型钢悬挑脚手架扣件式计算书.docx
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型钢悬挑脚手架扣件式计算书.docx
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型钢悬挑脚手架扣件式计算书
型钢悬挑脚手架(扣件式)计算书
计算依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
2、《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
4、《钢结构设计规范》GB50017-2003
架体验算
一、脚手架参数
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Φ48.3×3.6
脚手架搭设高度H(m)
19.8
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
243
立杆步距h(m)
1.8
立杆纵距或跨距la(m)
1.5
立杆横距lb(m)
0.9
横向水平杆计算外伸长度a1(m)
0.1
内立杆离建筑物距离a(m)
0.3
双立杆计算方法
不设置双立杆
二、荷载设计
脚手板类型
木脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.35
脚手板铺设方式
1步1设
密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m2)
0.01
挡脚板类型
竹串片挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
1步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12
横向斜撑布置方式
6跨1设
结构脚手架作业层数njj
1
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)
3
地区
山东日照市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
风荷载体型系数μs
1.13
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆稳定性)
1.25,1.03
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)
0.42,0.35
计算简图:
立面图
侧面图
三、横向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
横向水平杆在上
纵向水平杆上横向水平杆根数n
2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
127100
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.04+Gkjb×la/(n+1))+1.4×Gk×la/(n+1)=1.2×(0.04+0.35×1.5/(2+1))+1.4×3×1.5/(2+1)=2.36kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.04+Gkjb×la/(n+1))+Gk×la/(n+1)=(0.04+0.35×1.5/(2+1))+3×1.5/(2+1)=1.71kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=max[qlb2/8,qa12/2]=max[2.36×0.92/8,2.36×0.12/2]=0.24kN·m
σ=Mmax/W=0.24×106/5260=45.38N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=max[5q'lb4/(384EI),q'a14/(8EI)]=max[5×1.71×9004/(384×206000×127100),1.71×1004/(8×206000×127100)]=0.559mm
νmax=0.559mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[900/150,10]=6mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=q(lb+a1)2/(2lb)=2.36×(0.9+0.1)2/(2×0.9)=1.31kN
正常使用极限状态
Rmax'=q'(lb+a1)2/(2lb)=1.71×(0.9+0.1)2/(2×0.9)=0.95kN
四、纵向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.31kN
q=1.2×0.04=0.048kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=0.95kN
q'=0.04kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.53×106/5260=101.26N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=2.378mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1500/150,10]=10mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=3.05kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数
0.9
扣件抗滑承载力验算:
横向水平杆:
Rmax=1.31kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
纵向水平杆:
Rmax=3.05kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架搭设高度H
19.8
脚手架钢管类型
Φ48.3×3.6
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12
立杆静荷载计算
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆:
NG1k=(gk+(lb+a1)×n/2×0.04/h)×H=(0.12+(0.9+0.1)×2/2×0.04/1.8)×19.8=2.81kN
单内立杆:
NG1k=2.81kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=(H/h+1)×la×(lb+a1)×Gkjb×1/1/2=(19.8/1.8+1)×1.5×(0.9+0.1)×0.35×1/1/2=3.15kN
1/1表示脚手板1步1设
单内立杆:
NG2k1=3.15kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/1=(19.8/1.8+1)×1.5×0.17×1/1=3.06kN
1/1表示挡脚板1步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×19.8=0.3kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=3.15+3.06+0.3=6.51kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=3.15kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×(lb+a1)×(njj×Gkjj)/2=1.5×(0.9+0.1)×(1×3)/2=2.25kN
内立杆:
NQ1k=2.25kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力:
单外立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.81+6.51)+0.9×1.4×2.25=14.02kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.81+3.15)+0.9×1.4×2.25=9.99kN
七、钢丝绳卸荷计算
钢丝绳不均匀系数α
0.85
钢丝绳安全系数k
9
钢丝绳绳夹型式
马鞍式
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
15.19
钢丝绳绳夹数量[n]
5
吊环设置
共用
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
10
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
170
卸荷系数Kf
0.8
上部增加荷载高度(m)
6
脚手架卸荷次数N
1
第N次卸荷
卸荷点位置高度hx(m)
卸荷点净高hj(m)
钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)
上吊点距内立杆下吊点的水平距离HS(mm)
上吊点距外立杆下吊点的水平距离HS(mm)
卸荷点水平间距HL(m)
1
5.6
14.2
2.8
400
1300
1.5
钢丝绳卸荷
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法(共用)
第1次卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(2800/400)=81.87°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(2800/1300)=65.1°
钢丝绳竖向分力,不均匀系数KX取1.5
P1=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×9.99×14.2/19.8×1.5/1.5=8.6kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×14.02×14.2/19.8×1.5/1.5=12.06kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=8.6/sin81.87°=8.68kN
T2=P2/sinα2=12.06/sin65.1°=13.3kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=13.3kN
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×13.3/(2×15.19)=1个≤[n]=5个
满足要求!
花篮螺栓验算:
σ=[Fg]×103/(π×de2/4)=13.3×103/(π×102/4)=169.36N/mm2≤[ft]=170N/mm2
满足要求!
Pg=k×[Fg]/α=9×13.3/0.85=140.84kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(140.84/0.5)1/2=16.78mm
吊环最小直径dmin=(4A/π)1/2=(4×[Fg]/([f]π))1/2=4×13.3×103/(65π))1/2=17mm
注:
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》9.7.6每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
第1次卸荷钢丝绳最小直径16.78mm,必须拉紧至13.3kN,吊环最小直径为17mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架搭设高度H
19.8
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
立杆截面回转半径i(mm)
15.9
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
506
连墙件布置方式
两步三跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m
长细比λ=l0/i=2.7×103/15.9=169.81≤210
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.12m
长细比λ=l0/i=3.12×103/15.9=196.13
查《规范》表A得,φ=0.188
满足要求!
2、立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力标准值N'=(NG1k+NG2k+NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(2.81+6.51+2.25)×(5.6+(1-0.8)×(5.6-5.6)+max[6,(1-0.8)×14.2])/19.8=6.78kN
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(2.81+6.51)+1.4×2.25)×(5.6+(1-0.8)×(5.6-5.6)+max[6,(1-0.8)×14.2])/19.8=8.4kN
σ=N/(φA)=8397.49/(0.188×506)=88.28N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
组合风荷载作用
单立杆的轴心压力标准值N'=(NG1k+NG2k+NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(2.81+6.51+2.25)×(5.6+(1-0.8)×(5.6-5.6)+max[6,(1-0.8)×14.2])/19.8=6.78kN
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(2.81+6.51)+0.9×1.4×2.25)×(5.6+(1-0.8)×(5.6-5.6)+max[6,(1-0.8)×14.2])/19.8=8.21kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.35×1.5×1.82/10=0.21kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=8212.94/(0.188×506)+213364.35/5260=126.9N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
九、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步三跨
连墙件连接方式
扣件连接
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)
3
连墙件计算长度l0(mm)
600
连墙件截面面积Ac(mm2)
489
连墙件截面回转半径i(mm)
15.8
连墙件抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
连墙件与扣件连接方式
双扣件
扣件抗滑移折减系数
0.9
Nlw=1.4×ωk×2×h×3×la=1.4×0.42×2×1.8×3×1.5=9.63kN
长细比λ=l0/i=600/15.8=37.97,查《规范》表A.0.6得,φ=0.9
(Nlw+N0)/(φAc)=(9.63+3)×103/(0.9×489)=28.6N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205N/mm2=174.25N/mm2
满足要求!
扣件抗滑承载力验算:
Nlw+N0=9.63+3=12.63kN>0.9×12=10.8kN
不满足要求,增设连墙件!
悬挑梁验算
一、基本参数
悬挑方式
普通主梁悬挑
主梁间距(mm)
1500
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
16
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
1400
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm)
200
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
3100
梁/楼板混凝土强度等级
C30
二、荷载布置参数
支撑点号
支撑方式
距主梁外锚固点水平距离(mm)
支撑件上下固定点的垂直距离L1(mm)
支撑件上下固定点的水平距离L2(mm)
是否参与计算
1
上拉
1150
3300
1050
否
作用点号
各排立杆传至梁上荷载标准值F'(kN)
各排立杆传至梁上荷载设计值F(kN)
各排立杆距主梁外锚固点水平距离(mm)
主梁间距la(mm)
1
6.78
8.4
400
1500
2
6.78
8.4
1300
1500
附图如下:
平面图
立面图
三、主梁验算
主梁材料类型
工字钢
主梁合并根数nz
1
主梁材料规格
16号工字钢
主梁截面积A(cm2)
26.1
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
1130
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
141
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.205
主梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
215
主梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
荷载标准值:
q'=gk=0.205=0.2kN/m
第1排:
F'1=F1'/nz=6.78/1=6.78kN
第2排:
F'2=F2'/nz=6.78/1=6.78kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.25kN/m
第1排:
F1=F1/nz=8.4/1=8.4kN
第2排:
F2=F2/nz=8.4/1=8.4kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=14.59×106/141000=103.49N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=17.15×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=20.27N/mm2
τmax=20.27N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=9.89mm≤[ν]=2×lx/250=2×1400/250=11.2mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-4.32kN,R2=22.24kN
四、悬挑主梁整体稳定性验算
主梁轴向力:
N=[0]/nz=[0]/1=0kN
压弯构件强度:
σmax=Mmax/(γW)+N/A=14.59×106/(1.05×141×103)+0×103/2610=98.56N/mm2≤[f]=215N/mm2
塑性发展系数γ
符合要求!
受弯构件整体稳定性分析:
其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数:
查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得,φb=1.6
由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.89。
σ=Mmax/(φbWx)=14.59×106/(0.89×141×103)=115.79N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
五、锚固段与楼板连接的计算
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
16
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
3100
梁/楼板混凝土强度等级
C30
压环钢筋1
压环钢筋2
锚固点压环钢筋受力:
N/2=2.16kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=4.32×103/(3.14×162)=5.37N/mm2≤0.85×[f]=0.85×65=55.25N/mm2
注:
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》9.7.6每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度
符合要求!
结论和建议:
1.连墙件扣件抗滑承载力验算,不满足要求,增设连墙件!
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