双排外竹悬挑脚手架计算书.docx
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双排外竹悬挑脚手架计算书
双排外竹悬挑脚手架计算书
阳江项目工程;工程建设地点:
;属于结构;地上0层;地下0层;建筑高度:
0m;标准层层高:
0m;总建筑面积:
0平方米;总工期:
0天。
本工程由投资建设,设计,地质勘察,监理,组织施工;由担任项目经理,担任技术负责人。
本脚手架计算书依据《建筑结构荷载规范》、《施工技术》(2000年3月刊)、《建筑施工落地双排外竹脚手架技术规程》(DB22/47-2005)、本工程施工图纸、施工组织设计编制。
一、脚手架参数信息:
1、基本参数
本工程外墙双排竹脚手架的搭设高度为20m,立杆横距为1m,立杆纵(跨)距为1m,横杆步距为1.5m。
2、材料参数
搭设本脚手架所用的材料为毛竹,弹性模量E=30000kN/m2,抗压强度设计值为12kN/m2,抗弯强度设计值为66kN/m2。
小横杆平均外径为110mm,壁厚为8mm,其截面惯性矩为I=π×[1104-(110-8)4]/64=1873507.597mm4。
大横杆平均外径为110mm,壁厚为8mm,其截面惯性矩为I=π×[1104-(110-8)4]/64=1873507.597mm4。
立杆平均外径为110mm,壁厚为12mm,其截面惯性矩为I=π×[1104-(110-12)4]/64=2659219.906mm4。
所用的脚手板为竹笆片脚手板,其自重为0.3kN/m2,安全网自重为0.01kN/m2。
支撑平台宽为2000mm,厚为200mm,抗弯强度设计值为205N/mm2,弹性模量为206000N/mm2。
二、小横杆验算:
小横杆按照单跨简支梁进行计算
1、小横杆的荷载计算
作用在小横杆上的荷载包括施工荷载为1kN/mm2,转化为作用在小横杆上的线荷载为q1=1×1/(2+1)=0.333kN/m;
脚手板荷载,q2=0.3×1/(2+1)=0.1kN/m。
所以,作用在小横杆上的荷载为q小=1.4×q1+1.2×q2=0.587kN/m。
2、小横杆抗弯强度验算
小横杆的最大弯矩为,M=0.587×12/8=0.073kN·m
最大弯矩处竹子的截面抵抗矩为:
W=π×[1104-(110-8)4]/(32×110)=34063.774mm3。
小横杆实际受弯应力为:
σ=M/W=0.073×106/34063.774=2.153N/mm2
竹子抗弯强度为fm=66N/mm2≥σ=2.153N/mm2。
所以安全。
3、小横杆挠度计算
受弯构件允许挠度控制值为:
[ν]=1000/200=5mm
小横杆的挠度为:
ν=5qlb4/384EI
ν=5×0.587×10004/(384×30000×1873507.597)=0.136mm
ν≤[ν]
所以,其挠度满足要求。
三、大横杆验算:
1、大横杆荷载计算
大横杆承受小横杆传递的集中荷载和本身的自重荷载以及外部的安全网传递的荷载。
小横杆传递在大横杆上的集中力为:
Q=q·lb/2=0.587×1/2=0.293kN
因为外侧大横杆要承受安全网的重量,所以外侧大横杆的受力最大。
取外侧大横杆进行计算。
安全网传递荷载为q3=0.01×1.5=0.015kN/m
所以作用在大横杆上的均布荷载为:
q大=1.2×(0.015+0.025)=0.048kN/m
2、大横杆的弯矩计算
大横杆的最大弯矩为:
M=0.048×12/8+0.293×1/3=0.104kN·m
支座反力为R1=0.048×1/2+0.293=0.317kN
最大弯矩处竹子的截面抵抗矩为:
W=π×[1104-(110-8)4]/(32×110)=34063.774mm3。
大横杆实际受弯应力为:
σ=M/W=0.104×106/34063.774=3.047N/mm2
竹子抗弯强度为fm=66N/mm2≥σ=3.047N/mm2。
所以安全。
3、大横杆挠度计算
受弯构件允许挠度控制值为:
[ν]=1000/200=5mm
大横杆的挠度为ν=5qla4/384EI+23Qla3/648EI
ν=5×0.048×10004/(384×30000×1873507.597)+23×0.293×103×10003/(648×30000×1873507.597)=0.196mm
ν≤[ν]
所以,其挠度满足要求。
四、立杆强度和稳定性验算:
单根立杆的平均截面面积为:
A=π×[1102-(110-12)2]/4=1960.354mm2
1、强度计算
外侧立杆承受的荷载最大,所以取外侧立杆的稳定性进行验算,作用在外侧立杆上的荷载包括:
1)、立杆的自重标准值。
本工程脚手架搭设高度为20m,竹子自重为0.025kN/m,
所以立杆自重N1=0.025×20=0.5kN;
2)、脚手板自重标准值:
N2=0.3×1×1×6/2=0.9kN
3)、小横杆自重标准值:
N3=0.025×1×(2+1)×(14+1)=1.125kN
4)、大横杆自重标准值:
N4=0.025×1×3×(14+1)=1.125kN
5)、安全网自重标准值:
N5=0.01×1×20=0.2kN
6)、施工荷载标准值:
N6=1×1×1=1kN
所以作用在最底部立杆的荷载设计值为:
N=1.2×(N1+N2+N3+N4+N5)+1.4×N6=1.2×(0.5+0.9+1.125+1.125+0.2)+1.4×1=6.02kN
每根立杆承受的压应力为:
σ=N/A=6.02×103/1960.354=3.071N/mm2
竹子抗压强度为为fc=12N/mm2≥σ=3.071N/mm2。
所以竹子的抗压强度满足要求。
2、架体整体稳定性验算
竹脚手架整体稳定性承载力满足以下公式:
σ=N/A≤[σbk]=σbk/K=π2EI/(3A(μhw)2)
其中[σbk]--换算成单杆的临界力容许值(kN/m2)
μ--换算成单杆的计算长度系数,查表得μ=1.034
hw--连墙件的竖向间距(m)
K--安全系数,取为3
将数据代入上面的公式,得到:
[σbk]=π2×30000×2659219.906/(3×1960.354×(1.034×3000)2)=13.913N/mm2
σ=3.071N/mm2≤[σbk]=13.913N/mm2
所以竹脚手架的整体稳定性满足要求。
五、支撑平台验算:
支撑平台截面惯性矩I为:
I=200×20×20×20/12=13333333.333cm4;
支撑平台按照三跨连续梁计算:
支撑平台计算简图
剪力图(kN)
弯矩图(kN·m)
变形图(mm)
支座力:
R=13.322kN;
最大弯矩:
Mmax=2.565kN·m;
最大变形:
νmax=4.967mm;
最大应力:
σ=Mmax/W=2.565×106/(13333333.333×104)=0N·mm2;
支撑平台的最大应力计算值0N/mm2小于支撑平台抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!
支撑平台最大容许挠度:
[ν]=l/250=2000/250=8mm;
支撑平台最大挠度8mm小于最大容许挠度4.967mm,满足要求!
六、悬挑梁验算:
1.悬挑梁的受力计算
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。
悬臂部分受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
本方案中,脚手架排距为1000mm,内排脚手架距离墙体250mm,支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I=1272.7cm4,截面抵抗矩W=141.4cm3,截面积A=25.69cm2。
受脚手架集中荷载N=13.322kN;
水平钢梁自重荷载q=1.2×20.17/100=0.242kN/m;
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)
悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为:
R[1]=16.262kN;
R[2]=11.675kN;
R[3]=-0.446kN。
最大弯矩Mmax=1.763kN·m;
最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.763×106/(1.05×141400)+8.87×103/2569=15.325N/mm2;
水平支撑梁的最大应力计算值15.325N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!
2.悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用18a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)=570×10.5×68×235/(4000×180×235)=0.57
经过计算得到最大应力σ=1.763×106/(0.57×141400)=22.055N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算σ=22.055小于[f]=215N/mm2,满足要求!
七、拉绳的受力计算
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
RAH=ΣRUicosθi
其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为:
RU1=17.304kN;
八、拉绳的强度计算
钢丝拉绳(支杆)的内力计算
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算,为
RU=17.304kN
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1850MPa,直径15mm。
[Fg]=aFg/K
其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN),查表得Fg=157.5KN;
α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8。
α=0.82;
K--钢丝绳使用安全系数。
K=6。
得到:
[Fg]=21.525KN>Ru=17.304KN。
经计算,选此型号钢丝绳能够满足要求。
钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N,为
N=RU=17.304kN
钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为
σ=N/A≤[f]
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2;
所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(17304×4/(3.142×50×2))1/2=14.8mm;
实际拉环选用直径D=16mm的HPB235的钢筋制作即可。
九、锚固段与楼板连接的计算
1.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下
锚固深度计算公式:
h≥N/πd[fb]
其中N--锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力,N=0.446kN;
d--楼板螺栓的直径,d=20mm;
[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度,计算中取1.27N/mm2;
[f]--钢材强度设计值,取215N/mm2;
h--楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度,经过计算得到h要大于
446/(3.142×20×1.27)=5.589mm。
螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×3.14×202×215×10-3=67.51kN
螺栓的轴向拉力N=0.446kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=67.51kN,满足要求!
2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,混凝土局部承压计算如下
混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:
N≤(b2-πd2/4)fcc
其中N--锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向压力,N=11.675kN;
d--楼板螺栓的直径,d=20mm;
b--楼板内的螺栓锚板边长,b=5×d=100mm;
fcc--混凝土的局部挤压强度设计值,计算中取0.95fc=11.9N/mm2;
(b2-πd2/4)fcc=(1002-3.142×202/4)×11.9/1000=115.262kN>N=11.675kN
经过计算得到公式右边等于115.26kN,大于锚固力N=11.68kN,楼板混凝土局部承压计算满足要求!
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