完整版脚手架计算.docx
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完整版脚手架计算
落地式脚手架的计算
一、概况:
本工程落地式脚手架搭设从室外地坪(建筑标高为-3.57m)至三层顶(建筑标高为8.430m),搭设高度12米。
一、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
5、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
6、《建筑施工手册》第五版
二、脚手架总参数
架体搭设基本参数
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3
脚手架架体高度H(m)
12
水平杆步距h(m)
1.2
立杆纵(跨)距la(m)
1.2
立杆横距lb(m)
1
内立杆距建筑距离
0.3
横向水平杆悬挑长度
0.15
纵横向水平杆布置方式
横向水平杆在上
纵杆上横杆根数n
2
连墙件布置方式
两步两跨
连墙件连接形式
扣件连接
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Ф48×3
扣件连接的连接种类
双扣件
连墙件与结构墙体连接承载力(kN)
80
连墙件计算长度a(m)
0.3
荷载参数
脚手板类型
竹笆片脚手板
挡脚板的类型
木挡脚板
脚手板铺设层数每隔(x)一设
每2步设置一层
密目安全网自重标准值(kN/m^2)
0.01
实际脚手板铺设层数
3
装修脚手架施工层数
/
结构脚手架施工层数
1
横向斜撑每隔(x)跨设置
5
架体顶部风压高度变化系数
0.65
架体底部风压高度变化系数
0.65
风荷载体型系数
1.278
脚手架搭设地区
许昌市(市)
脚手板自重标准值(kN/m^2)
0.1
地基参数
基础类型
地基
地基承载力特征值
150
垫板底面积A(m2)
0.25
地基土类型
粉土
(图1)落地式脚手架剖面图
三、横向水平杆验算
横向水平杆内力及挠度按简支梁验算,支座反力按有悬挑的简支梁计算。
承载能力极限状态
q=1.2×(g+gK1×la/(n+1))+1.4×QK×la/(n+1)=1.2×(0.033+0.1×1.2/(2+1))+1.4×3×1.2/(2+1)=1.768kN/m
正常使用极限状态
qK=g+gK1×la/(n+1)+QK×la/(n+1)=0.033+0.1×1.2/(2+1)+3×1.2/(2+1)=1.273kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
(图2)承载能力极限状态受力简图
(图3)弯矩图
Mmax=0.211kN·m
σ=Mmax/W=0.211×106/4490=47.029N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求
2、挠度验算
计算简图如下:
(图4)正常使用极限状态受力简图
(图5)挠度图
νmax=0.706mm≤[ν]=min[lb/150,10]=6.667mm
满足要求
3、支座反力计算
承载能力极限状态
V=1.169kN
正常使用极限状态
VK=0.842kN
四、纵向水平杆验算
根据规范要求,纵向水平杆按三跨连续梁计算,且选择最不利的活荷载布置。
由上节可知F=V,FK=VK
q=1.2×0.033=0.04kN/m
qK=g=0.033kN/m
1、抗弯验算
Fqk=0.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=0.5×3×1.2/(2+1)×1×(1+0.15/1)2=0.793kN/m
Fq=1.40.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=1.4×0.5×3×1.2/(2+1)×1×(1+0.15/1)2=1.111kN/m
简图如下:
(图6)承载能力极限状态受力简图
(图7)弯矩图
Mmax=0.439kN·m
σ=Mmax/W=0.439×106/4490=97.795N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求
2、挠度验算
(图8)正常使用极限状态受力简图
(图9)挠度图
νmax=1.778mm≤[ν]=min[la/150,10]=8mm
满足要求
3、支座反力计算
承载能力极限状态:
Vmax=4.168kN·m
五、扣件抗滑承载力验算
扣件抗滑承载力验算:
R=Vmax=4.168kN≤Rc=8kN
满足要求
六、立杆稳定验算
脚手板理论铺设层数
y=min{H/[(x+1)h],yZ}=4
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
NG1K=Hgk+y(lb+a1)ng/2+0.0146n/2=12×0.154+4×(1+0.15)×2×0.033/2+0.0146×2/2=2.016kN
2、构配件自重标准值NG2k1
Z=min(y,m)=3
NG2K=Z(Lb+a1)lagk1/2+zgk2la+laHgk3=3×(1+0.15)×1.2×0.1/2+3×0.17×1.2+1.2×12×0.01=0.963kN
3、施工活荷载标准值
NQK=(njgQkj+nzxQkx)(lb+a1)la/2=(1×3+0×2)×(1+0.15)×1.2/2=2.07kN
4、风荷载统计
立杆稳定组合风荷载时:
取距架体底部的风荷载高度变化系数z=0.65
连墙件验算风荷载产生的连墙件轴向力设计值计算时:
取最高处连墙件位置处的风荷载高度变化系数z=0.65
风荷载标准值:
k=zs0=0.65×1.278×0.3=0.249kN/m2
风荷载产生的弯矩标准值:
Mwk=klah2/10=0.249×1.2×1.22/10=0.043kN·m
风荷载产生的弯矩设计值:
Mw=0.91.4Mwk=0.9×1.4×0.043=0.054kN·m
立杆荷载组合:
不组合风荷载:
N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4NQK=1.2×(2.016+0.963)+1.4×2.07=6.473kN
组合风荷载:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.91.4NQK=1.2×(2.016+0.963)+0.9×1.4×2.07=6.183kN
长细比验算:
l0=kh=1.155×1.5×1.2=2.079m
=l0/i=2.079×1000/15.9=130.755[]=210
满足要求
根据值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到=0.392
则立杆稳定的验算式为:
不组合风荷载:
N/A=6.473×1000/(0.392×424)=38.92N/mm2f=205N/mm2
满足要求
组合风荷载:
N/A+MW/W=6.183×1000/(0.392×424)+0.054×106/4490=49.262N/mm2f=205N/mm2
满足要求
七、允许搭设高度验算
不组合风荷载:
[H]=[Af-(1.2NG2K+1.4NQK)]/1.2gk=(0.392×424×205-(1.2×0.963×1000+1.4×2.07×1000))/(1.2×0.154×1000)=162.547m
组合风荷载:
[H]={Af-[1.2NG2K+0.91.4(NQK+Mwk/W)]}/1.2gk=(0.392×424×205-(1.2×0.963×1000+0.9×1.4×(2.07×1000+0.043×106/4490)))/(1.2×0.154×1000)=164.05m
H=12m≤[H]=162.547m
满足要求
八、连墙件承载力验算
计算连墙件的计算长度:
a0=a=0.3×1000=300mm,=a0/i=300/15.9=18.868[]=210
根据值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到=0.949
风荷载作用在一个连墙件处的面积
Aw=2×h×2×la=2×1.2×2×1.2=5.76m2
风荷载标准值:
k=zs0=0.65×1.278×0.3=0.249kN
风荷载产生的连墙件轴向力设计值:
Nlw=1.4kAw=1.4×0.249×5.76=2.01kN
连墙件的轴向力设计值:
Nl=Nlw+N0=2.01+3=5.01kN
其中N0由JGJ130-2011第5.2.12条进行取值。
将Nl、带入下式:
强度:
=Nl/Ac=5.01×1000/424=11.8150.85f=0.85×205=174.25
稳定:
Nl/A=5.01×1000/(0.949×424)=12.445N/mm20.85f=0.85×205=174.25N/mm2
扣件抗滑移:
Nl=5.01kN≤Rc=12kN
满足要求
九、立杆地基承载力验算
立杆上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值:
NK=NG1K+NG2K+NQK=2.016+0.963+2.07=5.049kN
立杆上部结构传至立杆基础顶面的轴向力设计值:
N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4NQK=1.2×(2.016+0.963)+1.4×2.07=6.473kN
底座的验算:
N=5.01kNRb=100kN
地基承载力验算:
按照规范JGJ130-2011第5.5.2条要求,考虑部分地基承载力折减系数(一般0.4),可得
Pk=Nk/Ac=5.049/0.25=20.195kPafg=60kPa
满足要求
悬挑脚手架的验算:
一、脚手架参数
架体搭设基本参数
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3
脚手架搭设高度H(m)
18
水平杆步距h(m)
1.8
立杆纵距(跨距)la(m)
1.5
立杆横距lb(m)
0.6
内立杆距建筑距离a(m)
0.3
横向水平杆悬挑长度a1(m)
0.15
纵横向水平杆布置方式
横向水平杆在上
纵杆上横杆根数n
2
连墙件布置方式
两步两跨
连墙件连接形式
扣件连接
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Ф48×3
扣件连接的连接种类
单扣件
支撑或拉杆(绳)设置形式
钢丝绳与钢丝杆不参与计算
悬挑钢梁参数
悬挑钢梁类型
工字钢
悬挑钢梁规格
16号工字钢
钢梁上表面距地面高度(
15
钢梁悬挑长度(m)
1.5
钢梁锚固长度(m)
2
悬挑钢梁与楼板锚固类型
螺栓连接
钢梁搁置的楼板混凝土强度
C30
楼板厚度(mm)
100
钢筋保护层厚度(mm)
15
配筋钢筋强度等级
HRB400
钢梁锚固点拉环/螺栓个数
2
拉环/螺栓直径(mm)
16
荷载参数
脚手板类型
竹笆片脚手板
挡脚板类型
木挡脚板
实际脚手板铺设层数
3
密目式安全网的自重标准值(kN/m2)
0.01
结构脚手架施工层数
1
装修脚手架施工层数
/
风荷载体型系数
1.271
架体顶部风压高度变化系数
0.65
脚手架状况
全封闭,半封闭
背靠建筑状况
敞开、框架和开洞墙
密目网每100cm^2的目数m
2000
每目面积A(cm^2)
0.01
脚手架搭设地区
河南(省)许昌市(市)
地面粗糙程度
C类密集建筑群的中等城市市区
(图1)立面图
(图2)剖面图
二、横向水平杆验算
由于纵向水平杆上的横向水平杆是均等放置的缘故,横向水平杆的距离为la/(n+1),横向水平杆承受的脚手板及施工活荷载的面积。
承载能力极限状态
q=1.2×(g+gK1×la/(n+1))+1.4×QK×la/(n+1)=1.2×(0.033+0.1×1.5/(2+1))+1.4×3×1.5/(2+1)=2.2kN/m
正常使用极限状态
qK=g+gK1×la/(n+1)+QK×la/(n+1)=0.033+0.1×1.5/(2+1)+3×1.5/(2+1)=1.583kN/m
根据规范要求横向水平杆按简支梁进行强度和挠度验算,故计算简图如下:
1、抗弯验算
(图3)承载能力极限状态的受力简图
(图4)弯矩图
Mmax=0.087kN·m
σ=Mmax/W=0.087×106/4490=19.379N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求
2、挠度验算
(图5)正常使用极限状态的受力简图(横杆)
(图6)挠度图
νmax=0.102mm≤[ν]=min[lb/150,10]=4mm
满足要求
3、支座反力计算
由于支座反力的计算主要是为了纵向水平杆的验算,故须分为承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算:
承载能力极限状态
V=1.031kN
正常使用极限状态
VK=0.742kN
三、纵向水平杆验算
由上节可知F=V,FK=VK
q=1.2×0.033=0.04kN/m
qK=g=0.033kN/m
由于纵向水平杆按规范规定按三跨连续梁计算,那么施工活荷载可以自由布置。
选择最不利的活荷载布置和静荷载按实际布置的叠加,最符合架体的力学理论基础和施工现场实际,抗弯和支座反力验算计算简图如下:
挠度验算的计算简图如下:
1、抗弯验算
Fqk=0.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=0.5×3×1.5/(2+1)×0.6×(1+0.15/0.6)2=0.703kN/m
Fq=1.40.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=1.4×0.5×3×1.5/(2+1)×0.6×(1+0.15/0.6)2=0.984kN/m
(图7)承载能力极限状态的受力简图(纵杆)
(图8)弯矩图
Mmax=0.487kN·m
σ=Mmax/W=0.487×106/4490=108.487N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求
2、挠度验算
(图9)正常使用极限状态的受力简图(纵杆)
(图10)挠度图
νmax=3.084mm≤[ν]=min[la/150,10]=10mm
满足要求
3、支座反力计算
Vmax=3.697kN
四、扣件抗滑承载力验算
扣件抗滑承载力验算:
R=Vmax=3.697kN≤Rc=8kN
满足要求
五、立杆稳定验算
脚手板每隔脚手板理论铺设层数
y=min{H/[(x+1)h],yZ}=4
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
NG1K=Hgk+y(lb+a1)ng/2+0.0146n/2=18×0.13+4×(0.6+0.15)×2×0.033/2+0.0146×2/2=2.454kN
2、构配件自重标准值NG2K
Z=min(y,m)=3
NG2K=Z(Lb+a1)lagk1/2+zgk2la+laHgk3=3×(0.6+0.15)×1.5×0.1/2+3×0.17×1.5+1.5×18×0.01=1.204kN
3、施工活荷载标准值
NQK=(njgQkj+nzxQkx)(lb+a1)la/2=(1×3+0×2)×(0.6+0.15)×1.5/2=1.688kN
4、风荷载统计
立杆稳定组合风荷载时:
取距架体底部的风荷载高度变化系数z=0.65
连墙件验算风荷载产生的连墙件轴向力设计值计算时:
取最高处连墙件位置处的风荷载高度变化系数z=0.65
风荷载标准值:
k=zs0=0.65×1.271×0.3=0.248kN/m2
风荷载产生的弯矩标准值:
Mwk=klah2/10=0.248×1.5×1.82/10=0.12kN·m
风荷载产生的弯矩设计值:
Mw=0.91.4Mwk=0.9×1.4×0.12=0.152kN·m
5、荷载组合立杆荷载组合
不组合风荷载:
N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4NQK=1.2×(2.454+1.204)+1.4×1.688=6.752kN
组合风荷载:
N=1.2(NG1K+NG2K)+0.91.4NQK=1.2×(2.454+1.204)+0.9×1.4×1.688=6.516kN
6、稳定系数的计算
l0=kh=1.155×1.5×1.8=3.119m
允许长细比的验算:
=l0/i=3.119×1000/15.9=196.132[]=210
满足要求
根据值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到=0.188
7、立杆稳定的验算
不组合风荷载:
N/A=6.752×1000/(0.188×424)=84.71N/mm2f=205N/mm2
满足要求
组合风荷载:
N/A+MW/W=6.516×1000/(0.188×424)+0.152×106/4490=115.548N/mm2f=205N/mm2
满足要求
六、连墙件承载力验算
计算连墙件的计算长度:
a0=a=0.3×1000=300mm,=a0/i=300/15.9=18.868[]=210
根据值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到=0.952
风荷载作用在一个连墙件处的面积
Aw=2h2la=2×1.8×2×1.5=10.8m2
风荷载标准值:
k=zs0=0.65×1.271×0.3=0.248kN/m2
风荷载产生的连墙件轴向力设计值:
Nlw=1.4kAw=1.4×0.248×10.8=3.747kN
连墙件的轴向力设计值:
Nl=Nlw+N0=3.747+3=6.747kN
其中N0由JGJ130-5.2.12条进行取值。
将Nl、带入下式:
强度:
=Nl/Ac=6.747×1000/424=15.914N/mm20.85f=0.85×205=174.25N/mm2
稳定:
Nl/A=6.747×1000/(0.952×424)=16.716N/mm20.85f=0.85×205=174.25N/mm2
扣件抗滑移:
Nl=6.747kN≤Rc=8kN
满足要求
七、悬挑钢梁验算
1、计算简图
悬挑钢梁示意图如下:
(图11)钢梁示意图
根据规范规定及钢梁的实际受力、约束条件,可将悬挑钢梁简化为一段悬挑的简支梁,计算简图如下:
(图12)承载能力极限状态的受力简图(钢梁)
2、荷载统计
根据钢梁的计算简图和荷载情况,利用基本力学原理进行最大弯矩、最大剪力计算
承载能力极限状态最大弯矩:
(图13)弯矩图
Mmax=8.38kN·m
正常使用极限状态最大弯矩:
Mkmax=6.646kN·m
承载能力极限状态下的最大剪力:
(图14)剪力图
Qmax=13.869kN
支座反力:
R2=4.619kN
R1=18.985kN
3、抗弯强度、整体稳定验算
σ=Mmax/Wn=8.38×103/141=59.43N/mm2≤f=205N/mm2
因λy=lc/iy=2×1000/93.1=21.482≤120/(235/fy)2=120/(235/360)2=281.612
故ϕb=1.07-(λy2/44000)fy/235=1.07-21.4822/44000×360/235=1.054
σ=Mmax/ϕbW=8.38×1000/(1.054×141)=56.389N/mm2≤f=205N/mm2
满足要求
4、抗剪强度验算
𝜏max=Qmax/[(I:
S)tw]=13.869×1000/(139.851×6)=16.528N/mm2≤fv=120N/mm2
满足要求
5、悬挑钢梁的挠度验算
由集中荷载产生的挠度和钢梁自重均布线荷载产生的挠度叠加
(图15)正常使用极限状态的受力简图(钢梁)
(图16)挠度图
vmax=4.127mm≤[v]mm=2lc1/250=2×1500/250=12mm
满足要求
6、固定钢梁的U形拉环(或螺栓)强度验算
将
=50N/mm,
=
为拉环截面面积的2倍与拉环个数的乘积,代入下式:
σ=Nm/Al=4.619×1000/804.248=5.743N/mm2≤f=42.5(多拉环)N/mm2
满足要求
7、钢梁固定点下楼板的负弯矩钢筋计算
由于钢梁搁置在的楼板上普遍为双向板或单向板,这样计算过于复杂,所以可以简化为简支板带承受跨中集中荷载,且简支板带的跨度为2Lc。
这样简化后能够提供安全储备,且便于计算。
Mmax=1/2R2lc=1/2×4.619×2=4.619kN·m
根据《混凝土结构设计规范》,查相关表格得1=1.0,取b=1000mm,h0=板厚-15mm,计算式如下:
αs=Mmax/(α1fcbh02)=4.619×1000000/(1×14.3×1000×(100-15)2)=0.045
ξ=1-(1-2αs)0.5=1-0.954=0.046
Υs=1-ξ/2=1-0.046/2=0.977
As=Mmax/(Υsfcbh02)=4.619×1000000/(0.977×14.3×1000×(100-15)2)=0.046mm2
因As=0.046,c查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)附录A得到配筋为三级钢()@()
8、悬挑钢梁前搁置点下混凝土强度的验算
因悬挑钢梁搁置在楼板上,悬挑钢梁搁置的前端处承受最大的荷载即集中作用力,而此处的作用面积认为b*b,符合实际情况:
Fl=R1=18.985kN
根据《混凝土结构设计规范》中6.6条规定取βc=1.0,βl=√3,A1n=b2=882/1000=7.744mm2
Fl=18.985kN≤1.35βcβlfcAln=1.35×1×1.732×14.3×7.744=258.938kN
满足要求
十三、卸料平台计算
1、采用型钢斜拉式上料平台搭设
采用型钢斜拉式上料平台,其长度为6米,宽度为2米,上料台由工字钢、方管栏杆及冲孔板组成,具体做法如下。
型钢悬挑卸料平台安全计算书
一、计算依据
1、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
4、《钢结构设计规范》GB50017-2003
5、《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013
1、计算参数
基本参数
卸料平台名称
型钢悬挑卸料平台
平台长度L(m)
3.5
平台宽度B(m)
2.4
次梁间距a(m)
0.6
次梁悬挑长度a1(m)
0.2
主梁间距b(m)
2
外侧钢丝绳上拉结点与平台的垂直距离V1(m)
5
外侧钢丝绳与平台拉结点距墙水平距离S1(m)
3.5
内侧钢丝绳上拉结点与平台的垂直距离V2(m)
5
内侧钢丝绳与平台拉结点距墙水平距离S2(m)
3
钢丝绳夹个数n
4
卸料平台类型
主梁垂直建筑物外墙
主次梁是否焊接成整体
是
材料参数
主梁钢材牌号
Q235
主梁类型
工字钢
主梁规格
16号工字钢
次梁钢材牌号
Q235
次梁类型
工字钢
次梁规格
10号工字钢
面板类型
覆面多层板
面板厚度
50
钢丝绳型号
6×37
钢丝绳直径
24
钢丝绳抗拉强度等级
1700
拉环直径d(mm)
25
拉环的焊缝长度lw(mm)
150
拉环的焊缝厚度he(mm)
8
荷载参数
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