型钢悬挑式钢管架.docx
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型钢悬挑式钢管架.docx
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型钢悬挑式钢管架
第十节型钢悬挑脚手架计算书
计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度外挑一次为10步架,立杆采用单立管,本工程共挑一次。
搭设尺寸为:
立杆的纵距1.5米,立杆的横距1.0米,立杆的步距1.8米。
采用的钢管类型为
48.3×3.6,连墙件采用自定义尺寸,竖向间距3.6米,水平间距4.5米。
施工均布荷载为2kN/m2,脚手板层层满铺。
悬挑水平钢梁采用18号a槽钢槽口水平[,其中建筑物外悬挑段长度1.6米。
悬挑梁与楼板采用钢筋连接,钢筋直径18mm。
悬挑水平钢梁采用型号为6×19的钢丝绳与建筑物拉结,最外面支点距离建筑物1.4m。
一、参数信息
1.脚手架参数
双排脚手架搭设南边东边西边下面六米增设立面采用双立杆,高度为16m,立杆采用单立杆;悬挑脚手架预埋件埋设18MM圆钢。
搭设尺寸为:
立杆的纵距为1.5m,立杆的横距为1.0m,立杆的步距为1.8m;
内排架距离墙长度为0.30m;
大横杆在上,搭接在小横杆上的大横杆根数为2根;
采用的钢管类型为Φ48.3×3.6;
横杆与立杆连接方式为单扣件;
连墙件布置取自定义,竖向间距3.15m,水平间距6m,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件;
2.活荷载参数
施工均布荷载(kN/m2):
3.000;脚手架用途:
结构脚手架;
3.风荷载参数
本工程地处浙江金华市,基本风压0.35kN/m2;
风荷载高度变化系数μz,计算连墙件强度时取0.92,计算立杆稳定性时取0.74,风荷载体型系数μs为0.214;
4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):
0.1248;
脚手板自重标准值(kN/m2):
0.300;栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):
0.150;
安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):
0.005;脚手板铺设层数:
4层;
脚手板类别:
竹笆片脚手板;栏杆挡板类别:
竹笆片脚手板挡板;
5.水平悬挑支撑梁
悬挑水平钢梁采用16a号槽钢,其中建筑物外悬挑段长度1.5m,建筑物内锚固段长度1.5m。
锚固压点压环钢筋直径(mm):
18.00;
6.拉绳与支杆参数
钢丝绳安全系数为:
5.000;
钢丝绳与墙距离为(m):
3.600;
悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结,最里面钢丝绳距离建筑物1.4m。
二、大横杆(纵杆)验算
大横杆(纵杆)按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆(纵杆)在小横杆的上面。
按照大横杆(纵杆)上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆(纵杆)的最大弯矩和变形。
1、荷载计算
大横杆(纵杆)的自重标准值P1=0.0384kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.3×1.05/(2+1)=0.105kN/m
活荷载标准值Q=2×1.05/(2+1)=0.7kN/m
静荷载的计算值q1=1.2×0.0384+1.2×0.105=0.172kN/m
活荷载的计算值q2=1.4×0.7=0.98kN/m
最大弯矩M=(0.10×0.172+0.117×0.98)×1.52=0.297kN.m
最大支座力R1=(1.1×0.172+1.2×0.98)×1.5=2.048KN
最大挠度计算如下:
静荷载标准值q1=0.0384+0.105=0.143kN/m
活荷载标准值q2=0.7kN/m
最大挠度υ=(0.677×0.143+0.990×0.7)×15004/(100×2.06×105×12.19×104)=1.592mm
2、强度验算
大横杆(纵杆)强度计算如下:
σ=0.297×106/(5.08×103)=58.465N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3、挠度验算
最大计算挠度为υ=1.592mm
大横杆(纵杆)的最大挠度小于1500/150与10mm,满足要求!
三、小横杆验算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。
1、荷载计算
小横杆的自重标准值Po=0.0384kN/m
大横杆的自重标准值P1=0.0384×1.5=0.058kN
脚手板的荷载标准值P2=0.3×1.05×1.5/(2+1)=0.158kN
活荷载标准值Q=2×1.05×1.5/(2+1)=1.05kN/m
荷载的计算值
P=1.2×0.058+1.2×0.158+1.4×1.05=1.729kN
q=1.2×0.0384=0.046kN/m
计算简图
弯矩图(kN.m)
剪力图(kN)
由上得:
Mmax=0.611kN.m;υmax=0.69mm;最大支座力R2=1.753KN
2、强度验算
小横杆强度计算如下:
σ=0.611×106/(5.08×103)=120.276N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3、挠度验算
最大计算挠度为υ=0.69mm
小横杆的最大挠度小于1050/150与10mm,满足要求!
四、扣件抗滑移计算
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值
R=max{R1,R2}=2.048KN
扣件抗滑容许承载力[R]=8kN
经计算,扣件抗滑移验算满足要求!
五、立杆稳定性验算
1、荷载计算
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
(1)静荷载标准值包括以下内容:
①立杆承受的结构自重标准值;
Ng1=[0.1253+(1.05×2/2)×0.0384/1.8]×17=2.511kN
②脚手板的自重标准值
Ng2=0.3×4×1.5×(1.05+0.4)/2=1.305kN
③栏杆与挡脚手板自重标准值
Ng3=0.3×1.5×10/2=2.25kN
④吊挂等安全设施荷载
Ng4a=0.005×1.5×17=0.128kN
经计算得到,静荷载标准值Ng=Ng1+Ng2+Ng3+Ng4=6.194kN。
(2)活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
活荷载标准值Nq=2×2×1.5×1.05/2=3.15kN
(3)风荷载标准值应按照以下公式计算
ωk=0.7μzμsω0
W0:
基本风压(Kpa),W0=0.45
Uz:
风荷载高度变化系数,取脚手架底部μz=0.74
Us:
风荷载体型系数,μs=0.871
风荷载标准值ωk=0.7×0.74×0.871×0.45=0.203kN/m2
荷载设计值计算如下
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2Ng+0.85×1.4Nq=11.181
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2Ng+1.4Nq=11.843
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
Mw=0.85×1.4ωklah2/10=0.117
ωk:
风荷载标准值(kN/m2);la:
立杆纵距(m);h:
立杆步距(m)
2、立杆稳定性验算
考虑风荷载时,钢管立杆受压强度计算值
σ=N/φA+Mw/W=173.459N/mm2
N:
立杆的轴心压力设计值,N=11.181kN;
φ:
轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.152;
i:
计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0:
计算长度,由公式l0=kμh确定,l0=3.534m;
k:
计算长度附加系数取1.155;
μ:
计算长度系数,由脚手架的高度确定u=1.7;
A:
立杆净截面面积A=4.89cm2;
W:
立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
Mw:
计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,Mw=0.117kN.m;
[f]:
钢管立杆抗压强度设计值[f]=205N/mm2;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算满足要求!
六、连墙件验算
1、荷载计算
连墙件的轴向力设计值计算:
Nl=Nlw+No
Nlw:
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),应按照下式计算:
Nlw=1.4×Wk×Aw
脚手架顶部Uz1=1
连墙件均匀布置,受风荷载作用最大的连墙件应在脚手架的最高部位
脚手架顶部风荷载标准值
Wk=0.7Uz1×Us×Wo=0.7×1×0.871×0.45=0.274kN/m2。
Wk:
风荷载基本风压标准值,Wk=0.274kN/m2;
Aw:
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=4.5×3.6=16.2m2;
No:
连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),No=5kN
经计算得到Nlw=6.214kN
连墙件轴向力计算值Nl=11.214kN
2、连墙件稳定性验算
连墙件的计算长度lo取脚手架到墙的距离
长细比λ=lo/i=40/1.58=25.316
长细比λ=25.316<[λ]=150(查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》),满足要求!
Φ:
轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ查表得到Φ=0.952;
Nl/ΦA=11.214×103/(0.952×4.89×102)=24.089N/mm2
连墙件稳定承载力小于[f]=205,连墙件稳定性满足要求!
3、抗滑移计算
连墙件采用双扣件与墙体连接
经过计算得到Nl=11.214kN小于扣件的抗滑力12kN
经计算,扣件抗滑移验算满足要求!
连墙件扣件连接示意图
七、悬挑梁受力计算
1、荷载计算
(1)静荷载标准值包括以下内容
①立杆承受的结构自重标准值;
外立杆Ng1a=[0.1253+(1.5×2/2)×0.038/1.8]×17=2.668kN
内立杆Ng1b=[(2×0.1161-0.1253)+(1.5×2/2)×0.038/1.8]×17=2.356kN
②脚手板的自重标准值
Ng2=0.3×4×1.5×(1.05+0.4)/2=1.305kN
③栏杆与挡脚手板自重标准值
Ng3=0.3×1.5×10/2=2.25kN
④安全网等安全设施荷载
Ng4=0.005×1.5×17=0.128kN
经计算得到
N1k=Ng1a+Ng2+Ng3+Ng4=6.351kN。
N2k=Ng1b+Ng2+Ng3=5.911kN。
(2)内、外立杆活荷载按一纵距内施工荷载总和的1/2取值
活荷载标准值Nq=2×2×1.5×1.05/2=3.15kN
荷载设计值计算如下:
N1=1.2×6.351+1.4×3.15=12.031kN;
N2=1.2×5.911+1.4×3.15=11.503kN;
水平钢梁自重计算荷载q=1.2×21.95×10-4×7.85×10=0.207kN/m
钢丝绳拉力S、Sn、Ss的计算如下:
S=αFg/K=0.85×29.645/5=5.04KN
Fg:
钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)Fg=0.5d2=29.645KN,d为钢丝绳直径(mm);
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;
K:
钢丝绳使用安全系数,取5
Sn=S×Sinθ=5.04×3600/(36002+15002)0.5=4.652KN
Ss=S×Cosθ=5.04×1500/(36002+15002)0.5=1.938KN
计算简图
弯矩图(kN.m)
剪力图(kN)
由上Mmax=12.758kN.m;υmax=0.0036mm;支座力从左到右依此为R1=31.446KN,R2=7.291KN
水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4,截面模量(抵抗矩)W=108.3cm3,截面积A=21.95cm2
2、强度验算
抗弯强度计算如下:
σ=1.938×103/(21.95×102)+12.758×106/(1.05×108.3×103)=113.076N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3、挠度验算
由上最大挠度Vmax=0.0036mm
按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍,即3000mm
[υ]=3000/250=12mm
水平支撑梁的最大挠度小于3000/250mm,满足要求!
4、钢丝绳的吊环强度验算
钢丝拉绳的吊环强度计算如下:
σ=N/(2A)=5.04×103/(2×78.54)=32.086N/mm2
其中N=S=5.04kN;A=π(10/2)2=78.54mm2
[σ]=205N/mm2
钢丝拉绳的吊环强度满足要求!
八、悬挑梁整体稳定性验算
水平钢梁采用16a号槽钢槽口水平,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φb=[570×10×63/(2900×160)]×(235/235)=0.774
由于φb大于0.6,按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值用φb'查表得到其值为0.706
经过计算得到强度σ=12.758×106/(0.706×108.3×103)=166.859N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算强度小于[f]=205N/mm2,满足要求!
九、锚固段与楼板连接的验算
水平钢梁与楼板压点的拉环受力N=R3=7.291kN
拉环强度计算公式σ=N/(2A)≤[f]=205N/mm2;
其中A=π(d/2)2=254.469mm2;
σ=7.291×103/(2×254.469)=14.326N/mm2;
水平钢梁与楼板压点的拉环受力满足要求!
槽钢预埋钢筋节点图
悬挑架钢丝绳示意图
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