扣件式钢管脚手架设计计算书Word文件下载.docx
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(2)、抗弯强度计算
按集中荷载计算
M=Kmgl=0.188×
15.425×
1.4=4.06KN.M
M4.06×
106N.mm
Q=—=———————=65.8mPa<
f=215Mpa([12槽钢)
W61.7×
1000
(3)、按挠度计算
5qL45×
14
W=——=———————=2.02mm
384E1384×
2.1×
100000×
388.5×
[120<
3mm
满足要求
根据以上计算,故先取槽钢[12满足要求
螺栓选取M20=38200N>
1.4=21595N
钢丝绳选取6×
19×
11(绳直径)=61.3KN>
21595N故满足要求。
二、脚手架设计计算书计算:
1、试确定脚手架的搭设尺寸,搭设尺寸尽量与开间、层高尺寸配合。
选择其h=1.5M,La=1.5M,Lb=1.05M,a1=0.3M,施工层上横向水平杆间距0.75m。
二、横向水平杆计算,按受均布荷载的简支梁计算。
(1)、线荷载计算:
标准值:
qk=(Qk+Qp)·
横向水平杆间距
=(3+0.35)×
0.75=3.26KN/m
设计值:
q=1.2×
(0.3×
0.75+1.4×
3×
0.75)=3.42KN/m
(2)、抗弯强度计算:
(采用q)
11
M=—qtb2=—×
3.42×
1.22=0.62KN.m
88
M0.62×
106N.mm0.62×
S=—=———————=———————
W5.08cm35.08×
103mm3
=122N/mm2<
f=205N/mm2
f为钢材的抗弯强度设计值,应按规范表5.1.6查得
W为钢管的截面抵抗矩,查规范P50页附录B表B
(3)、挠度计算:
(采用qk)(不考虑悬挑部分,因如考虑,相反会减小了最大挠度,这样安全系数更大。
)
5qktb4 5×
2.48×
(1.2)4
V=———=————————————
384EI384×
2.06×
105×
12.19×
104
1200
=2.67mm<
[V]=———=8mm
150
同时V<
10mm(绝对挠度值),查规范P14页表5.1.8
E为钢材的强度模量(弹性模量),查规范P13页表5.1.6得
I为钢管的惯性矩,查规范P50页附录B表B得
[V]受弯构件的容许挠度,查规范P14页表5.1.8得
1200mm
[V]=l/150=—————=8mm
150mm
由于受弯构件的挠度V<
[V],同时小于绝对挠度值10mm,达到了双控的目的,安全系数更大。
3、纵向水平杆的计算
(1)、荷载计算:
①作用于纵向水平杆的集中荷载的标准值:
1a110.3
FK=—qKtb(1+—)2=—×
1.2(1+——)2
2tb21.2
=2.33KN
②作用于纵向水平杆的集中荷载的设计值:
F=—qtb(1+——)2=—×
3.47×
=3.25KN
(2)、抗震强度计算:
先计算最大弯矩:
Mmax=0.175×
3.25×
1.5=0.85KN.m
根据抗弯强度的计算公式:
Mmax0.85×
S=——=———————=167N/mm2<
W5.08×
则纵向水平杆的抗弯强度经验算达到安全要求。
(3)、扣件的抗滑移承载力计算:
R(最大支反力)=(1.15+1)F=2.15×
3.25
=6.99KN<
[R]=8KN
[R]为直角扣件,旋转扣件的抗滑承载力设计值,查规范P14页表5.1.7得。
(4)、挠度计算:
1.146FktA31.146×
2.33×
103×
103)3
V=—————=——————————————
100EI100×
1500
=3.59mm<
l/150=———=10mm
同时小于受变扣件的绝对挠度值10mm。
通过计算纵向水平杆算定,达到安全要求。
4、立杆稳定计算:
(1)、确定立杆的计算部位:
因本例以相同的步距(h),立杆纵距(ta)、立杆横距(tb)和连墙件在置(均为三步四跨)搭设脚手架,立杆的不利部位最可能在底部。
(2)、立杆轴力及弯矩计算:
1)轴力计算:
不组合风荷时:
按规范式5.3.2—1
N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4ΣNQK
先计算NG1K(为脚手架结构自重标准值产生的轴向力)。
查规范P48页得钢管每米立杆承受的结构自重标准值qk为0.124g,则NG1K=Hqk=0.1248×
50=6.24KN
后计算NG2K(构配件自重标准值产生的轴向力)
NG2K=脚手板+栏杆、挡脚板+安全网
①脚手板:
查规范P10页,表4.2.1-1标准值为0.3KN/m2
则在计算长度1.5m范围内(立杆每边0.75m)的脚手板的面积为(tb+a1)×
1.5
由于该脚手板为内、外立杆共同承担,所以要乘0.5
则脚手板自重标准值产生的轴向力为
0.3(tb+a1)×
1.5×
0.5=0.3(1.2+0.3)×
0.5=0.3375KN
②栏杆、挡脚板:
查规范P11页表4.2.1-2标准值为0.11KN/m
则栏杆、挡脚板自重标准值产生的轴向力为:
0.11ta=0.11×
1.5=0.165KN
③安全网:
已知网重为0.002KN/m2
则安全网自重标准值产生的轴向力为:
0.002KN/m2.ta.H=0.002×
50=0.15KN
那么NG2K=0.3375KN+0.165KN+0.15KN=0.65KN
再计算:
ΣNQK为施工荷载(人员、器具、材料的自重),由于已知总荷载ΣQK=5KN/m2
则:
施工总荷载在计算长度1.5m范围内的轴向力为:
1
ΣNQK=(tb+a1)×
ta.—.ΣQK
2
=(1.2+0.3)×
—×
5(施工荷载为内、外立杆平均分担)
=5.63KN
=1.2(6.24+0.65)+1.4×
5.63=16.15KN
组合风荷载时:
按式5.3.2-2计算:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×
1.4ΣNQK
=1.2×
(6.24+0.65)+0.85×
1.4×
5.63=14.99KN
2)弯矩计算(MW)
作用于脚手架上面的水平风荷载标准值:
WK=0.7us.uz.ω
根据30年一遇的大风,为保守期间,取系数为0.7
us:
脚手架风荷载体型系数,查规范P12页,表4.2.4得us=1.3Ø
而Ø
=Ø
架+Ø
网
Ø
架查规范P49页表A3得Ø
架=0.089
10×
10cm的透风面积2400×
网=1-——————————=1-—————=0.64
10cm的迎风面积面10×
103
∴Ø
=0.089+0.64=0.729
uz:
风压高度变化系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GBJ9)规定采用,由于地面粗糙度为B类,取uz=0.8(脚手架高度15m,uz=1.42)
W0为已知为W0=0.5KN/m2(风压)
则WK=0.7×
1.3×
0.729×
0.8×
0.5=0.266KN/m2
0.85×
1.4Wktah2
根据:
MW=0.85×
1.4MWK=————————
10
(已知)规范P17页(5.3.4)
0.266×
1.82
=——————————————=0.154KN.m
(3)计算长细比及ф
1)容许长细比计算:
t0Kuh
λ=—根据规范P17页5.3.3式λ=———
II
K为计算长度附加系数,规范要求取1.155;
u为立杆的计算长度系数,考虑脚手架的整体性,u按规范P17页表5.3.3取值,由立杆横距tb=1.2m为安全系数大一些,取tb=1.30m,在连墙件布置三步三跨的条件下,u取1.8
H为已知h=1.5m
i为截面回转半径,查规范P50页,附录B表B,i=1.58m
1.155×
1.8×
180
则λ=—————————=236.8<
[λ]=210
1.58
(查规范P14页,表5.1.9)p0=1.155×
查规范P51页附录C表C,得立杆系数φ为0.130
(4)、验算立杆的:
N16.15×
——=————=252N/mm2
φA0.130×
489
(A查规范P50页,附录B表B为489mm2)
<
f=205N/mm2(查规范P13页,表5.1.6,钢材的强度设计值f=205N/mm2)
组合风荷时:
NMW14.990.154×
106
——+——=——————+—————=303N/mm2≈205N/mm2
Φa+W0.130×
4895.08×
虽然大于钢材的强度设计值f=205N/mm2,但只要在误差5%范围内,均视为安全。
5、连墙件的计算:
(1)、计算连墙件所随的水平力及扣件连接的抗滑承载力计算:
Nl=Nlw+N0(规范P19页5.4.1)
由风荷载产生的连墙件的轴间力设计值,应接规范P19页5.4.2公式计算。
Nlw=1.4WK.Aw(由于本工程脚手架高度15m,按规范P27页,表6.4.1取竖向间距2h1,水平间距3t1)
∴AW=t1.h1=4.5m×
4.5m=20.25m2
t1:
连墙件的水平间距h1:
连墙间的竖向间距
WK(底部)=0.266KN/m2在立杆稳定计算中已经求得。
因此Nlw=1.4×
20.25=7.54KN
∴Nl=7.54KN+N0(根据规范P19页5.4.1公式关于N0的说明,双排架取N0=5KN)
=7.54KN+5KN=12.5KN<
2Rc=2×
8KN=16KN
(由于连墙杆采用直角扣件与脚手架的内外排立杆连接,连墙件杆与建筑物连接时,在建筑物的内、外墙面各加两个直角扣件扣牢,所以根据规范P14页,表5.1.7,直角扣件的承载力设计值为2倍的Rc,为2×
8KN=16KN),故扣件连接抗滑承载力满足要求。
(2)、连墙杆稳定承载计算:
连墙杆采用Φ48×
3.5mm钢管时,杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加的短钢管上,因此,连墙杆的计算长度可取脚手架距墙距离,取t0=0.5m=50cm
l00.5×
100(变成cm)
规范P16页λ=—=————————
i1.58cm
=32<
[λ]=150
[λ]=150是查冷弯薄壁型钢结构技术规范,GBJ18-87第3.3.4条得
λ=32,查规范P51页,附录C表C得φ=0.912
Nl11.03×
1000(乘1000变为N)
则——=————————————=25N/mm2<
f
φA0.912×
489mm2
=205N/mm2(P13页表5.1.6)
(A查规范P50页,附录B表B为A=489mm2)
故连墙杆稳定承载力满足要求。
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