新型悬挑脚手架方案Word格式文档下载.docx
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栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):
0.005;
脚手板铺设层数:
11层;
脚手板类别:
竹笆片脚手板;
栏杆挡板类别:
竹笆片脚手板挡板;
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用16号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度1.6m。
楼板混凝土标号:
C30;
6.拉绳与支杆参数
钢性斜拉悬挑脚手架侧面图
二、大横杆的计算:
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)第5.2.4条规定,大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
大横杆的自重标准值:
P1=0.033kN/m;
脚手板的自重标准值:
P2=0.15×
1.05/(2+1)=0.052kN/m;
活荷载标准值:
Q=2×
1.05/(2+1)=0.7kN/m;
静荷载的设计值:
q1=1.2×
0.033+1.2×
0.052=0.103kN/m;
活荷载的设计值:
q2=1.4×
0.7=0.98kN/m;
图1大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
图2大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)
2.强度验算
跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。
跨中最大弯距计算公式如下:
M1max=0.08q1l2+0.10q2l2
跨中最大弯距为M1max=0.08×
0.103×
1.52+0.10×
0.98×
1.52=0.239kN·
m;
支座最大弯距计算公式如下:
M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2
支座最大弯距为M2max=-0.10×
1.52-0.117×
1.52=-0.281kN·
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
σ=Max(0.239×
106,0.281×
106)/4490=62.584N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力为σ=62.584N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
3.挠度验算:
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。
计算公式如下:
νmax=(0.677q1l4+0.990q2l4)/100EI
其中:
静荷载标准值:
q1=P1+P2=0.033+0.052=0.086kN/m;
活荷载标准值:
q2=Q=0.7kN/m;
最大挠度计算值为:
ν=0.677×
0.086×
15004/(100×
2.06×
105×
107800)+0.990×
0.7×
107800)=1.712mm;
大横杆的最大挠度1.712mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm,满足要求!
三、小横杆的计算:
根据JGJ130-2011第5.2.4条规定,小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.荷载值计算
大横杆的自重标准值:
p1=0.033×
1.5=0.05kN;
脚手板的自重标准值:
1.05×
1.5/(2+1)=0.079kN;
活荷载标准值:
Q=2×
1.5/(2+1)=1.050kN;
集中荷载的设计值:
P=1.2×
(0.05+0.079)+1.4×
1.05=1.624kN;
小横杆计算简图
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和;
均布荷载最大弯矩计算公式如下:
Mqmax=ql2/8
Mqmax=1.2×
0.033×
1.052/8=0.006kN·
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=Pl/3
Mpmax=1.624×
1.05/3=0.569kN·
m;
最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.574kN·
最大应力计算值σ=M/W=0.574×
106/4490=127.853N/mm2;
小横杆的最大弯曲应力σ=127.853N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和;
小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:
νqmax=5ql4/384EI
νqmax=5×
10504/(384×
107800)=0.024mm;
大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.05+0.079+1.05=1.179kN;
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:
νpmax=Pl(3l2-4l2/9)/72EI
νpmax=1178.7×
1050×
(3×
10502-4×
10502/9)/(72×
107800)=2.181mm;
最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+2.181=2.205mm;
小横杆的最大挠度为2.205mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求!
四、扣件抗滑力的计算:
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):
R≤Rc
其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
P1=0.033×
1.5×
2/2=0.05kN;
小横杆的自重标准值:
P2=0.033×
1.05/2=0.017kN;
P3=0.15×
1.5/2=0.118kN;
Q=2×
1.5/2=1.575kN;
荷载的设计值:
R=1.2×
(0.05+0.017+0.118)+1.4×
1.575=2.428kN;
R<
8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、脚手架立杆荷载的计算:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1248kN/m
NG1=[0.1248+(1.50×
2/2)×
0.033/1.80]×
20.00=3.051kN;
(2)脚手板的自重标准值;
采用竹笆片脚手板,标准值为0.15kN/m2
NG2=0.15×
6×
(1.05+0.3)/2=0.911kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;
采用竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15kN/m
NG3=0.15×
1.5/2=0.675kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:
0.005kN/m2
NG4=0.005×
20=0.15kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.787kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值
NQ=2×
1/2=1.575kN;
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×
1.4NQ=1.2×
4.787+0.85×
1.4×
1.575=7.619kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'
=1.2NG+1.4NQ=1.2×
4.787+1.4×
1.575=7.95kN;
六、立杆的稳定性计算:
风荷载标准值按照以下公式计算
Wk=0.7μz·
μs·
ω0
其中ω0--基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2011)的规定采用:
ω0=0.35kN/m2;
μz--风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2011)的规定采用:
μz=1;
μs--风荷载体型系数:
取值为0.868;
经计算得到,风荷载标准值为:
Wk=0.7×
0.35×
1×
0.868=0.213kN/m2;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:
Mw=0.85×
1.4WkLah2/10=0.85×
0.213×
1.82/10=0.123kN·
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)+MW/W≤[f]
立杆的轴心压力设计值:
N=7.619kN;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤[f]
N=N'
=7.95kN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.59cm;
计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)表5.3.3得:
k=1.155;
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)表5.3.3得:
μ=1.5;
计算长度,由公式l0=kuh确定:
l0=3.118m;
长细比:
L0/i=196;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:
φ=0.188
立杆净截面面积:
A=4.24cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=4.49cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205N/mm2;
考虑风荷载时
σ=7618.95/(0.188×
424)+122989.784/4490=122.973N/mm2;
立杆稳定性计算σ=122.973N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
不考虑风荷载时
σ=7949.7/(0.188×
424)=99.73N/mm2;
立杆稳定性计算σ=99.73N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=1.25,μs=0.868,ω0=0.35,
Wk=0.7μz·
ω0=0.7×
1.25×
0.868×
0.35=0.266kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=9.36m2;
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=5.000kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×
Wk×
Aw=3.483kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.483kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·
A·
[f]
其中φ--轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l/i=450/16的结果查表得到φ=0.924,l为内排架距离墙的长度;
A=3.91cm2;
[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.924×
3.91×
10-4×
205×
103=74.063kN;
Nl=8.483<
Nf=74.063,连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=8.483小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求!
连墙件扣件连接示意图
八、水平型钢梁的受力计算:
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
悬臂单跨梁计算简图
支座反力计算公式
支座弯矩计算公式
C点最大挠度计算公式
其中k=m/l,k1=m1/l,k2=m2/l。
本方案算例中,m=1.5m,l=2.3m,m1=0.3m,m2=1.35m;
水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4,截面模量(抵抗矩)W=108.3cm3。
受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2NG+1.4NQ=1.2×
水平钢梁自重强度计算荷载q=2.20×
10-3×
78.5=0.172kN/m;
k=1.5/2.3=0.652
k1=0.3/2.3=0.13
k2=1.35/2.3=0.587
代入公式,经过计算得到
支座反力RA=21.885kN
支座反力RB=-5.589kN
最大弯矩MA=13.311kN·
m
最大应力σ=13310850.938/(1.05×
108300)=117.054N/mm2
水平支撑梁的最大应力计算值117.054N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!
最大挠度νmax=9.992mm
按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为
悬伸长度的两倍,即2700mm
水平支撑梁的最大挠度9.992mm小于水平支撑梁的最大容许挠度2700/250mm,满足要求!
九、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16a号槽钢,计算公式如下
σ=M/φbWx≤[f]
其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
φb=(570tb/lh)×
(235/fy)
经过计算得到最大应力φb=(570tb/lh)×
(235/fy)=570×
10×
63×
235/(3000×
160×
235)=0.75
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0.69。
经过计算得到最大应力σ=13.311×
106/(0.69×
108300)=177.341N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算σ=177.341小于[f]=215N/mm2,满足要求!
以上为软件按照常规计算,本脚手架实际有几点变更:
1、16号工字钢根部采用8厚封头板、4M12化学螺栓固定在混凝土梁上,如下图:
2、上部不使用钢丝绳进行斜拉,采用50×
50角钢焊接在10厚连接板上进行斜拉,采用M20化学浆锚螺栓固定在混凝土梁上,见下图:
3、采用E43型焊条,节点板与工字钢焊接焊缝高度6mm,拉条角钢与钢板焊接焊缝高度4mm,不采用引弧板,所有焊缝均以实际长度减去10mm计算,化学浆锚螺栓按照4.6级C级螺栓进行计算,经计算,得到以下结果:
1)6mm高焊缝
。
2)4mm高焊缝
3)拉杆的拉力按照钢丝绳取用,取17.081kN,M20螺栓的受剪抗力:
满足要求。
4M12螺栓强度满足要求,计算略。
4、如果50×
50角钢斜拉杆与16号工字钢在一个平面上,将与脚手架内力杆发生“抢位”,故应向一侧偏移80mm,相邻拉杆呈中心对称,即呈八字设置,以消除偏心力。
5、每根工字钢上焊接2根100高Φ25钢筋头,套接钢管。
6、连墙件竖向层层设置,纵向2跨一设,采用M12化学浆锚螺栓刚性连接。
7、扫地杆、剪刀撑等按照规范设置。
8、如果拉杆采用φ48×
3.0钢管,其截面积A=424mm2,Q235钢材,取f=205Mpa,则φ48×
3.0钢管,[F]=87kN,采用围焊,强度满足要求。
二次悬挑二次悬挑采用钢管钢性支撑。
双排脚手架搭设高度为20m,立杆采用单立杆;
2.75;
1层;
风荷载高度变化系数μz,计算连墙件强度时取1.25,计算立杆稳定性时取1,风荷载体型系数μs为0.868;
支杆与墙支点距离为(m):
3.300;
支点距离建筑物1.5m,支杆采用48×
3.5mm。
按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定,大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
P1=0.031kN/m;
0.031+1.2×
0.052=0.1kN/m;
0.1×
1.32+0.10×
1.32=0.179kN·
1.32-0.117×
1.32=-0.211kN·
σ=Max(0.179×
106,0.211×
106)/4180=50.478N/mm2;
大横杆的最大弯曲应力为σ=50.478N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
q1=P1+P2=0.031+0.052=0.083kN/m;
0.083×
13004/(100×
100400)+0.990×
100400)=1.035mm;
大横杆的最大挠度1.035mm小于大横杆的最大容许挠度1300/150mm与10mm,满足要求!
根据JGJ130规定,小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
p1=0.031×
1.3=0.04kN;
1.3/(2+1)=0.068kN;
1.3/(2+1)=0.910kN;
(0.04+0.068)+1.4×
0.91=1.404kN;
0.0
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