扣件式移动操作平台计算书.docx
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扣件式移动操作平台计算书
扣件式移动操作平台计算书
计算依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》T/CECS699-2020
2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
4、《钢结构设计标准》GB50017-2017
一、构造参数
平台搭设高度H(m)
4.5
平台纵向跨距la(mm)×跨数n:
900×3
平台横向跨距lb(mm)×跨数m:
900×3
立杆步距h(mm)
1500
脚手板铺设方式
平行于平台纵向
主梁与立杆连接方式
双扣件
扣件抗滑移折减系数
0.85
平台支撑次梁间距l(mm)
300
平台支撑主梁钢管类型
双钢管
是否设置支撑脚
是
支撑脚与平台纵向夹角θ(°)
135
支撑脚宽度B(mm)
1200
防护栏杆高度h1(mm)
1200
二、荷载设计
脚手架安全等级
II级
结构重要性系数γ0
1
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.167
脚手板自重标准值G1k(kN/m2)
0.35
次梁自重标准值G2k(kN/m)
0.038
施工人员及设备荷载标准值Q1k(kN/m2)
2
主梁自重标准值G3k(kN/m)
0.038
平台堆放荷载标准值Fk(kN)
0.5
非工作状态下产生的水平荷载标准值Q2k(kN/m)
0.15
工作状态下产生的水平荷载标准值Q3k(kN/m)
0.2
风荷载参数:
风荷载标准值ωk(kN/m2)
基本风压ω0(kN/m2)
省份
浙江
0.3
ωk=ω0μzμst=0.028
地区
杭州市
风荷载高度变化系数μz
地面粗糙度
C类(有密集建筑群市区)
0.65
支架顶部离建筑物地面高度(m)
10
风荷载体型系数μs
平台单榀支架μst
0.145
平台整体支架μstw
0.554
ωfk=ω0μzμstw=0.108
竖向封闭栏杆μs
1
ωmk=ω0μzμs=0.195
附图如下:
立面图(平台纵向)
立面图(平台横向)
平面图
三、材料参数
立杆钢管规格(mm×mm)
Φ48×3.5
主梁钢管类型
钢管
主梁钢管规格(mm×mm)
Φ48×3.5
次梁材料类型
钢管
次梁截面类型(mm×mm)
Φ48×3.5
脚手板类型
木脚手板
可刹脚轮承载力设计值[N](kN)
20
四、脚手板验算
脚手板承载能力确定方式
精算法
单块脚手板长度l(mm)x宽度b(mm)
1200×250
单块脚手板截面抵抗矩W(cm3)
104.167
单块脚手板截面惯性矩I(cm4)
260.417
脚手板弹性模量E(N/mm2)
9000
脚手板抗弯强度设计值[f](N/mm2)
14
脚手板抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
1.5
脚手板挠度允许值[ν](mm)
5
因脚手板两端搁置在横杆上,按简支梁计算,集中荷载按最不利位置(抗弯按跨中,抗剪按支座附近)考虑,计算简图如下图:
承载能力极限状态
q=γ0b(γGG1k+γQQ1k)=1×0.25×(1.3×0.35+1.5×2)=0.864kN/m
p=γ0γQFk/K=1×1.5×0.5/2=0.375kN
正常使用极限状态
q'=b(γGG1k+γQQ1k)=0.25×(1×0.35+1×2)=0.588kN/m
p'=γQFk/K=1×0.5/2=0.25kN
计算简图(抗弯不利)
计算简图(抗剪不利)
1、抗弯验算
Mmax=ql2/8+pl/4=0.864×(300/1000)2/8+0.375×300/1000/4=0.038kN·m
σ=Mmax/W=0.038×106/104167=0.363N/mm2≤[f]=14N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
Vmax=ql/2+p=0.864×300/1000/2+0.375=0.505kN
τ=3Vmax/(2bt)=3×0.505×103/(2×250×50)=0.061N/mm2≤[τ]=1.5N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
νmax=5q′l4/(384EI)+p′l3/(48EI)=5×0.588×3004/(384×9000×260.417×104)+0.25×103×3003/(48×9000×260.417×104)=0.009mm≤[ν]=5mm
满足要求!
4、支座反力
承载能力极限状态:
R1=ql+p=0.864×0.3+0.375=0.634kN
正常使用极限状态:
R1'=q'l+p'=0.588×0.3+0.25=0.426kN
五、次梁验算
次梁承载能力确定方式
精算法
次梁截面面积A(cm2)
4.89
次梁截面抵抗矩W(cm3)
5.08
次梁截面惯性矩I(cm4)
12.19
次梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
次梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
次梁弹性模量E(N/mm2)
206000
次梁验算方式
三等跨连续梁
承载能力极限状态:
脚手板传递给次梁的支座反力换算成线荷载为:
q1=R1/b=0.634/0.25=2.537kN/m
次梁自重设计值:
q2=γ0γGG2k=1×1.3×0.038=0.049kN/m
q=q1+q2=2.586kN/m
正常使用极限状态:
脚手板传递给次梁的支座反力换算成线荷载为:
q1'=R1'/b=0.426/0.25=1.705kN/m
次梁自重标准值:
q2'=γGG2k=1×0.038=0.038kN/m
q'=q1'+q2'=1.743kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
弯矩图(kN·m)
Mmax=0.209kN·m
σ=Mmax/W=0.209×106/5080=41.233N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=2Vmax/A=2×1.396×1000/489=5.711N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
跨中νmax=0.313mm≤[ν]=min{900/150,10}=6mm
满足要求!
4、支座反力
承载能力极限状态:
Rmax=2.56kN
正常使用极限状态:
Rmax'=1.726kN
六、主梁验算
主梁承载能力确定方式
精算法
主梁截面面积A(cm2)
4.89
主梁截面抵抗矩W(cm3)
5.08
主梁截面惯性矩I(cm4)
12.19
主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁验算方式
三等跨连续梁
承载能力极限状态:
因主梁设置为双钢管,次梁传递给单根主梁的支座反力应减半,为:
p=Rmax/2=1.28kN
主梁自重设计值:
q=γ0γGG3k=1×1.3×0.038=0.049kN/m
正常使用极限状态:
因主梁设置为双钢管,次梁传递给单根主梁的支座反力应减半,为:
p'=Rmax'/2=0.863kN
主梁自重标准值:
q'=γGG3k=1×0.038=0.038kN/m
按三等跨梁计算,计算简图如下:
1、抗弯验算
弯矩图(kN·m)
Mmax=0.311kN·m
σ=Mmax/W=0.311×106/5080=61.225N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τ=2Vmax/A=2×1.648×103/489=6.739N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
主梁变形图(mm)
跨中νmax=0.486mm≤[ν]=min{900/150,10}=6mm
满足要求!
4、支座反力
承载能力极限状态:
Rmax=4.23kN
七、扣件抗滑移验算
主梁和立杆连接方式
双扣件
双扣件抗滑承载力Rc(kN)
12
扣件抗滑移折减系数kc
0.85
由上面主梁的计算可知,主梁通过扣件传递给立杆的支座力为:
R=Rmax=4.23kN≤kcRc=0.85×12=10.2kN
满足要求!
八、倾覆力矩及立杆附加轴力计算
1、风荷载产生的倾覆力矩标准值(单排立杆)
操作平台风线荷载标准值qwk=lb×ωfk=0.9×0.108=0.097kN/m
风荷载作用在作业层栏杆上产生的水平力标准值Fwk=lb×h1×ωmk=0.9×1.2×0.195=0.211kN
操作平台脚手架计算单元在风荷载作用下的倾覆力矩标准值MTk
MTk=0.5H2qwk+HFwk=0.5×4.52×0.097+4.5×0.211=1.932kN.m
2、其他水平荷载产生的倾覆力矩标准值(单排立杆)
工作状态:
F工作=Q3klb=0.2×0.9=0.18kN
M工作=F工作H=0.18×4.5=0.81kN.m
非工作状态:
F非工作=Q2klb=0.15×0.9=0.135kN
M非工作=F非工作H=0.135×4.5=0.608kN.m
3、立杆附加轴力标准值
工作状态:
立杆由其他水平荷载造成的立杆附加轴力标准值Nwtk1,计算如下:
Nwtk1=6m×M工作/[(m+1)(m+2)B]=6×3×0.81/[(3+1)×(3+2)×2.7]=0.27kN
非工作状态:
Nwtk2=6m×M非工作/[(m+1)(m+2)B]=6×3×0.608/[(3+1)×(3+2)×2.7]=0.203kN
九、高宽比验算
架体稳定允许高宽比[Ж]
2
实际高宽比Ж=H/min[nla,mlb]=4.5×103/min[3×900,3×900]=1.667≤[Ж]=2
十、工作状态立杆验算
立杆截面类型(mm)
Φ48×3.5
立杆允许长细比[λ]
210
立杆回转半径i(cm)
1.58
立杆截面面积A(cm2)
4.89
立杆抗压、弯强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆计算长度系数μ
2.208
1、长细比验算
l0=kμh=1×2.208×1500=3312mm
λ=l0/i=3312/15.8=209.62≤[λ]=210
满足要求!
2、立杆轴力计算
工作状态操作平台最大立杆轴力(不考虑立杆附加轴力):
N1=2Rmax+γ0γGgkH=2×4.23+1×1.3×0.167×4.5=9.436kN
工作状态操作平台最大立杆轴力(考虑立杆附加轴力):
N2=2Rmax+γ0γGgkH+Nwtk1=2×4.23+1×1.3×0.167×4.5+0.27=9.706kN
3、可刹脚轮验算
N2=9.706kN≤[N]=20kN
满足要求!
4、立杆稳定性计算
立杆的计算长度:
l0=kμh=1.155×2.208×1500=3825.36mm
λ=l0/i=3825.36/15.8=242.111
查表得:
φ=0.125
架体迎风面,不考虑立杆附加轴力,考虑风荷载产生的弯曲应力
Mw=γ0γQφcωk×max[la,lb]h2/10=1×1.5×0.6×0.028×max[0.9,0.9]×1.52/10=0.005kN.m
σ=N1/(φA)+Mw/W=9.436×103/(0.125×4.89×102)+0.005×106/(5.08×103)=155.382N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
架体背风面,考虑立杆附加轴力,不考虑风荷载产生的弯曲应力
σ=N2/(φA)=9.706×103/(0.125×4.89×102)=158.795N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
5、施工过程抗倾覆验算
支撑脚作为抗倾覆保险措施,计算时不考虑。
参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》T/CECS699-2020,第5.3.13条,并考虑施工过程中的水平荷载产生的倾覆力矩,经公式推导可得
平台单排支架抗倾覆力矩:
MR=γG(nla)2×lb×[gkH/(la×lb)+G1k]/2+γGFk×(nla)/2=0.9×(3×0.9)2×0.9×[0.167×4.5/(0.9×0.9)+0.35]/2+0.9×0.5×(3×0.9)/2=4.38kN.m
平台单排支架倾覆力矩:
MT=γ0γQ(MTk+M工作)=1×1.5×(1.932+0.81)=4.113kN.m
MT=4.113kN.m≤MR=4.38kN.m
满足要求!
十一、非工作状态立杆验算
1、立杆轴力计算
非工作状态操作平台最大立杆轴力(不考虑立杆附加轴力):
N1=γ0γG(gkH+lalbG1k)=1×1.3×(0.167×4.5+0.9×0.9×0.35)=1.346kN
非工作状态操作平台最大立杆轴力(考虑立杆附加轴力):
N2=γ0γG(Nwtk2+gkH+lalbG1k)=1×1.3×(0.203+0.167×4.5+0.9×0.9×0.35)=1.609kN
2、脚轮验算
N2=1.609kN≤[N]=20kN
满足要求!
3、立杆稳定性计算
l0=kμh=1.155×2.208×1500=3825.36mm
λ=l0/i=3825.36/15.8=242.111
查表得:
φ=0.125
架体迎风面,不考虑立杆附加轴力,考虑风荷载产生的弯曲应力
Mw=γ0γQφcωk×max[la,lb]h2/10=1×1.5×0.6×0.028×max[0.9,0.9]×1.52/10=0.005kN.m
σ=N1/(φA)+Mw/W=1.346×103/(0.125×4.89×102)+0.005×106/(5.08×103)=23.017N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
架体背风面,考虑立杆附加轴力,不考虑风荷载产生的弯曲应力
σ=N2/(φA)=1.609×103/(0.125×4.89×102)=26.319N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
4、行进状态抗倾覆验算
支撑脚作为抗倾覆保险措施,计算时不考虑。
参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术标准》T/CECS699-2020,第5.3.13条,并考虑施工过程中的水平荷载产生的倾覆力矩,经公式推导可得
平台单排支架抗倾覆力矩:
MR=γG(nla)2×lb×[gkH/(la×lb)+G1k]/2+γGFk×(nla)/2=0.9×(3×0.9)2×0.9×[0.167×4.5/(0.9×0.9)+0.35]/2+0.9×0.5×(3×0.9)/2=4.38kN.m
平台单排支架倾覆力矩:
MT=γ0γQ(MTk+M非工作)=1×1.5×(1.932+0.608)=3.809kN.m
MT=3.809kN.m≤MR=4.38kN.m
满足要求!
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