附着升降脚手架计算书.docx
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附着升降脚手架计算书
附着升降脚手架计算书
一、计算依据
1、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《钢结构设计规范》GB50017-2003
4、《建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定》建设部
5、《建筑施工附着升降脚手架安全技术规程》DGJ08-905-99
6、《建筑施工脚手架实用手册》杜荣军,中国建筑工业出版社
二、参数信息
1、建筑物参数
建筑物长度L(m)
45.3
建筑物宽度B(m)
42.6
建筑物高度H(m)
100
穿墙螺栓所在位置混凝土厚度(mm)
300
混凝土强度等级
C30
2、脚手架参数
构造示意图
脚手架单元体长度/架体跨度la(m)
4.8
脚手架宽度/横向间距lb(m)
1.05
脚手架步距(m)
1.8
内侧立杆中心线至墙面的距离(mm)
450
脚手架计算高度H0(m)
16
上固定架高度(m)
4.1
下固定架高度(m)
4.1
架体悬挑长度(m)
0.5
悬臂高度H3(m)
2.5
下固定架附着支撑点/支座与架底的距离H1(m)
4.1
下固定架附着支撑点/支座之间的距离H2(m)
4.1
每步纵向水平杆根数(根)
4
每步纵向水平杆跨中附加横向水平杆根数(根)
1
每步架体栏杆道数(含插销式安全栏杆)(道)
2
3、材料参数
冲压钢脚手板自重(kN/m2)
0.3
安全网为密目安全网自重(kN/m2)
0.005
上下固定架材质
Ф48×3
活动架材质
Ф63.5×4
4、荷载参数
脚手板铺设总层数
6
同时施工层数
2
施工均布荷载(kN/m2)
3
福建福州市基本风压ωo(kN/m2)
0.7
风压高度变化系数μz
1.04
5、支座参数
支座焊缝简图
上下翼板厚度t2(mm)
8
腹板厚度t1(mm)
10
上翼板至下翼板高度h(mm)
250
b2(mm)
19
b3(mm)
131
b4(mm)
19
b5(mm)
38
角焊缝,自动焊、半自动焊和E43xx型焊条的手工焊抗拉/剪/压强度设计值ftw(N/mm2)
160
螺栓钢垫板(mm)
160×250×10
螺栓直径(mm)
20
螺栓抗拉强度ftb(N/mm2)
170
螺栓抗剪强度fvb(N/mm2)
130
三、荷载计算
取半跨(2.4m)荷载计算
1.固定架作用力F
脚手架钢管架自重
0.0333kN/m×[16.00×3.00+1.05×(10.00+4.00)+2.90×(4.00×8.00+2.00×7.00+1)]=6.63kN
附墙支座2个
0.1×2=0.19kN
直角扣件79个,对接扣件2个
0.0125×79+0.016×2=1.02kN
安全网
0.005×(16+1.5)×2.4=0.21kN
脚手板自重
0.45×2.4×1.05×8=9.07kN
施工荷载2步
3×2.4×1.05×2=15.12kN
小计
32.24kN
乘以动力系数1.5
F=32.24×1.5=48.36kN
2、风荷载
ωk=k·βz·μstw·μz·ωo
(1)、基本风压ωo=0.7kN/m2;
(2)、Z高度处的风振系数,其各项参数确定如下:
βz=1+ξνφz/μz
1)脉动增大系数ξ
基本自振周期T1=0.03+0.03×100/42.61/3=0.89s;
ωoT12=0.7×0.32×0.892=0.18kNs2/m2;
查表得脉动增大系数ξ=1.27;
2)高层建筑的脉动影响系数ν
H/B=100/42.6=2.35;
按H/B=2.35,房屋建造总高度100m,地面粗糙类别为D类(有密集建筑群且房屋较高市区);
查表,ν=0.48;
3)振型系数φz
根据相对高度Z/H=100/100=1;
查表,确定振型系数φz=1;
4)风压高度变化系数,房屋建造总高度100m,地面粗糙类别为,查表得μz=1.04,所以
βz=1+ξνφz/μz=1+1.27×0.48×1/1.04=1.59;
(3)、脚手架整体体型系数μstw
μstw=μst(1-ηn)/(1-η)=φμs(1-ηn)/(1-η)=(An/A)μs(1-ηn)/(1-η)
1)脚手架杆件和节点挡风的净投影面积An
An=1.2×0.05×(2.4×23+16×1.5)=4.56m2;
2)脚手架轮廓面积A
A=16×2.4=38.4m2;
3)系数η
根据φ=An/A=4.56/38.4=0.12,脚手架宽高比b/h=1.05/16=0.07;
查表η=0.97;
4)钢管脚手架风荷载体型系数μs
ωod2=0.7×0.052=0;
查表μs=1.2
5)脚手架排数n=2,所以脚手架体型系数
μstw=μst(1-ηn)/(1-η)=φμs(1-ηn)/(1-η)=(An/A)μs(1-ηn)/(1-η)
μstw=0.12×1.2×(1+0.97)=0.28;
风荷载标准值
ωk=k·βz·μstw·μz·ωo
ωk=0.7×1.59×0.28×1.04×0.7=0.23kN/m2;
平均风荷载q=0.23×2.4=0.55kN/m;
四、计算简图
构造简图
固定架计算简图
将集中荷载F进行力的平移后作用于固定架,得到等效荷载F=48.36kN,弯矩M=48.36×1.05/2=25.39kN·m。
五、支座反力计算
计算简图
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
H0=16m,H1=4.1m,H2=4.1m,H3=2.5m,q=0.55kN/m,M=25.39kN·m
支座反力,从左至右分别为:
R[1]=12.03kN;
R[2]=-7.41kN;
R[3]=4.18kN。
六、截面验算
焊缝计算简图
1、支座焊缝验算
(1)支座腹板与脚手架钢管连接处焊缝验算
焊缝厚度:
角焊缝的厚度不得大于较薄焊件厚度的1.2倍,脚手架钢管壁厚4mm,4×1.2=4.8mm,取hf=4mm。
钢材3号钢,手工焊,焊条E43xx型,ftw=160N/mm2,焊缝见上图。
焊缝面积:
翼缘板外侧A外=0.7hf(πd/2-10)=0.7×4×(3.14×66.3/2-10)=263.6mm2;
翼缘板内侧A内=0.7hf(πd/2-t1-10)=0.7×4×(3.14×66.3/2-10-10)=235.6mm2;
腹板A腹=2(0.7Hf(h-2t2))=2×(0.7×4×(250-2×8))=1310.4mm2;
总面积A=2(A外+A内)+A腹=2×(263.6+235.6)+1310.4=2308.8mm2;
惯性矩I=2/12×(0.7×4×234.03)+2×(263.6×125.02+235.6×117.02)=20667266.2mm4;
抵抗矩W=20667266.2/125=165338.13mm3;
σf=MA/W+RA/A=25.39×106/165338.13+12.03×103/2308.81=158.78N/mm2;
τf=F/(2A腹)=48.36×103/2×1310.4=18.45N/mm2;
(剪力仅考虑由两个支座的腹板承受)
(σf2+τf2)1/2=159.85N/mm2 焊缝强度满足要求! (2)支座腹板与支座之间的焊缝验算 支座腹板与支座板之间的焊缝承受集中荷载F进行力的平移后的等效荷载F=48.36kN,弯矩M=48.36×0.98=47.15kN·m,还承受支座反力RA=12.03kN,焊缝厚度取hf=9mm,手工焊,焊条E43xx型,ftw=160N/mm2,焊缝见下图。 焊缝计算简图 焊缝面积: 上翼缘板水平焊缝面积A1、A2: A1=0.7×9×(19+131+10-10)=945mm2; A2=0.7×9×(19+131+10-10-10)=882mm2; 下翼缘板水平焊缝面积A3、A4: A3=0.7×9×(19+38+10-10-10)=296.1mm2; A4=0.7×9×(19+38+10-10)=359.1mm2; 腹板焊缝面积A5: A5=2×0.7×9×(250-2×8)=2948.4mm2; 总面积: A=A1+A2+A3+A4+A5=5430.6mm2; 形心位置(y轴): 在坐标系中 y=[A1h+A2(h-t2)+A3t2+A4×0+A5(h+t2)/2]/A 形心离下翼缘底距离: y=153.28mm; I=(2/12)×0.7hf×(h-2t2)3×A1(h-y)2+A2(h-t2-y)2+A3(y-t2)2+A4y2+A5(y-h/2)2 惯性矩I=46280790.11mm4; 最小抵抗矩W=I/y=46280790.11/153.28=301934.8mm3; σf=M/W+Rmax/A=47.15×106/301934.8+12.03×103/5430.6=158.39N/mm2; τf=F/(2A腹)=48.36×103/2×5430.6=8.2N/mm2; (σf2+τf2)1/2=158.6N/mm2 支座腹板与支座之间的焊缝承载力满足要求! 2、穿墙螺栓验算 每个附墙支座设1根直径d=20mm穿墙螺栓,承受剪力Nv=F/2=48.36/2=24.18kN,拉力Nt=7.41kN,钢材3号钢,螺纹处的有效直径de=17.6545mm,抗剪强度设计值fvb=130N/mm2,受拉承载力设计值ftb=170N/mm2。 1根穿墙螺栓的受剪承载力设计值 Nvb=nvπd2fvb/4=1×π×202×130/4=40840.7N 1根穿墙螺栓的受拉承载力设计值 Ntb=nvπde2ftb/4=1×π×17.65452×170/4=41614.98N ((Nv/Nvb)2+(Nt/Ntb)2)1/2=0.62≤1 穿墙螺栓承载力满足要求! 3、混凝土墙面验算 混凝土墙厚300mm,h0=265mm,混凝土强度等级为C30时,其抗拉强度设计值为ft=1.43N/mm2,一个附墙支座传给墙面集中荷载Rmax=12.03kN,墙面受冲切承载力按下式计算,如下图: 冲切计算示意图 Rmax≤0.6ftumh0; 式中um=2(a+h0+b+h0)=2(250+265+160+265)=1880mm; 代入公式,得: 0.6ftumh0=0.6×1.43×1880×265=427455.6N=427.46kN>Rmax=12.03kN; 墙体抗冲切满足要求!
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