算简图:
内力:
弯矩:Mmax==××=应力:σ=Mmax/W=×106/×103
=mm2<f=205N/mm2安全
支座反力:RD=××=边支座
RA=RC=××=中间支座
2、横杆:选中横杆,按三跨连续梁进行计算
集中荷载:F=RA=RC=
计算简图:
内力:
弯矩:Mmax==××=支座负弯矩
应力:σ=Mmax/W=×106/×103
=204N/mm2<f=205N/mm2安全
支座反力:
中横杆:F1=+1×=
边横杆:F2=+1×+×××=
3、钢丝绳:由内向外逐一验算
1钢丝绳I:
钢丝绳的计算拉力取为:PX=×+1/2/=
考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力系数a=
取钢丝绳使用的安全系数,K=6,采用6×19,绳芯1钢丝绳;
Pg=KPx/a=6×=
选用φ,Pg=>
选择与钢丝绳配套使用的绳卡,号码为生号,安全荷载为>,符合要求;
2钢丝绳Ⅱ:
PX=×+1/2/=,同前计算选用直径为φ的钢丝绳,号绳索卡;
3钢丝绳Ⅲ:
PX=×+1/2/=,同前计算选用直径为φ的钢丝绳,号绳索卡;
4钢丝绳Ⅳ:
PX=×+1/2/=,同前计算选用直径为φ的钢丝绳,号绳索卡;
为便于施工,均统一采用φ11的钢丝绳;
5预埋吊环验算:
吊环采用一级钢制作,埋入深度不小于35d,并应焊接或绑扎在结构主筋上,吊环选择φ12,其所受力为钢丝绳合力P=;
故σ=P/A=×103/113=187N/mm2<f=210N/mm2;
三、垂直安全防护脚手架的设计和计算
一落地脚手架
1、搭设规范和要求:落地脚手架,按双排脚手架搭设,搭设范围:在建筑物外围一周,标高-,总高按50米设计,,,,,,故转换层以下采用落地脚手架,以上局部采用落地脚手架,外挑部分采用型钢悬挑脚手架;
2、材料:φ48×钢管,容重m,截面积A=489mm2,截面抵抗矩W=5080mm3,回转半径I=,抗弯允许应力:f=205N/mm2,脚手板容重:350N/m2;
3、规格:,,,,外大横杆间距
,、;见附图一
4、荷载标准值:以一个纵距作一个计算单元
1、每根立杆自重:×50=1920N
2、外大横杆自重:×50÷×=3200N
3、内大横杆自重:×50÷×=1600N
4、小横杆自重:×50÷×÷2=693N
5、脚手板自重:350×××3÷2=1023N
6、安全网自重:10×50×=750N
7、直角扣件重:×2×50÷=750N
8、活荷载:2000××÷2×2=3900N
9、外立杆恒载标准值合计:
1+2+4+5+6+7=8336N
10、内立杆恒载标准值合计:
1+3+4+5+6+7=6737N
5、选外立杆进行稳定验算:NQK=3900N
组合风荷载:
套用安全技术规范JGJ130-2001公式N/φA+MW/W≤-2
试中:N=+×-2
=×8336+××3900=14644N
φ-轴心受压构件稳定系数,根据长细比λ,由附表中查得;
计算长度,L0=KuH=××1800=3119MM
长细比λ=L0/I=3119/=197
查本规范附录C表得φ=
A-立杆截面面积=489MM2
MW-风荷载设计值产生的弯矩,由公式
MW=×=×
=××××10=把以上各式值代入公式
N/φA+MW/W=14644÷÷489+×106÷÷103
=161+23=184N/mm<f=205N/mm2安全
6、对连墙杆的水平抗风力进行验算
连墙杆采取混凝土内预埋短钢管,用钢管将脚手架与建筑物相连接;,间距;二步、三步为便于预埋,实际×米见附图三;
由风荷载产生的水平推力:
根据规范表查得:NO=5KN
WK=×UZ×US×WO=×××=M
NLW==×3××=
代入公式:NL=NLW+NO=+5=<安全
二型钢悬挑脚手架的设计和计算
建筑物的某些部位,由于不能直接落在地上需搭设悬挑脚手架进行卸载和替代;本工程住宅层高为3米,拟用8层为一个悬挑单元,总计算高度为3×8=24米;
1、搭设脚架的材料
悬挑梁采用14工字钢或槽钢,,脚手架料采用φ48×钢管,,固定型钢的U型钢筋环用φ16的钢筋;
2、支承在悬挑型钢上的外防护架,其搭设高度的规格和尺寸,与落地脚手架相同,高度小于50米不用再作计算;
3、悬挑脚手架的构造
,,,在型钢的中部和尾端用预埋的钢筋环固定在建筑物梁板上,支承脚手架内外立杆处焊两根Φ25的钢筋,作固定立杆之用,详附图二、四、五
4、计算简图
5、每根悬挑梁上抗弯强度和挠度验算
1荷载计算
每根立杆自重:38×24×=1095N
外大横杆自重:38×24÷×2××=1824N
内大横杆自重:38×24÷××=912N
小横杆自重:38×24÷×÷2×=395N
脚手板自重:考虑每个单元悬挑架铺两层脚手板,脚手板材料为竹串片脚手板,其自重标准值m2,则每根立杆所承受的荷载为:
350××÷2×2×=819N
施工荷载考虑两步脚手架上同时作业,外饰架施工荷载2000N/M2,则每根立杆上施工荷载:2000××÷2×2×=5460N
安全网自重:10×24××=432N
直角扣件自重:×2×24÷×=434N
工字钢自重:169×=203N/m
外立杆承受的集中荷载:++++++=10459N
内立杆承受的集中荷载:+++++=9115N
均布荷载q=203N/M
214工字钢的特征值:惯性矩IX=712×104MM4,截面抵抗矩WX=102×103MM3容许拉应力f=200N/MM2,容许剪应力fV=120N/MM2,容许挠度为2L/400;弹性模量E=×105;
3抗弯强度验算
Mmax=N2×+N1×+1/2q×
=9115×+10459×+1/2×203×=
代入公式:σ=Mmax/W=16018×103/102×103
=157N/MM2<f=200N/MM2安全
4挠度验算
将有关数值代入公式,
则挠度=N1L3/3ELX+N2a23L-a/6EIX+qL4/8EIX
=10459×13003/3××105×712×104+
9115×2502×3×1300-250/6××105×712×104+
×13004/8××105×712×104=
2L/400=2600/400=>,满足刚度要求,在端部增加一根Φ11的钢丝拉绳,作为安全贮备;
5对固定工字钢端部的U型钢筋环的强度验算:
固定端抗倾覆力矩应大于悬挑端的最大弯矩,Φ16圆钢截面积A=201mm2
支座反力:F=16046÷=
φ16的抗拉能力:210×201=>安全;
三搭设和拆除中应注意的事项:
1、搭设脚手架时应使用扭力扳手,坚固力矩;斜撑和外立杆必须一一对应,距离不大于10㎝;连墙件预埋钢管应在大横杆和小横杆的节点处;
2、钢管应选择顺直,无弯曲、锈蚀的材料;斜撑和悬挑钢管必须专用,以保证结构安全,提高搭设效率;
3、架体拆除前,必须观察施工现场环境,包括架空线路;外脚手架、地面设施等各类障碍物、地锚、缆风绳、连墙杆以及被拆架体各接点、附件、电气装置情况,凡能提前拆除的尽量提前拆除掉;制定拆除方案,确定指挥人员,工作开始前划分危险作业区域;
4、架子拆除时划分作业区,周围设围栏或警戒标志,地面设专人指挥,严禁非作业人员入内;
5、拆除的高处作业人员,必须戴安全帽、系安全带、扎裹脚;
6、拆除顺序应遵循自上而下、先搭后拆、后搭先拆的原则;
7、拆立杆时,应先抱住立杆再拆开最后两个扣件,拆除大横杆、斜撑、剪刀撑,应先拆中间扣件,然后托住中间,再解端头扣;
8、连墙点应随拆除进度逐层拆除,拆斜撑时,应设临时支撑;
9、拆除时要统一指挥,上下呼应,动作协调,拆除时不应碰坏门窗玻璃、水落管等设施;