E23#楼脚手架方案计算书.docx
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E23#楼脚手架方案计算书
、脚手架验算
、计算依据
、钢管截面特征(外径和壁厚经现场测量)
外径(D)
48mm
壁厚(t)
3.0mm
截面面积(A)
424mm2
截面惯性距(I)
12.19×104mm4
截面模量(W)
5.08×103mm3
回转半径(i)
15.8mm
每米长质量(q0)
33.3N/m
Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值(f)
205N/mm2
弹性模量(E)
2.06×105N/mm2
最大长度
6m
、本脚手架的特征参数
立杆纵距
la=1.5m
连墙件纵距
H1=2h=3.6m
施工荷载取值
q=2.0KN/m2
立杆横距
lb=0.80m
连墙件横距
H2=3la=4.5m
冲压脚手板自重
q1=0.3KN/m2
步距
h=1.8m
脚手架高度
H=21m
栏杆、冲压钢脚手板档板自重
q2=0.11KN/m
脚手架距结构立面的距离
b1=0.3m
满铺脚手板的宽度
b2=1.3m
作业层按一层考虑
、有关的计算参数
项目
参数
备注
脚手架每米立杆承受的结构自重(gk)
0.1248KN/m
内外立杆的平均值
直角扣件的自重
13.2N/只
旋转扣件的自重
14.6N/只
对接扣件的自重
18.4N/只
直角、旋转扣件的抗滑承载力设计值
8KN
对接扣件的抗滑承载力设计值
3.2KN
与立杆截面有关的调整系数(KA)
0.85
采用单根立管时
与脚手架高度有关的调整系数(KH)
0.75
一步一纵距的钢管、扣件重量(NGK1)
0.442KN
步高1.8m,纵距1.5m
脚手架一个立杆纵距的附设构件及物品重(NGK2)
1.715KN
横距1.0m,纵距1.5m,铺两层脚手板
一个立杆纵距的施工荷载标准值产生的轴力(NQK)
5.25KN
横距1.0m,纵距1.5m,施工荷载取2.0KN/m2
大庆地区基本风压(W0)
0.35KN/m2
n=10
大庆地区基本风压(W0)
0.55KN/m2
n=50
大庆地区基本风压(W0)
0.65KN/m2
n=100
风压高度变化系数(μZ)
2.09
离地高度按100m、B类取值
挡风系数(ψ)
0.089
立杆计算长度系数(μ)
1.7
脚手架的风荷载体型系数(μS)
1.3ψ
、验算项目及步骤
本工程脚手架的施工荷载传递线路如下:
施工荷载→脚手板→小横杆→大横杆→立杆→悬挑杆→斜支撑→预埋件(悬挑斜支撑扣件钢管脚手架。
)
、小横杆计算【建筑施工计算手册(江正荣)P396】
、抗弯验算
=(1.2*.3+1.4*2.0/2)*1.1*1.5+1.2*.14*1.5+.0333*1.1
=3.19KN
=3.19/8*(1-2*.3^2)
=0.486KN/m
∵
=(0.486*10^6)/(5.08*10^3)
=95.669N/mm2<205N/mm2
∴小横杆的抗弯强度满足要求。
、挠度验算
=3.19*10^3/(48*2.06*10^5*12.19*10^4)*(-800^3+6*800*300^2+6*300^3)
=2.17mm
受弯件容许挠度:
=1000/150
=6.67mm
∵ω<[ω]
∴小横杆的挠度满足要求。
、大横杆计算【建筑施工计算手册(江正荣)P397】
、抗弯强度验算(按三跨连续梁计算)
Md=0.175F·la
=3.19*0.8*((0.8+0.3/0.8)^2)/2
=1.762KN
Md=0.175*1.762*1.5
=0.462KN·m
∵
=0.462*10^6/(5.08*10^3)
=90.945N/mm2<205N/mm2
∴大横杆的抗弯强度满足要求。
、挠度验算
=1.615*3.149*10^3*1500^4/(100*2.06*10^5*12.19*10^4)
=6.854mm
受弯件容许挠度:
=1500/150
=10mm
∵ω<[ω]
∴大横杆的挠度满足要求。
、扣件抗滑力验算
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:
R≤RC
横杆的自重标准值:
P1
=0.038*1.500
=0.057KN
脚手板的荷载标准值:
P2
=0.300*1.000*1.500/2
=0.225KN
活荷载标准值:
Q
=3.000*1.000*1.500/2
=2.250KN
荷载的计算值:
R
=1.2*0.057+1.2*0.225+1.4*2.250
=3.489KN
当直角扣件的拧紧力矩达40~65N.m时,试验表明:
单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN;双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。
∵R≤RC=8KN
∴大横杆与立杆上的单扣件抗滑承载力满足要求。
、立杆计算【建筑施工计算手册(江正荣)P397】
、脚手架立杆整体稳定性(考虑风荷载)
=21/1.8=11.67≈12
N=1.2(n·NGK1+NGK2)+0.85×1.4NQK
=1.2*(12*0.452+1.09)+0.85*1.4*5.25
=13.885KN
由λCX=μλX计算μ=20、λX=10.28(见表7-8、9)
则λCX=20×10.28=205.6
轴心受压构件的稳定系数ψ=0.171(见表7-7),A=424×2=848mm2
水平风荷载标准值:
ωK=0.7μZ·μS·ω0
=0.7*2.09*1.3*0.171*0.65
=0.212KN/m2
风荷载设计值产生的立杆段弯矩:
=0.85*1.4*.212*1.5*1.8^2/10
=0.123KN·m
∵
=13.885*10^3/(.171*848)+.123*10^6/(5.08*10^3)
=114.584N/mm2<205N/mm2
∴立杆整体稳定性满足要求。
、双排脚手架单杆稳定性验算【建筑施工计算手册(江正荣)P398】
=13.885/2
=6.942KN
由:
=1.8*10^3/15.8
=113.92得ψ1=0.489
由于施工荷载为2.0KN/m2,则σm=(35+55)/2=45N/mm2
=7.304*10^3/(.489*424)+45
=80.228N/mm2
KAKHf
=0.85*0.75*205
=130.688N/mm2
∵
=80.228N/mm2<130.688N/mm2
∴脚手架底步单根立杆的稳定性满足要求。
、连墙件计算【建筑施工计算手册(江正荣)P398】
、抗拉抗压强度计算
风荷载作用对连墙件产生的拉力和压力:
Nlw=1.4ωK·Aw
每个连墙件覆盖面积内脚手架外侧面迎风面积:
Aw
=3.6*4.5
=16.2m2
Nlw
=1.4*0.35*16.2(n=10)=1.4*0.55*16.2(n=50)=1.4*0.65*16.2(n=100)
=7.94KN=12.48KN=14.74KN
连墙件轴向力设计值:
Nl=Nlw+No
连墙件约束脚手架平面变形所产生的轴向力:
No=5KN(按双排架取值),
Nl
=12.48+5(n=50)=14.74+5(n=100)
=17.48KN=19.74KN
、连接件的抗拉或抗压强度计算
=3.14*(48^2-42^2)/4
=423.9mm2
=17.48*10^3/423.9(n=50)=19.74*10^3/423.9(n=100)
=41.237N/mm2=46.568N/mm2
0.85f
=0.85*205
=174.25N/mm2
∵σ<0.85f
∴连墙件的抗拉或抗压强度满足要求。
、连接件的抗滑计算
Nlw<[Nvc]=8KN
Nlw=7.94KN(n=10)=12.48KN(n=50)
n=10时,连接件抗滑强度满足要求;
n=50时,连墙件采用双扣件满足抗滑要求;
、悬挑型钢计算
、计算脚手架一个立杆纵距内外立杆、内立杆的恒载和活载荷载效应组合为:
恒荷载=每根立杆结构自重+每根立杆所分配的脚手板重量和栏杆、木挡杆、安全网的重量。
活荷载=施工荷载分配到每根立杆的荷载。
NGK1外=qK·H+2(q1·bl)/2+q2·bl+q3
=0.1248*21+2*(0.3*1.1*1.5)/2+0.11*1.5+(4/4*1.5*18+4*4*1.5*5/2)/100
=4.15KN
NGK1内=qK·H+2(q1·bl)/2+q3
=0.1248*21+2*(0.3*1.1*1.5)/2+0.0384*(4/4*1.5*18+4/4*1.5*5/2)/100
=3.128KN
NQK外=NQK内
=q·b·l/2
=3.0*1.1*1.5/2
=2.475KN
N外=1.2NGK1外+1.4NQK外
=1.2*4.15+1.4*2.475
=8.445KN
N内=1.2NGK1内+1.4NQK内
=1.2*3.128+1.4*2.475
=7.2518KN
、型钢的抗弯强度计算
MA=F外(a+b)+F内b
=MA=9.483*10^3*1100+8.259*10^3*300
=14.806×106N/mm
※阳台部位的b’=1500,此时
MA’=9.483*10^3*2500+8.259*10^3*1500
=36.996×106N/mm
【建筑施工计算手册(江正荣)P1245】
=1/(6*160)*(63*160^3-(63-7)*((160-2*7)^3))
=87.258×103mm3
=14.806*10^6/(87.258*10^3)
=169.68N/mm2<f=205N/mm2
∵σ<f
∴型钢的抗弯强度满足要求。
※阳台部位的
σ=36.996×106/87.258*10^3
=423.984N/mm2>f=205N/mm2
此时的型钢抗弯强度不能满足要求,考虑让钢丝绳来卸荷。
、型钢的挠度计算
【建筑施工计算手册(江正荣)P1245】
=1/12*(63*160^3-(63-7)*((160-2*7)^3))
=756.941×104mm4
=9.483*10^3*1300^3/(3*2.06*10^5*756.941*10^4)
=4.45mm
=8.259*10^3*300^3/(3*2.06*10^5*756.941*10^4)
=0.048mm
ωA=ωC+ωD
=4.45+.048
=4.498mm
=1300/150
=8.667mm
∵ω<[ω]
∴型钢的挠度满足要求。
、悬挑杆内侧锚环计算
、悬挑杆支座处ΣM=0,则:
N锚=1.4(0.6N内+1.4N外)
=1.4*(0.6*8.445+1.4*7.2518)
=21.301KN
、拉环强度计算公式:
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度,每个拉环按照两个截面计算,按照《建筑施工计算手册》[f]=80N/mm2;
、拉环最小直径:
D
=(21301*4/(3.14*80*2))^.5
=13.022mm
、因考虑到各种不确定因素,钢筋环采用φ16钢筋锚入现浇板和梁内。
、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。
钢筋锚环示意图
[N锚]
=80*3.14*(16/2)^2*2
=32.154KN
∵
=32.154/20.256
=1.587
∴钢筋锚环安全可靠。
且设置三道。
、焊缝计算
、焊缝强度(当力平行于焊缝时):
角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值:
ffw=160N/mm2(附表2-51)
设定焊缝长度lw=50mm,最小焊脚尺寸hf=6mm
则he=0.7hf(附表2-64)
∵
=20.256*10^3/(.7*6*50)
=96.457N/mm2<ftw=160N/mm2
∴锚环焊缝满足要求。
、焊缝的容许抗拉应力:
[ftw]
=0.7*6*50*160
=33.600KN
、安全系数:
=33.600/20.256=1.659
、卸载设置
为了提高外墙脚手架的安全系数,防止冲击荷载对架体的稳定性造成破坏,本次架体在每次悬挑梁部位采用钢丝绳卸荷。
卸荷方法:
在5、12层结构楼面预埋钢筋环(钢丝绳吊环采用φ16圆钢),一般部位用6×19直径φ12.5mm的钢丝绳,阳台部位用6×19直径φ17mm的钢丝绳,钢丝强度极限为1400N/mm,见下图:
钢丝绳斜拉卸载示例图
、钢丝绳容许拉力
由表13-4查得:
6×19、直径12.5mm的钢丝破断拉力总和为Fg=80.1KN;取不均衡系数α=0.85,由表13-3,取安全系数K=6,
=0.85*80.1/6
=11.347KN>20.256/2=10.128KN
钢丝绳满足卸荷要求。
、钢丝绳吊环
抗拉强度足够满足要求,在此不另行计算。
、双排脚手架杆配件需用量
n——立杆数164根
H——搭设高度54m
h——步距1.8m
la——立杆纵距1.5m
lb——立杆横距1.0m
l——钢管长度6m
、长杆总长度
=1.1*54*(164+(1.5/1.8)*164-2*1.5/1.8)
=16890m
、小横杆数
=1.1*(54/(2*1.8)+1)*164
=2592根
、直角扣件数
=2.2*(54/1.8+1)*164
=10406个
、对接扣件数
=16890/6
=2815个
、旋转扣件数
=0.3*2782
=830个
、脚手板面积(按两层作业层考虑)
=1.1*(164-2)*1.5*1.0
=267.3m2
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- E23 脚手架 方案 计算
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