JGJ 162均未给出风荷载作用下满堂模板支撑架的立杆轴力计算式,本条利用“平截面假定”推导给出了风荷载作用下满堂模板支撑架的立杆轴力计算式。) 6.2.5 插槽式钢管模板支撑架计算立杆段的计算长度应按下列公式进行计算,并取其中的较大值: 顶步立杆段: 非顶步立杆段:
' l0??()1h?2a(6.2.5-1) (6.2.5-2)
l0??2h
式中 h'——支撑架顶层计算立杆段的立杆步距(m);
h——支撑架中间层计算立杆段的立杆步距(m),如各步距不等,区最大步距;
a——顶步立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度(m);
?1——插槽式钢管模板支撑架考虑整体构造因素的单杆顶步立杆段计算长度系数,水平杆步距不超过1.0m时可取?1=1.8,水平杆步距在1.0m以上时可取?1=1.5;
?2——插槽式钢管模板支撑架考虑整体构造因素的单杆非顶步立杆段计算
长度系数,水平杆步距不超过1.0m时可取?2=2.0,水平杆步距在1.0m以上时可取?2=1.5。
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(立杆计算长度的选取是保证各类模板支撑架稳定性验算的核心,本规范计算长度系数的选取是在比较其他各类满堂式模板支撑架稳定性的基础上选定的。为对目前采用的扣件式钢管、碗扣式钢管、承插型盘扣式钢管的计算长度进行比较,本规范按现行的行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ 231的计算长度表达式进行了对比分析,其结果如表1:34
表1 不同模板支撑架立杆计算长度取值比较 模板支撑架类型(H≤8m) 底步距h=1.68m 相关标准 计算公式 顶步距h'=1.43m 底步距h=1.68m 顶步距h'=1.43m 底步距h=1.68m 顶步距h'=1.43m 底步距h=1.68m 顶步距h'=1.43m 备注 立杆间距1.2m×1.2m 立杆间距1.0m×1.0m 立杆间距0.7m×0.7m 立杆间距0.5m×0.5m a=0.2m a=0.5m a=1.2m a=0.2m a=0.5m a=1.2m a=0.2m a=0.5m a=1.2m a=0.2m a=0.5m a=1.2m 顶步立杆段: 剪刀撑设《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130 (a≤0.5m) 剪刀撑设臵加强型 臵普通型 l0?k?1(h'?2a) l0?k?2h 3.59 3.71 3.99 3.58 3.58 3.58 3.25 3.36 3.60 3.40 3.40 3.40 3.44 3.56 3.98 2.98 3.17 4.16 2.54 3.58 3.58 3.58 2.23 2.23 2.23 3.30 5.49 — 取较大值 非顶步立杆段: — — 2.62 — 顶步立杆段: l0?k?1(h'?2a) l0?k?2h 3.12 3.22 3.47 2.85 3.03 3.44 2.04 3.26 3.26 3.26 2.31 2.31 2.31 — 3.98 — 取较大值 非顶步立杆段: 《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166 (a≤0.7m) 《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ 231 (a≤0.65m) 非顶步立杆段: 顶步立杆段: l0?h'?2a 1.83 2.43 3.83 1.83 2.43 3.83 1.83 2.43 3.83 1.83 2.43 3.83 l0?h'?2ka l0??h 1.71 2.31 3.11 1.71 2.31 3.11 1.71 2.31 3.11 1.71 2.31 3.11 取较大值 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 1.77 注:1 表中所列的各种类型满堂式钢管支撑架均按照插槽式钢管支撑架的常用架体几何尺寸进行设计,以便在于比较各种架体的立杆计算长度;
2 《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166中5.6.3第一条“每行每列有斜杆的网格结构中按步距h计算\,插槽式快速拆装脚手架无法达到此要求,故仅对顶步立杆段进行计算。
3. 顶步距取h'=1.43m是考虑到1.43是各种类型的配杆方案中比较具有代表性的一种水平杆顶步距。
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从表1的计算长度数据表来看,对于相同的架体布臵,承插型盘扣式钢管支撑架的立杆计算长度最小,碗扣式支撑架其次,剪刀撑设臵普通型的扣件式支撑架的计算长度最大,且最大和最小值相差2倍。 由于插槽式钢管模板支撑架体系中的立杆和水平杆通过楔形插槽座和插头连接在一起,节点的抗弯和抗扭刚度较好,水平杆对立杆的约束程度、立杆与水平杆的连接刚性较好,从而架体整体稳定性较好。为安全起见,插槽式钢管模板支撑架的立杆的计算长度表达式和相关系数参照现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130中的剪刀撑设臵普通型情况下的立杆计算长度表达式确定,但最终以按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017计算结果为准。为了增强架体的稳定性,插槽式钢管模板支撑架的剪刀撑构造参照剪刀撑设臵加强型的扣件式钢管模板支撑架进行构造设计。目前重庆市的建筑施工中采用插槽式钢管模板支撑架时,一般是借用现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130确定立杆计算长度,均能保证立杆稳定性。 为验证插槽式钢管模板支撑架立杆计算长度,本规范按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017有侧移框架柱的计算长度系数对立杆的计算长度进行计算,并遵照如下原则: 1 节点按刚性节点考虑; 2 立杆考虑有横向扫地杆,取底层节点梁柱线刚度比K2=0.1(按平板支座取值); 3 杆件的计算长度系数?1计算时上柱节点的梁柱线刚度比取为K1=0.1;?1是综合考虑顶步立杆段长度h'、顶步立杆上下端节点梁柱线刚度比和顶部立杆悬臂自由外伸长度这三个因素后,针对典型代表性的a值计算得到的,应按照'''''反推得到:?1?max,其中?1是?()?max(?1'a,?2h)(?1'a,?2h)(h'?2a)1h?2a本规范式(6.2.5-1)中综合考虑上述三个因素后得到的顶步立杆段计算长度系'数,?1'、?2是按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017计算得到的顶部悬臂外伸自由段的计算长度系数和顶步立杆段计算长度系数,即:不管是顶步立杆段失稳还是顶部悬臂外伸自由段单独失稳,都将h'?2a作为顶步立杆和顶部悬臂外伸自由段相互影响造成整体失稳的基准组合长度,并由此反推顶步立杆段的计算长度系数?1,如图2所示顶步立杆段与顶部自由端整体失稳示意图; 36
4132 图2 顶步立杆段与顶部自由端整体失稳示意图
4 计算长度系数?2根据不同立杆组合情况下所产生的不同步距的计算结果可知底步距1.68m对应的计算长度最大,起控制作用,但该步距的实际计算长度系数又收到与其相邻的上一个步距的影响,表3列出了1.68m底步距在不同的相邻上一个步距情况下对应的计算长度系数。 根据如上原则针对常用楼面标高,采用目前重庆普遍采用的杆件类型进行计算得到的立杆计算长度系数如表2、表3所示:37