11型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书课件.docx
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11型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书课件
型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011),以下简称《规范》。
本工程的脚手架为双排脚手架,立杆采用单立管。
搭设尺寸为:
立杆的纵距1.50米,立杆的横距1.05米,步距1.80米。
内立杆距墙0.35米。
型钢悬挑的架体高度为20米,采用的钢管类型为
48.3×3.6,连墙件采用2步3跨,竖向间距3.60米,水平间距4.50米。
施工均布荷载为3.0kN/m2,施工作业层1层,脚手板共铺设3层。
悬挑水平钢梁采用16号工字钢,建筑物外悬挑段长度1.50米,建筑物内锚固段长度2.0米。
每个悬挑水平梁外端均采用17钢丝绳与建筑物拉结,拉结点吊环采用20。
48.3×3.6钢管截面几何特征:
A=5.06cm2,I=12.71cm4,W=5.26cm3,
i=1.59cm,g=0.0397KN/m。
E=2.06×105
16号工字钢截面几何特征:
A=26.131cm2,I=1130cm4,W=141cm3,
i=6.58cm,q=0.2051KN/m。
一、小横杆计算
小横杆在大横杆的上面。
小横杆按简支梁计算。
1.均布荷载值计算
脚手板的荷载标准值P=0.35×1.5/2=0.262kN/m
活荷载标准值Q=3.0×1.5/2=2.25kN/m
小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
《规范》公式5.2.2M=1.2MGK+1.4∑MQK
式中:
MGK—脚手板自重产生的弯矩标准值(kN.m);
MQK—施工荷载产生的弯矩标准值(kN.m)。
MGK=ql2/8=0.262×1.052/8kN.m
MQK=ql2/8=2.25×1.052/8kN.m
M=1.2MGK+1.4∑MQK
=1.2×0.262×1.052/8+1.4×2.25×1.052/8
=0.043+0.434=0.477kN.m
《规范》公式5.2.1
σ=M/W≤f
σ=0.477×106/5260=90.684N/mm2<f=205N/mm2,满足要求.
3.挠度计算
《规范》公式5.2.3v≤[v]
式中:
v—挠度(mm);
[v]—容许挠度,按《规范》表5.1.8采用。
荷载标准值q=0.262+2.250=2.512kN/m
v=5ql4/(384EI)=5×2.512×10504/(384×2.06×105×127100)
=1.52mm<[v]=l/150=1050/150=7mm与10mm
满足要求。
二、大横杆的计算
大横杆按三跨连续梁进计算,小横杆在大横杆的上面。
1.荷载值计算
脚手板的荷载标准值P=0.35×1.05×1.50/2=0.276kN
活荷载标准值Q=3.0×1.05×1.5/2=2.363kN
大横杆计算简图
2.抗弯强度计算
《规范》公式5.2.2M=1.2MGK+1.4∑MQK
式中:
MGK—脚手板自重产生的弯矩标准值(kN.m);
MQK—施工荷载产生的弯矩标准值(kN.m)。
MGK=0.175Pl=0.175×0.276×1.05=0.051kN.m
MQK=0.175Pl=0.175×2.363×1.05=0.434kN.m
M=1.2MGK+1.4∑MQK=1.2×0.051+1.4×0.434=0.669kN.m
《规范》公式5.2.1
σ=M/W≤f
σ=0.669×106/5260=127.19N/mm2<f=205N/mm2,满足要求.
3.挠度计算
《规范》公式5.2.3
v≤[v]
式中:
v—挠度(mm);
[v]—容许挠度,按《规范》表5.1.8采用。
荷载标准值q=0.276+2.363=2.639kN
v=1.146pl3/(100EI)=1.146×2639×15004/(100×2.06×105×127100)
=3.9mm<[v]=l/150=1050/150=7mm与10mm
满足要求。
三、扣件抗滑力的计算
纵横向水平杆与立杆连接时的扣件抗滑承载力按《规范》公式5.2.5:
R≤Rc
式中R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
Rc——扣件抗滑承载力设计值按《规范》表5.1.7,取8.0kN;
1.荷载值计算
脚手板的荷载标准值P=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN
活荷载标准值Q=3.0×1.05×1.5/2=2.363kN
荷载的设计值R=1.2×0.276+1.4×2.366=3.639kN<Rc=8.0kN
单扣件抗滑承载力满足要求
四、计算立杆段的轴向力设计值N,
《规范》不组合风荷载时:
按公式5.2.7-1
N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4∑NQk
组合风荷载时:
按公式5.2.7-2
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.9×1.4∑NQk
1、脚手架荷载标准值
(1)脚手架结构自重产生的轴向力标准值NG1K,按《规范》附录A表A.0.1,取0.1295kN/m
NG1K=0.1295×20.0=2.59kN
(2)构配件自重产生的轴向力标准值NG2K,按《规范》4.2.1条取用:
脚手板的自重标准值,采用竹串片脚手板为0.35kN/m2;
NG2=0.35×3×1.5×(1.05+0.35)/2=1.1025kN
栏杆与挡脚手板自重标准值,采用栏杆、竹串片脚手板挡板,为0.17kN/m;
NG3=0.17×1.5×3=0.765kN
脚手架上吊挂的安全设施(安全网)的自重标准值取0.01kN/m2;
NG4=0.01×1.5×20.0=0.3kN
NG2K=1.1025+0.765+0.3=2.168kN
(3)施工荷载产生的轴向力标准值总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
NQk=3.0×1×1.5×1.05/2=2.363kN
(4)风荷载标准值应按《规范》公式4.2.5:
式中Wk——风荷载标准值(kN/m2);
W0——基本风压(kN/m2),按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2006年版)附录表D.4的规定采用:
W0=0.25(洛阳)(郑州0.30)
μz——风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009-2006)表7.2.1的规定采用:
本工程取最高点100m,Uz=2.09
μs——脚手架的风荷载体型系数,按《规范》4.2.6条、4.2.7条,
取μs=1.3×0.8=1.04
Wk=0.250×2.09×1.04=0.543kN/m2。
2、立杆段的轴向力设计值N
不组合风荷载时:
N=1.2×(2.59+2.168)+1.4×2.363=9.018kN
组合风荷载时:
N=1.2(2.59+2.168)+0.9×1.4×2.363=8.687kN
五、立杆的稳定性计算
1、风荷载产生的立杆段弯矩设计值MW,按《规范》公式5.2.9
MW=0.9×1.4wklah2/10
式中wk——风荷载标准值(kN/m2);
la——立杆的纵距(m);
h——步距(m)。
Mw=0.9×1.4×0.543×1.5×1.82/10=0.333kN.m
2、不组合风荷载时,按《规范》公式5.2.6-1
式中N——计算立杆段的轴向力设计值,N=9.018kN;
A——立杆的截面面积,按《规范》附录B表B.0.1采用,A=5.06cm2;
——轴心受压构件的稳定系数,由长细比λ=l0/i按《规范》附录A表A.0.6取值;
f——钢管立杆抗压强度设计值,f=205N/mm2;
l0——立杆计算长度,按《规范》公式5.2.8
l0=kuh=1.155×1.50×1.8=3.118m;
λ——长细比,λ=3118/15.9=196;查《规范》附录A表A.0.6,
=0.188
i——截面回转半径,按《规范》附录B表B.0.1采用,i=1.59cm;
κ——计算长度附加系数,取1.155;
u——计算长度系数,按《规范》表5.2.8采用,u=1.5;
9018/(0.188×506)=94.80N/mm2 3、组合风荷载时,按《规范》公式5.2.6-2 式中N——立杆的轴向力设计值,N=8.687kN; MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩设计值,MW=0.333kN.m; W——截面模量(mm3),按《规范》附录B表B.0.1采用,W=5.26cm3; 其它符号同上。 =8687/(0.188×506)+333000/5260 =154.627N/mm2 六、连墙件的计算 1、连墙件的轴向力设计值Nl,按《规范》公式5.2.12-3计算: Nl=Nlw+N0 式中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按按《规范》5.2.13条计算: Nlw=1.4·wk·Aw Wk——风荷载标准值,wk=0.543kN/m2; AW——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积, Aw=3.6×4.50=16.2m2; N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);双排架N0=3kN, Nlw=1.4×0.543×16.2=12.315kN Nl=12.315+3=15.315kN 2、连墙件杆件的强度,按《规范》公式5.2.12-1 式中σ——连墙件应力值(N/mm2); Ac——连墙件净截面面积(mm2),本工程采用钢管,A=5.06cm2;; Nl——连墙件轴向力设计值(N); σ=15315/506=30.267N/mm2<0.85f=0.85×205=174.25N/mm2满足要求。 3、连墙件杆件的稳定,按《规范》公式5.2.12-1 式中A——连墙件毛截面面积(mm2); ——连墙件的稳定系数,由长细比按《规范》附录A表A.0.6取值; λ=350/15.9=22, =0.941 σ=15315/(0.941×506)=32.165N/mm2<0.85f=0.85×205=174.25N/mm2满足要求。 4、钢管扣件做连墙件杆件时,扣件抗滑承载力按《规范》公式5.2.15计算: Nl≤Rc 式中Rc——扣件抗滑承载力设计值,一个直角扣件取8.0kN。 Nl=15.315kN>Rc=8.0kN,应采用双扣件。 或增加连墙件。 连墙件扣件连接示意图 七、悬挑梁的受力计算 《规范》5.6条。 1、型钢悬挑梁抗弯强度,按《规范》公式5.,6.3计算: Mmax=N(lc2+lc3)+0.5qlc12 =9.018×(1.5+0.45)+0.5×0.2051×1.62=17.848kN·m 式中: σ——型钢悬挑梁应力值(N/mm2); Mmax——型钢悬挑梁计算截面最大弯矩设计值(N·mm); Wn——型钢悬挑梁净截面模量,Wn=141cm3; f——钢材的抗弯强度设计值,f=215N/mm2; N——悬挑脚手架轴向力设计值(N),N=9.018KN; lc1——型钢悬挑脚至建筑结构楼层板边支承点的距离(mm); lc2——外立杆至建筑结构楼层板边支承点的距离(mm); lc3——内立杆至建筑结构楼层板边支承点的距离(mm); q——型钢梁自重线荷载标准值(N/mm),q=0.2051kN/m。 σ=17848000/141000=126.582N/mm2<f=215N/mm满足要求。 2、型钢悬挑梁整体稳定性,按《规范》公式5.,6.4计算: 式中: b——型钢悬挑梁整体稳定系数;按现行国家标准《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B表B.2: b=2.00; b大于0.6,按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B公式B.1-2; b'=1.07-0.282/ b=0.929 W——型钢悬挑梁毛截面模量,W=141cm3, σ=17848000/(0.929×141000)=136.256N/mm2<f=215N/mm2满足要求。 3、型钢悬挑梁挠度,按《规范》公式5.6.5: ν≤[ν] ν=N(2lc23+3lc2lc32-lc33)/6EI+qlC14/8EI 式中: [v]——型钢悬挑梁挠度允许值,按《规范》公式5.1.8取值: [v]=2l/250=2×1600/250=25.6mm; ν——型钢悬挑梁最大挠度(mm); N——作用于悬挑梁上脚手架立杆上的轴向力标准值(N); E——钢材弹性模量,2.06×105N/mm2; I——型钢悬挑梁毛截面惯性矩,I=1130cm4; lc——型钢悬挑梁锚固点中心至建筑结构楼层板边支承点的距离(mm); 荷载标准值NkN: (1)脚手架结构自重产生的轴向力标准值NG1K,按《规范》附录A表A.0.1,取0.1295kN/m NG1K=0.1295×20.0=2.59kN (2)构配件自重产生的轴向力标准值NG2K,按《规范》4.2.1条取用: 脚手板的自重标准值,采用竹串片脚手板为0.35kN/m2; NG2=0.35×3×1.5×(1.05+0.35)/2=1.1025kN 栏杆与挡脚手板自重标准值,采用栏杆、竹串片脚手板挡板,为0.17kN/m; NG3=0.17×1.5×3=0.765kN 脚手架上吊挂的安全设施(安全网)的自重标准值取0.01kN/m2; NG4=0.01×1.5×20.0=0.3kN NG2K=1.1025+0.765+0.3=2.168kN (3)施工荷载产生的轴向力标准值总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。 NQk=3.0×1×1.5×1.05/2=2.363kN (4)荷载标准值: N=2.59+2.168+2.363=7.121kN ν=7121×(2×15003+3×1500×4502-4503)/(6×2.06×105×1130×104)+0.2051×16004/(8×2.06×105×1130×104) =3.93mm<[ν]=25.6mm满足要求。 八、型钢悬挑梁锚固在主体结构上的钢筋拉环计算 按《规范》公式5.6.6: Nm=N(lc2+lc3)/lc 式中: σ——钢筋拉环应力值(KN/mm2); Nm——型钢悬挑梁锚固点段压点钢筋拉环设计值(N); Al——钢筋拉环净截面面积,一个钢筋按两个截面计算(mm2); f1——钢筋拉环抗拉强度设计值,按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定取f1=50N/mm2。 Nm=9018(1400+350)/1800=8767.5N 2Al=2πd2/4 2Nm/πd2=50 =10.6mm 钢筋拉环直径选用d=16mm>10.6mm满足要求。 (《规范》6.10.2条)
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