扣件式脚手架计算书.docx
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扣件式脚手架计算书
扣件式脚手架计算书
计算依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
4、《钢结构设计规范》GB50017-2003
一、脚手架参数
脚手架设计类型
结构脚手架,装修脚手架
脚手板设计荷载(kN/m2)
3,2
同时施工作业层数
1,1
卸荷设置
有
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Φ48.3×3.6
脚手架架体高度H(m)
27.15
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
56
立杆步距h(m)
1.8
立杆纵距或跨距la(m)
1
立杆横距lb(m)
0.8
内立杆离建筑物距离a(m)
0.2
双立杆计算方法
按双立杆受力设计
双立杆计算高度H1(m)
10
双立杆受力不均匀系数KS
0.6
二、荷载设计
脚手板类型
竹串片脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.35
脚手板铺设方式
2步1设
密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m2)
0.01
挡脚板类型
竹串片挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.14
挡脚板铺设方式
2步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.129
横向斜撑布置方式
5跨1设
结构脚手架作业层数njj
1
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)
3
装修脚手架作业层数nzj
1
装修脚手架荷载标准值Gkzj(kN/m2)
2
地区
浙江杭州市
安全网设置
半封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
风荷载体型系数μs
1.254
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆、双立杆稳定性)
1.06,0.796,0.65
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆、双立杆稳定性)
0.399,0.299,0.245
计算简图:
立面图
侧面图
三、纵向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
纵向水平杆在上
横向水平杆上纵向水平杆根数n
2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
127100
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.04+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.04+0.35×0.8/(2+1))+1.4×3×0.8/(2+1)=1.28kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.04+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.04+0.35×0.8/(2+1))+3×0.8/(2+1)=0.933kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.1×1.28×12=0.128kN·m
σ=Mmax/W=0.128×106/5260=24.328N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.933×10004/(100×206000×127100)=0.241mm
νmax=0.241mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1000/150,10]=6.667mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=1.1qla=1.1×1.28×1=1.408kN
正常使用极限状态
Rmax'=1.1q'la=1.1×0.933×1=1.026kN
四、横向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.408kN
q=1.2×0.04=0.048kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=1.026kN
q'=0.04kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.379×106/5260=72.04N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=0.72mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[800/150,10]=5.333mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=1.427kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数
0.85
扣件抗滑承载力验算:
纵向水平杆:
Rmax=1.408/2=0.704kN≤Rc=0.85×8=6.8kN
横向水平杆:
Rmax=1.427kN≤Rc=0.85×8=6.8kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架架体高度H
27.15
双立杆计算高度H1
10
脚手架钢管类型
Φ48.3×3.6
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.129
立杆静荷载计算
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆:
NG1k=(gk+la×n/2×0.04/h)×(H-H1)=(0.129+1×2/2×0.04/1.8)×(27.15-10)=2.591kN
单内立杆:
NG1k=2.591kN
双外立杆:
NG1k=(gk+0.04+la×n/2×0.04/h)×H1=(0.129+0.04+1×2/2×0.04/1.8)×10=1.908kN
双内立杆:
NGS1k=1.908kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=((H-H1)/h+1)×la×lb×Gkjb×1/2/2=((27.15-10)/1.8+1)×1×0.8×0.35×1/2/2=0.737kN
1/2表示脚手板2步1设
单内立杆:
NG2k1=0.737kN
双外立杆:
NGS2k1=H1/h×la×lb×Gkjb×1/2/2=10/1.8×1×0.8×0.35×1/2/2=0.389kN
1/2表示脚手板2步1设
双内立杆:
NGS2k1=0.389kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=((H-H1)/h+1)×la×Gkdb×1/2=((27.15-10)/1.8+1)×1×0.14×1/2=0.737kN
1/2表示挡脚板2步1设
双外立杆:
NGS2k2=H1/h×la×Gkdb×1/2=10/1.8×1×0.14×1/2=0.389kN
1/2表示挡脚板2步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×(H-H1)=0.01×1×(27.15-10)=0.171kN
双外立杆:
NGS2k3=Gkmw×la×H1=0.01×1×10=0.1kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.737+0.737+0.171=1.645kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=0.737kN
双外立杆:
NGS2k=NGS2k1+NGS2k2+NGS2k3=0.389+0.389+0.1=0.878kN
双内立杆:
NGS2k=NGS2k1=0.389kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj+nzj×Gkzj)/2=1×0.8×(1×3+1×2)/2=2kN
内立杆:
NQ1k=2kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力:
单外立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.591+1.645)+0.9×1.4×2=7.603kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.591+0.737)+0.9×1.4×2=6.513kN
双外立杆:
Ns=1.2×(NGS1k+NGS2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(1.908+0.878)+0.9×1.4×2=5.862kN
双内立杆:
Ns=1.2×(NGS1k+NGS2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(1.908+0.389)+0.9×1.4×2=5.276kN
七、钢丝绳卸荷计算
钢丝绳不均匀系数α
0.85
钢丝绳安全系数k
9
钢丝绳绳夹型式
马鞍式
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
15.19
钢丝绳绳夹数量[n]
5
吊环设置
共用
卸荷系数Kf
0.8
上部增加荷载高度(m)
6
脚手架卸荷次数N
1
第N次卸荷
卸荷点位置高度hx(m)
卸荷点净高hj(m)
钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)
上吊点距内立杆下吊点的水平距离HS(mm)
上吊点距外立杆下吊点的水平距离HS(mm)
卸荷点水平间距HL(m)
1
27
21
3
200
1100
3
钢丝绳卸荷
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法(共用)
第1次卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(3000/200)=86.186°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(3000/1100)=69.864°
钢丝绳竖向分力,不均匀系数KX取1.5
P1=Kf×KX×N×hj(n+1)/(H-H1)×HL/la=0.8×1.5×6.513×21/(27.15-10)×3/1=28.711kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/(H-H1)×HL/la=0.8×1.5×7.603×21/(27.15-10)×3/1=33.516kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=28.711/sin86.186°=28.774kN
T2=P2/sinα2=33.516/sin69.864°=35.698kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=35.698kN
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×35.698/(2×15.19)=2个≤[n]=5个
满足要求!
Pg=k×[Fg]/α=9×35.698/0.85=377.98kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(377.98/0.5)1/2=27.495mm
吊环最小直径dmin=(4A/π)1/2=(4×[Fg]/([f]π))1/2=4×35.698×103/(65π))1/2=27mm
注:
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》9.7.6每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
第1次卸荷钢丝绳最小直径27.495mm,必须拉紧至35.698kN,吊环最小直径为27mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
27.15
双立杆计算高度H1
10
双立杆受力不均匀系数KS
0.6
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
立杆截面回转半径i(mm)
15.9
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
506
连墙件布置方式
两步两跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m
长细比λ=l0/i=2.7×103/15.9=169.811≤210
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.118m
长细比λ=l0/i=3.118×103/15.9=196.132
查《规范》表A得,φ=0.188
满足要求!
2、立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k)×(hx1-H1+(1-Kf)×(H-hx1-hj顶)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/(H-H1)=(1.2×(2.591+1.645)+1.4×2)×(27-10+(1-0.8)×(27.15-27-21)+max[6,(1-0.8)×21])/(27.15-10)=8.655kN
双立杆的轴心压力设计值NS=1.2×(NGS1k+NGS2k)+N=1.2×(1.908+0.878)+8.655=11.998kN
σ=N/(φA)=8655.421/(0.188×506)=90.987N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
σ=KSNS/(φA)=0.6×11997.821/(0.188×506)=75.674N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
组合风荷载作用
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k)×(hx1-H1+(1-Kf)×(H-hx1-hj顶)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/(H-H1)=(1.2×(2.591+1.645)+0.9×1.4×2)×(27-10+(1-0.8)×(27.15-27-21)+max[6,(1-0.8)×21])/(27.15-10)=8.348kN
双立杆的轴心压力设计值NS=1.2×(NGS1k+NGS2k)+N=1.2×(1.908+0.878)+8.348=11.69kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.299×1×1.82/10=0.122kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=8347.992/(0.188×506)+122063.76/5260=110.961N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
Mws=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.245×1×1.82/10=0.1kN·m
σ=KS(NS/(φA)+Mw/W)=0.6×(11690.392/(0.188×506)+100018.8/5260)=85.144N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
九、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步两跨
连墙件连接方式
焊接连接
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)
3
连墙件计算长度l0(mm)
600
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Ф48×3.5
连墙件截面面积Ac(mm2)
489
连墙件截面回转半径i(mm)
158
连墙件抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
对接焊缝的抗拉、抗压强度[ft](N/mm2)
185
Nlw=1.4×ωk×2×h×2×la=1.4×0.399×2×1.8×2×1=4.022kN
长细比λ=l0/i=600/158=3.797,查《规范》表A.0.6得,φ=0.992
(Nlw+N0)/(φAc)=(4.022+3)×103/(0.992×489)=14.476N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205N/mm2=174.25N/mm2
满足要求!
对接焊缝强度验算:
连墙件的周长lw=πd=3.142×48=150.796mm;
连墙件钢管的厚度t=3.5mm;
σ=(Nlw+N0)/(lwt)=(4.022+3)×103/(150.796×3.6)=13.305N/mm2≤ft=185N/mm2
满足要求!
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