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对拉螺杆计算
设计计算
本计算书主要内容:
荷载计算、水平桁架杆件强度及稳定性验算、焊缝验算、竖向框架稳定性验算、杆件强度及稳定性验算、附着支承结构构件强度及稳定性验算、防坠器吊杆强度验算。
本计算书根据建设部[2000]230号《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》及《钢结构设计规范》(GBJ17)公式计算。
一、荷载计算:
以一个单元架体为计算对象,分别按使用工况、升降工况及坠落工况计算荷载,单元跨度
7.2m,高14.7m,立杆横距0.8m,立杆纵距1.6m,静恒载G=42KN。
(包括钢管、扣件、竹笆、围网及固定在架体的设施)。
施工荷载:
升降工况、坠落工况
使用工况Qk使=2KN/㎡×7.2m×0.8m×3步=35KN(规定第九条)
QK升=0.5KN/㎡×7.2m×0.8m×3步=8.64KN(规定第九条)
升降工况、坠落工况K=2
重要系数取0.9
取1.2
取1.4
S使=1.3×0.9×(1.2×42+1.4×35)=116.3KN
S升=S坠=2×0.9×(1.2×42+1.4×8.64)=112.493KN
水平桁架杆件验算:
(荷载按S使)
1、桁架杆件的内力
桁架为内外二档共8个节点、节点荷载F=S使=116.3=14.5KN
88
计算简图如下:
FF
RA=2F
RB=2F
根据节点平衡原理计算杆件内力如下表:
(计算过程省略)
杆件号
1
2
3
4
5
6
AA/
/BB
内力
-1.33F
2F
-1F
-1.33F
-0.66F
1.768F
-2F
-2F
2、杆件强度验算:
组成桁架杆件的材料为Φ48×3.5钢管,力学性能如下:
截面积A=4.89㎝2=489㎜2
惯性矩I=12.19㎝4=121900㎜4
抵抗矩W=5.08㎝3=5080㎜3
迥转半径i=1.58㎝=15.8㎜抗拉、压、弯曲强度设计值205N/㎜2
抗剪强度设计值125N/㎜2
杆2受拉力最大为2F,简图如下:
IA
IA
B—B截面积(36-18)×10×2=360㎜
B—B截面验算:
3
2F214.51032
==80.56N/㎜2<180N/
A360
2
B—B截面为铸钢件牌号ZG230—450,强度设计值180N/㎜2
3、杆2钢管与接头焊缝验算:
焊缝高度3.5㎜,长度D=3.14×48=150㎜
验算:
2F=78.9N/㎜2<160N/㎜2强度满足要求。
0.73.5150
杆件AA/和BB/受压力最大,压力=2F。
杆件长l=1800㎜
长细比
1800
λ==114根据λ查得稳定系数Ψ=0.47(查钢结构设计规范P211页)
15.8
验算:
2F214.510322
AA===126N/㎜2<205N/㎜2强度满足要求。
AAA0.47489
4、节点验算:
从杆件内力表可知节点C中与杆2的连接点受力最大为2F,节点绞链螺栓M16,有效截面积A=157㎜2,受剪、剪切面2个,强度设计值130N/㎜2。
受力简图如下:
连接板强度验算:
板孔处受挤压。
挤压面积:
16㎜×10㎜=160㎜2
2F
验算:
2F
3
214.5103
160
=181.25N/㎜2<205N/㎜2,强度满足要求。
、承重架结构验算:
(荷载S使)
结构受力图如下:
=136.9KN
N1=S2N22=116.3272.22
计值取17KN/cm2。
3
2
2强度满足要求。
N1136.91032
验算:
1==149N/㎜2<170N/㎜
2A2459.4
2、斜拉钢筋与板焊缝强度验算:
如下图:
焊缝长度(100-10),焊脚高度6㎜,焊缝4条
验算:
3
136.9103
0.764902
22
=45.27N/㎜2<160N/㎜2强度满足要求。
3、调节中节结构强度验算:
如下图:
结构如上图:
危险截面为Ⅰ—Ⅰ,其截面积计算
4、调节中节焊缝验算:
式中:
NV=S使NT=N2
M30螺栓有效截面积=561㎜
22
=170N/㎜×561㎜=95370N
NbT为抗剪设计承载力=抗剪强度设计值×截面积(M30)
22
=130N/㎜2×561㎜=72930N。
对于单根螺栓代入公式:
(211762..393)
(72.2
(295.37
2
)2=0.88<1
强度满足要求。
6、绞链螺栓强度验算:
受力简图如下:
四、提升梁结构强度验算:
提升梁在升降工况时使用,荷载按S升=112.5KN
因提升梁结构之斜拉钢筋、穿墙螺栓与承重架结构一样,而荷载小于承重架结构,所以不
需再验算,只需验算绞链螺栓和挑梁,计算受力图如下:
1800
N2=112.5KN×=69.82KN
22900
N1=112.5269.822=132.4KN1、绞链螺栓强度验算:
绞链螺栓1根M30,有效截面积A=561㎜2,受剪,剪力N1=132.4KN,剪切面2个,强度设
计值13KN/㎝2。
如下图:
3
N1132.41032
==118N/㎜<130N/㎜
2A2561
2、提升梁强度验算:
提升梁用16号工字钢制成,截面积A=2610㎜2迥转半径
3、提升梁耳板与工字梁焊缝强度验算:
耳板双面打坡口55o,纯边宽2㎜,焊缝厚度he=14㎜,长度=180㎜
验算:
3
N1132.410322
1==52.5N/㎜2<160N/㎜2强度满足要求。
4、吊环用Φ25园hel14180
钢制成,截面积A=490㎜2,大于斜拉钢筋截面积,同时
S升小于承重架的N1=124.78KN不
必验算。
S升=112.493KN
五、防坠支承结构强度验算:
荷载=S坠=112.493KN计算简图如下:
112.4931700
N2=65.944KN
22900
1、防坠制动杆验算:
制动杆用Φ28园钢制成,受拉、拉力=112.493KN.截面积A=615.44
㎜
验算:
112.49310322
=182N/㎜<205N/㎜强度满足要求。
615.44
2、防坠挑梁强度验算:
2
A=2131㎜迥转半径i=16.9㎜
六、竖向框架验算:
竖向框架是由每节1.85m的片架组成高11.1m的空间钢架,其
组成杆件均为Φ48×3.5钢管,结构简图、计算简图如下:
荷载:
垂直按S使=116.3KN
水平荷载:
风荷载、按基本风压W0=0.4KN/㎡(常州地区基本风压)风荷载标准值WK按
下式计算:
WK=USUZW0按基本风压时K=0.7六级风压时K=1150m高处UZ=2.03(查表7.2.1)US=1.3φ
脚手架挡风面积脚手架迎风面积
≈0.6
US=1.3×0.6=0.78
2
WK=0.7×2.03×0.78×0.4=0.44335N/m
2
0.44335N/㎡×1.4=0.62N/m2rQ=1.4风荷载沿框架高度平均值q=7.2m×0.62N/m2=4.47N/m
算简图如下:
q=4.47KN/M
弯矩M
2q1.8522
2
4.471.852=2
7.648KNm
22
M2=0.28×qL1=0.281×4.47×1.85=4.298KNm
2
M3=0.219×qL=0.219×4.47
2
×1.85=3.349KNm
M5=M1M4=M2
框架截面力学特性:
惯性矩I=4I0+A0()2
2
=412.19+4.89×402
(建筑施工手册P18页)
=31344.76㎝
乘以
0.75拆减系数31344.76×0.75=23508.57㎝
抵抗矩W=I(y=42.4㎝轴线到外缘的距离)y
23508.57
=554.4㎝
42.4
23508.57迥转半径I==34.66㎝
44.89
L1110
框架长细比=L=1110=32
i34.66
2A
换算细长比0=240(建筑施工手册P182页)
A1
322404A=33.2
根据0查稳定性系数=0.928
底部整体稳定性验算:
其中N=S使=116.3M=M1=7.648KN㎝
2222
=6.407N/㎝2+1.417N/㎝2=7.824N/㎝2<205N/㎜2强度满足要求。
2
116.37.824102
N==29.075+4.89=33.965KN
4280
钢管长度L=185㎝长细比=185=117
1.58
稳定系数=0.453
验算:
3
N=33.8547103=152.8N/㎜2<205N/㎜2强度满足要求。
A0.453489
遇此情况,顶层栏杆围网应拆除,同时在两机位之间多加临时拉结点。
升降工况时,按六级风,垂直荷载按S升,水平荷载、垂直荷载小于使用工况,所以不必验算,
只要验算防倾导轨。
计算图如下:
六级风150m高时,风荷载:
基本风压按0.25KN/㎡
Wk=0.25KN/㎡×0.78=0.39KN/m×1.4=0.55419KN/当架体上升或下降时,导轮移至导轨中点处时,导轨弯矩:
15.322185
M1==708.643KN/㎝
4
10号工字钢抵抗矩W=49cm3
708.6542
=14.462KN/cm2=144.62N/㎜2<205N/㎜2轨导强度满足要求。
49
当导轮在升降开始位置或末位置时导轨弯矩最大在支点处。
MA=15.322×52.5=804.405KN/㎝验算该处强度:
804.405KN/cm=16.416kn/cm2=164N/㎜2<205N/㎜2
49cm3
强度满足要求。
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