型钢悬挑脚手架盘扣式计算书.docx
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型钢悬挑脚手架盘扣式计算书.docx
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型钢悬挑脚手架盘扣式计算书
型钢悬挑脚手架(盘扣式)计算书
计算依据
1、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016
2、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010
3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
4、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
5、《钢结构设计规范》GB50017-2003
6、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
架体验算
一、脚手架参数
脚手架安全等级
二级
结构重要性系数γ0
1
脚手架架体高度H(m)
13.4
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
25
立杆纵向间距la(m)
1.5
立杆横向间距lb(m)
0.9
立杆步距h(m)
1.5
脚手架总步数n
8
顶部防护栏杆高h1(m)
1.2
纵横向扫地杆距立杆底距离h2(mm)
200
内立杆离建筑物距离a(mm)
400
二、荷载设计
脚手板类型
冲压钢脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.35
脚手板铺设方式
3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
竹串片脚手板挡板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
3步1设
结构脚手架作业层数njj
1
结构脚手架荷载标准值Qkjj(kN/m2)
3
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、立杆稳定性)
基本风压ω0(kN/m2)
0.25
0.454,0.292
风荷载高度变化系数μz(连墙件、立杆稳定性)
1.817,1.17
风荷载体型系数μs
1
搭设示意图
盘扣式脚手架剖面图
盘扣式脚手架立面图
盘扣式脚手架平面图
三、横向横杆验算
横向横杆钢管类型
A-SG-1500
横向横杆自重Gkhg(kN)
0.05
单跨间横杆根数njg
2
间横杆钢管类型
B-SG-1500
间横杆自重Gkjg(kN)
0.043
纵向横杆钢管类型
B-SG-1500
纵向横杆自重Gkzg(kN)
0.043
横向横杆抗弯强度设计值(f)(N/mm2)
205
横向横杆截面惯性矩I(mm4)
92800
横向横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横向横杆截面抵抗矩W(mm3)
3860
承载力使用极限状态
q=1.2×(Gkhg/lb+Gkjb×la/(njg+1))+1.4×Qkjj×la/(njg+1)=1.2×(0.050/0.9+0.35×1.5/(2+1))+1.4×3.0×1.5/(2+1)=2.377kN/m
正常使用极限状态
q'=(Gkhg/lb+Gkjb×la/(njg+1))=(0.050/0.9+0.35×1.5/(2+1))=0.231kN/m
计算简图如下
1、抗弯验算
Mmax=qlb2/8=2.377×0.92/8=0.241kN·m
σ=γ0Mmax/W=1×0.241×106/3860=62.34N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
2、挠度验算
Vmax=5q'lb4/(384EI)=5×0.231×9004/(384×206000×92800)=0.10mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[900/150,10]=6mm
满足要求。
3、支座反力计算
承载力使用极限状态
R1=R2=qlb/2=2.377×0.9/2=1.069kN
正常使用极限状态
R1'=R2'=q'lb/2=0.231×0.9/2=0.104kN
四、间横杆验算
单跨间横杆根数njg
2
间横杆钢管类型
B-SG-1500
间横杆自重Gkjg(kN)
0.043
间横杆抗弯强度设计值(f)(N/mm2)
205
间横杆截面惯性矩I(mm4)
60700
间横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
间横杆截面抵抗矩W(mm3)
2890
承载力使用极限状态
q=1.2×(Gkjg/lb+Gkjb×la/(njg+1))+1.4×Qkjj×la/(njg+1)=1.2×(0.043/0.9+0.35×1.5/(2+1))+1.4×3.0×1.5/(2+1)=2.367kN/m
正常使用极限状态
q'=(Gkjg/lb+Gkjb×la/(njg+1))=(0.043/0.9+0.35×1.5/(2+1))=0.223kN/m
计算简图如下
1、抗弯验算
Mmax=qlb2/8=2.367×0.92/8=0.240kN·m
σ=γ0Mmax/W=1×0.240×106/2890=82.94N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
2、挠度验算
Vmax=5q'lb4/(384EI)=5×0.223×9004/(384×206000×60700)=0.15mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[900/150,10]=6mm
满足要求。
3、支座反力计算
承载力使用极限状态
R3=R4=qlb/2=2.367×0.9/2=1.065kN
正常使用极限状态
R3'=R4'=q'lb/2=0.223×0.9/2=0.100kN
五、纵向横杆验算
纵向横杆钢管类型
B-SG-1500
纵向横杆自重Gkzg(kN)
0.043
单跨间横杆根数njg
2
纵向横杆抗弯强度设计值(f)(N/mm2)
205
纵向横杆截面惯性矩I(mm4)
60700
纵向横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
纵向横杆截面抵抗矩W(mm3)
2890
承载力使用极限状态
由上节可知F1=R3=1.065kN/m
q=1.2×Gkzg/la=1.2×0.043/1.5=0.034kN/m
正常使用极限状态
F1'=R3'=0.100kN/m
q=Gkzg/la=0.043/1.5=0.029kN/m
计算简图如下
1、抗弯验算
σ=γ0Mmax/W=1×0.542×106/2890=187.6N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求。
2、挠度验算
Vmax=1.111mm≤[v]=min[la/150,10]=min[1500/150,10]=10
满足要求。
3、支座反力验算
R端部=1.091kN
4、盘扣节点连接盘的抗剪承载力验算
FR=γ0(2R端部+R1)=1×(2×1.091+1.069)=3.3kN≤[Qb]=40kN
满足要求。
六、荷载计算
立杆钢管类型
A-LG-1500(Φ60X3.2X1500)
立杆自重Gk1(kN)
0.096
单立杆静荷载计算
1、结构自重标准值NG1k
(1)、立杆的自重标准值NG1k1
外立杆:
NG1k1=H×Gk1/1.5=13.4×0.096/1.5=0.858kN
内立杆:
NG1k1=0.858kN
(2)、纵向横杆的自重标准值NG1k2
外立杆:
NG1k2=Gkzg×(n+1)=0.043×(8+1)=0.387kN
内立杆:
NG1k2=0.387kN
(3)、横向横杆的自重标准值NG1k3
外立杆:
NG1k3=Gkhg×(n+1)/2=0.050×(8+1)/2=0.225kN
内立杆:
NG1k3=0.225kN
(4)、间横杆的自重标准值NG1k6
外立杆:
NG1k6=(n+1)×njg×Gkjg/2=(8+1)×2×0.043/2=0.387kN
内立杆:
NG1k6=0.387kN
结构自重标准值NG1k总计
外立杆:
NG1k=NG1k1+NG1k2+NG1k3+NG1k6=0.858+0.387+0.225+0.387=1.857kN
内立杆:
NG1k=NG1k1+NG1k2+NG1k3+NG1k6=0.858+0.387+0.23+0.387=1.857kN
2、构配件自重标准值NG2k
(1)、脚手板的自重标准值NG2k1
外立杆:
NG2k1=(n+1)×la×lb×Gkjb×1/3/2=(8+1)×1.5×0.9×0.350×1/3/2=0.709kN
1/3表示脚手板3步1设
内立杆:
NG2k1=0.709kN
(2)、栏杆挡脚板的自重标准值NG2k2
外立杆:
NG2k2=(n+1)×la×Gkdb×1/3=(8+1)×1.5×0.17×1/3=0.765kN
1/3表示挡脚板3步1设
(3)、围护材料的自重标准值NG2k3
外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×13.4=0.201kN
构配件自重标准值NG2k总计
外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.709+0.765+0.201=1.675kN
内立杆:
NG2k=NG2k1=0.709kN
单立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×lb×(njj×Qkjj)/2=1.5×0.9×(1×3)/2=2.02kN
内立杆:
NQ1k=2.02kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力:
外立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k=1.2×(1.857+1.675)+1.4×2.02=7.073kN
内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k=1.2×(1.857+0.709)+1.4×2.02=5.913kN
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
6
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(m)
卸荷段净高(m)
钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)
第一个吊点与上吊点的水平距离HS(mm)
第二个吊点与上吊点的水平距离HS(mm)
卸荷点水平间距HL(m)
1
3
10.4
3
150
1050
4.5
盘扣式脚手架钢丝绳卸荷图
第1次卸荷验算
α1=arctanls/150=arctan3000/150=87.138°
α1=arctanls/1050=arctan3000/1050=70.71°
钢丝绳竖向分力标准值,不均匀系数KX取1.5
由于脚手架所使用的钢丝绳应采用荷载标准值按容许应力法进行设计计算,计算钢丝绳竖向分力标准值时,立杆所受力按上面计算取标准值。
P1=KX×N×4.50/la×10.4/H=1.5×4.590×4.50/1.5×10.4/13.4=16.032kN
P2=KX×N×4.50/la×10.4/H=1.5×5.556×4.50/1.5×10.4/13.4=19.406kN
钢丝绳轴向拉力标准值
T1=P1/sinα1=16.032/sin1.52=16.052kN
T2=P2/sinα2=19.406/sin1.23=20.560kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力标准值[Fg]=max[T1,T2]=20.560kN
Pg=k×[Fg]/α=6×20.560/0.85=145.130kN
钢丝绳最小直径dmin=(145.130/0.5)1/2=17.037mm
吊环最小直径dmin=(2A/π)1/2=(2[Fg]/([f]π))1/2=(2×20.560/(65π))1/2=0.449mm
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17.037mm,必须拉紧至20.560kN,吊环最小直径为0.449mm。
八、立杆稳定性验算
立杆钢管类型
A-LG-1500(Φ60X3.2X1500)
立杆自重Gkl(kN)
0.096
立杆截面抵抗矩W(mm3)
7700
立杆截面回转半径i(mm)
20.1
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
300
立杆截面面积A(mm2)
571
连墙件布置方式
两步两跨
立杆计算长度系数μ
1.45
1、立杆长细比验算
l0=μ×h=1.45×1.5=2.175m
长细比λ=l0/i=2.175×1000/20.1=108.209≤210
查表得,φ=0.418
满足要求
2、立杆稳定性验算
Mwd=φwγQMwk=φwγQ(0.05ζ1wklaH12)=0.6×1.4×(0.05×0.6×0.292×1.5×32)=0.099kN·m
立杆的轴心压力标准值N'=((NG1k+NG2k))(h10+6.00)/H=((1.857+1.675))(3.00+6.00)/13.40=2.372kN
立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)×(h10+6.00)/H=(1.2×(1.857+1.675)+1.4×2.025)×(3.00+6.00)/13.40=4.750kN
σ=γ0[N/(φA)+Mwd/W]=1×[4750.27/(0.418×571.00)+0.099×106/7700]=32.803N/mm2≤[f]=300N/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
扣件连接
连墙件计算长度l(mm)
600
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Ф48×3
连墙件截面面积Ac(mm2)
424
连墙件截面回转半径i(mm)
15.9
连墙件抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
扣件抗滑移折减系数
0.85
扣件连接方式
双扣件
Nlw=1.4×ωk×Ll×Hl=1.4ωk2h2la=1.4×0.45×2×1.5×2×1.5=5.72kN
长细比λ=l0/i=600/15.9=37.736,查《规范》JGJ231-2010表D得,φ=0.896
连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0,取3kN。
(Nlw+N0)/(φAc)=(5.72+3)×103/(0.896×424)=22.953N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205=174.25N/mm2
满足要求!
扣件抗滑承载力验算:
Nlw+N0=5.72+3=8.72kN≤0.85×12=10.2kN
满足要求!
悬挑梁验算
一、基本参数
主梁离地高度(m)
15
悬挑方式
联梁悬挑
主梁间距(mm)
3000
主梁间距相当于几倍立杆间距(倍数)nb
2
主梁与建筑物连接方式
预埋
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
1400
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm)
50
梁/楼板混凝土强度等级
C30
二、荷载布置参数
支撑点号
支撑方式
距主梁外锚固点水平距离(mm)
支撑件上下固定点的垂直距离L1(mm)
支撑件上下固定点的水平距离L2(mm)
是否参与计算
1
上拉
1150
3300
1050
是
作用点号
各排立杆传至梁上荷载标准值F'(kN)
各排立杆传至梁上荷载设计值F(kN)
各排立杆距主梁外锚固点水平距离(mm)
主梁间距la(mm)
1
2.372
4.75
450
3000
2
2.372
4.75
1350
3000
附图如下:
平面图
立面图
三、联梁验算
联梁材料类型
工字钢
联梁合并根数nl
1
联梁材料规格
16号工字钢
联梁截面积A(cm2)
26.1
联梁截面惯性矩Ix(cm4)
1130
联梁截面抵抗矩Wx(cm3)
141
联梁自重标准值gk(kN/m)
0.205
联梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
215
联梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
联梁弹性模量E(N/mm2)
206000
联梁计算模型
二等跨连续梁
荷载标准值:
q'=gk=0.205=0.205kN/m
第1排:
F'1=F1'/nl=2.372/1=2.372kN
第2排:
F'2=F2'/nl=2.372/1=2.372kN
F'=max[F'1,F'2]=2.372kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.246kN/m
第1排:
F1=F1/nl=4.75/1=4.75kN
第2排:
F2=F2/nl=4.75/1=4.75kN
F=max[F1,F2]=4.75kN
计算简图如下:
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=γ0Mmax/W=1×2.949×106/141000=20.912N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=γ0Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=1×3.727×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=4.404N/mm2
τmax=4.404N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=0.295mm≤[ν]=la/250=3000/250=12mm
符合要求!
4、支座反力计算
正常使用受力状态下:
第1排:
R'1max=6.402kN
第2排:
R'2max=6.402kN
极限受力状态下:
第1排:
R1max=12.204kN
第2排:
R2max=12.204kN
四、主梁验算
主梁材料类型
工字钢
主梁合并根数nz
1
主梁材料规格
18号工字钢
主梁截面积A(cm2)
30.6
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
1660
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
185
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.241
主梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
215
主梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
125
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
主梁允许挠度[ν](mm)
1/250
荷载标准值:
q'=gk=0.241=0.241kN/m
第1排:
F'1=nl×R'1max/nz=1×6.402/1=6.402kN
第2排:
F'2=nl×R'2max/nz=1×6.402/1=6.402kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.241=0.289kN/m
第1排:
F1=nl×R1max/nz=1×12.204/1=12.204kN
第2排:
F2=nl×R2max/nz=1×12.204/1=12.204kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=γ0Mmax/W=1×2.45×106/185000=13.243N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=γ0Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=1×12.277×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=12.012N/mm2
τmax=12.012N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=0.019mm≤[ν]=2×lx/250=2×1400/250=11.2mm
符合要求!
4、支座反力计算
设计值:
R1=6.783kN,R2=18.031kN
标准值:
R'1=3.618kN,R'2=9.522kN
五、上拉杆件验算
钢丝绳型号
6×19
钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)
1550
钢丝绳直径(mm)
14
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]
3
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
10
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
170
主梁拉环直径d(mm)
20
焊缝厚度he(mm)
10
焊缝长度lw(mm)
100
角焊缝强度设计值ffw(N/mm2)
160
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法
上拉杆件角度计算:
α1=arctanL1/L2=arctan(3300/1050)=72.35°
上拉杆件支座力:
标准值:
R'S1=nzR'2=1×9.522=9.522kN
设计值:
RS1=nzR2=1×18.031=18.031kN
主梁轴向力设计值:
NSZ1=RS1/tanα1=18.031/tan72.35°=5.737kN
上拉杆件轴向力:
标准值:
N'S1=R'S1/sinα1=9.522/sin72.35°=9.993kN
设计值:
NS1=γ0RS1/sinα1=1×18.031/sin72.35°=18.922kN
上拉杆件的最大轴向拉力标准值:
N'S=max[N'S1...N'Si]=9.993kN
上拉杆件的最大轴向拉力设计值:
NS=max[NS1...NSi]=18.922kN
钢丝绳:
由于脚手架所使用的钢丝绳应采用荷载标准值按容许应力法进行设计计算
查(《建筑施工计算手册》江正荣著2001年7月第一版)表13-4、13-5、13-6得,钢丝绳破断拉力总和:
Fg=112kN
[Fg]=α×Fg/k=0.85×112/9=10.578kN≥N'S=9.993kN
符合要求!
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×10.578/(2×15.19)=1个≤[n]=3个
符合要求!
花篮螺栓验算:
σ=[Fg]/(π×de2/4)=10.578×103/(π×102/4)=134.68N/mm2≤[ft]=170N/mm2
符合要求!
拉环验算:
σ=[Fg]/(2A)=2[Fg]/πd2=2×10.578×103/(π×202)=16.835N/mm2≤[f]=65N/mm2
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
符合要求!
拉环详图(主梁为工字钢)
角焊缝验算:
σf=NS/(he×lw)=18.922×103/(10×100)=18.922N/mm2≤βfffw=1.22×160=195.2N/mm2
正面角焊缝的强度设计值增大系数βf=1.22
符合要求!
六、悬挑主梁整体稳定性验算
主梁轴向力:
N=|[(-(-NSZ1))]|/nz=|[(
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