悬挑工字钢45m计算书.docx
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悬挑工字钢45m计算书.docx
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悬挑工字钢45m计算书
型钢悬挑脚手架(扣件式)计算书
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、《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2010
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
架体验算
一、脚手架参数
脚手架设计类型
结构脚手架
卸荷设置
无
脚手架搭设排数
单排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3
脚手架架体高度H(m)
17.7
立杆步距h(m)
1.8
立杆纵距或跨距la(m)
1.5
立杆横距lb(m)
0.8
双立杆计算方法
不设置双立杆
二、荷载设计
脚手板类型
木脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.35
脚手板铺设方式
1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
竹串片挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
1步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12
结构脚手架作业层数njj
1
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)
3
地区
山东烟台市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.4
风荷载体型系数μs
1.132
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆稳定性)
0.938,0.65
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)
0.425,0.294
计算简图:
立面图
侧面图
三、横向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
横向水平杆在上
纵向水平杆上横向水平杆根数n
2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
107800
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
4490
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.033+Gkjb×la/(n+1))+1.4×Gk×la/(n+1)=1.2×(0.033+0.35×1.5/(2+1))+1.4×3×1.5/(2+1)=2.35kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.033+Gkjb×la/(n+1))+Gk×la/(n+1)=(0.033+0.35×1.5/(2+1))+3×1.5/(2+1)=1.708kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=q(lb+0.12)2/8=2.35×(0.8+0.12)2/8=0.249kN·m
σ=Mmax/W=0.249×106/4490=55.373N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=5q'(lb+120)4/(384EI)=5×1.708×(800+120)4/(384×206000×107800)=0.718mm
νmax=0.718mm≤[ν]=min[(lb+0.12)/150,10]=min[920/150,10]=6.133mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=q(lb+0.12)/2=2.35×(0.8+0.12)/2=1.081kN
正常使用极限状态
Rmax'=q'(lb+0.12)/2=1.708×(0.8+0.12)/2=0.786kN
四、纵向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.081kN
q=1.2×0.033=0.04kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=0.786kN
q'=0.033kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.441×106/4490=98.259N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=2.335mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1500/150,10]=10mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=2.516kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数
0.9
扣件抗滑承载力验算:
横向水平杆:
Rmax=1.081kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
纵向水平杆:
Rmax=2.516kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架架体高度H
17.7
脚手架钢管类型
Ф48×3
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12
立杆静荷载计算
1、立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆:
NG1k=(gk+(lb+0.12)×n/2×0.033/h)×H=(0.12+(0.8+0.12)×2/2×0.033/1.8)×17.7=2.425kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=(H/h+1)×la×(lb+0.12)×Gkjb×1/1/2=(17.7/1.8+1)×1.5×(0.8+0.12)×0.35×1/1/2=2.616kN
1/1表示脚手板1步1设
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/1=(17.7/1.8+1)×1.5×0.17×1/1=2.763kN
1/1表示挡脚板1步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×17.7=0.266kN
5、构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=2.616+2.763+0.266=5.644kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×(lb+0.12)×(njj×Gkjj)/2=1.5×(0.8+0.12)×(1×3)/2=2.07kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力:
单外立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.425+5.644)+0.9×1.4×2.07=12.292kN
七、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
17.7
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
4490
立杆截面回转半径i(mm)
15.9
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
424
连墙件布置方式
两步两跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m
长细比λ=l0/i=2.7×103/15.9=169.811≤230
满足要求!
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=Kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m
长细比λ=l0/i=3.119×103/15.9=196.132
查《规范》表A得,φ=0.188
2、立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力标准值N'=NG1k+NG2k+NQ1k=2.425+5.644+2.07=10.14kN
单立杆的轴心压力设计值N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k=1.2×(2.425+5.644)+1.4×2.07=12.581kN
σ=N/(φA)=12581.405/(0.188×424)=157.836N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
组合风荷载作用
单立杆的轴心压力标准值N'=NG1k+NG2k+NQ1k=2.425+5.644+2.07=10.14kN
单立杆的轴心压力设计值N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4NQ1k=1.2×(2.425+5.644)+0.9×1.4×2.07=12.292kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.294×1.5×1.82/10=0.18kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=12291.605/(0.188×424)+180033.84/4490=194.297N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
八、连墙件承载力验算
连墙件示意图
连墙件布置方式
两步两跨
连墙件连接方式
扣件连接
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)
3
连墙件计算长度l0(mm)
600
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Φ42×2.5
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
连墙件与扣件连接方式
双扣件
扣件抗滑移折减系数
0.9
Nlw=1.4×ωk×2×h×2×la=1.4×0.425×2×1.8×2×1.5=6.426kN
长细比λ=l0/i=600/15.9=37.736,查《规范》表A.0.6得,φ=0.896
(Nlw+N0)/(φAc)=(6.426+3)×103/(0.896×424)=24.812N/mm2≤0.85×[f]=0.85×205N/mm2=174.25N/mm2
满足要求!
扣件抗滑承载力验算:
Nlw+N0=6.426+3=9.426kN≤0.9×12=10.8kN
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
普通主梁悬挑
主梁间距(mm)
1500
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
16
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
2200
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm)
100
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
2100
梁/楼板混凝土强度等级
C25
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
否
2
下撑
1160
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
10.14
12.58
900
1500
附图如下:
平面图
立面图
三、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
16号工字钢
主梁截面积A(cm2)
26.1
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
1130
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
141
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.205
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=0.205=0.205kN/m
第1排:
F'1=F1'/nz=10.14/1=10.14kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.246kN/m
第1排:
F1=F1/nz=12.58/1=12.58kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=2.321×106/141000=16.46N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=9.476×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=11.198N/mm2
τmax=11.198N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=0.246mm≤[ν]=2×lx/250=2×2200/250=17.6mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-0.042kN,R2=3.948kN,R3=9.732kN
四、下撑杆件验算
下撑杆材料类型
工字钢
下撑杆截面类型
10号工字钢
下撑杆截面积A(cm2)
14.3
下撑杆截面惯性矩I(cm4)
245
下撑杆截面抵抗矩W(cm3)
49
下撑杆材料抗压强度设计值f(N/mm2)
205
下撑杆弹性模量E(N/mm2)
206000
下撑杆件截面回转半径i(cm)
4.14
对接焊缝抗压强度设计值ftw(N/mm2)
140
下撑杆件角度计算:
β1=arctanL1/L2=arctan(3300/1050)=72.35°
下撑杆件支座力:
RX1=nzR3=1×9.732=9.732kN
主梁轴向力:
NXZ1=RX1/tanβ1=9.732/tan72.35°=3.096kN
下撑杆件轴向力:
NX1=RX1/sinβ1=9.732/sin72.35°=10.212kN
下撑杆件的最大轴向拉力NX=max[Nx1...Nxi]=10.212kN
下撑杆长度:
L01=(L12+L22)0.5=(33002+10502)0.5=3463.019mm
下撑杆长细比:
λ1=L01/i=3463.019/41.4=83.648
查《钢结构设计规范》GB50017-2003表C得,φ1=0.694
当φ大于0.6,φ1'=0.664
轴心受压稳定性计算:
σ1=NX1/(φ1'A)=10212.234/(0.664×1430)=10.761N/mm2≤f=205N/mm2
符合要求!
对接焊缝验算:
σ=NX/(lwt)=10.212×103/A=10.212×103/1430=7.141N/mm2≤fcw=140N/mm2
符合要求!
五、悬挑主梁整体稳定性验算
主梁轴向力:
N=|[(-(NXZ1))]|/nz=|[(-(3.096))]|/1=3.096kN
压弯构件强度:
σmax=Mmax/(γW)+N/A=2.321×106/(1.05×141×103)+3.096×103/2610=16.862N/mm2≤[f]=215N/mm2
塑性发展系数γ
符合要求!
受弯构件整体稳定性分析:
其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数:
查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得,φb=2
由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb'值为0.93。
σ=Mmax/(φbWx)=2.321×106/(0.929×141×103)=17.718N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
六、锚固段与楼板连接的计算
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
16
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
2100
梁/楼板混凝土强度等级
C25
压环钢筋1
压环钢筋2
1、压环钢筋验算如下
锚固点压环钢筋受力:
N/2=0.021kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=0.042×103/(3.14×162)=0.052N/mm2≤0.85×[f]=0.85×65=55.25N/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
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度
符合要求!
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- 工字钢 45 计算