脚手架计算定稿.docx
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脚手架计算定稿
落地架计算书
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)等规范。
一、参数信息:
1.脚手架参数
搭设尺寸为:
立杆的纵距为1.50米,立杆的横距为0.60米,立杆的步距为0.80米;
计算的脚手架为双排脚手架搭设高度为30.0米,立杆采用单立管;
内排架距离墙长度为0.30米;
小横杆在上,搭接在大横杆上的小横杆根数为2;
采用的钢管类型为Φ48×3.0;
横杆与立杆连接方式为双扣件;扣件抗滑承载力系数为0.80;
连墙件采用两步三跨,竖向间距1.60米,水平间距4.50米,采用扣件连接;
连墙件连接方式为双扣件;
2.活荷载参数
施工荷载均布参数(KN/m2):
3.000;脚手架用途:
结构脚手架;同时施工2层。
3.风荷载参数
重庆省重庆地区,基本风压为0.40,风荷载高度变化系数μz为0.84,风荷载体型系数μs为0.65;
4.静荷载参数
每米立杆数承受的结构自重标准(KN/m2):
0.1611;
脚手板自重标准值(KN/m2):
0.350;栏杆挡脚板自重标准值(KN/m2):
0.110;
安全设施与安全网(KN/m2):
0.005;脚手板铺设层数:
4;
脚手板类别:
竹串片脚手板;栏杆挡板类别:
栏杆冲压钢;
5.地基参数
地基土类型:
碎石土;地基承载力标准值(KN/m2):
500.00;基础底面扩展面积(m2):
0.09;基础降低系数:
1.00。
二、小横杆的计算:
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
小横杆的自重标准值:
P1=0.033KN/m;
脚手板的荷载标准值:
P2=0.350×1.500/3=0.175KN/m;
活荷载标准值:
Q=3.000×1.500/3=1.500KN/m;
荷载的计算值:
q=1.2×0.033+1.2×0.175+1.4×1.500=2.350KN/m;
小横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩,计算公式如下:
最大弯矩Mqmax=2.350×0.6002/8=0.106KN.m;σ=Mqmax/W=23.552N/mm2;
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算:
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度,荷载标准值q=0.033+0.175+1.500=1.708KN/m;
最大挠度V=5.0×1.708×600.04/(384×2.060×105×107800.0)=0.130mm;
小横杆的最大挠度小于600.0/150=4.000与10mm,满足要求!
三、大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。
1.荷载值计算
小横杆的自重标准值:
P1=0.033×0.600=0.020KN;
脚手板的荷载标准值:
P2=0.350×0.600×1.500/3=0.105KN;
活荷载标准值:
Q=3.000×0.600×1.500/3=0.900KN;
荷载的计算值:
P=(1.2×0.020+1.2×0.105+1.4×0.900)/2=0.705KN;
大横杆计算简图
2.强度计算
最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和。
均布荷载最大弯矩计算:
M1max=0.08×0.033×1.500×1.5002=0.009KN.m;
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
集中荷载最大弯矩计算:
M2max=0.267×0.705×1.500=0.282KN.m;
M=M1max+M2max=0.009+0.282=0.291KN.m
抗弯强度:
σ=0.291×106/4490.0=64.886N/mm2;
大横杆的抗弯强度σ=64.886小于[f]=205.0N/mm2;
3.挠度计算
最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和,单位:
mm
均布荷载最大挠度计算公式如下:
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度:
Vmax=0.677×0.033×1500.04/(100×2.060×105×107800.0)=0.051mm;
集中荷载最大挠度计算公式如下:
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度:
P=(0.020+0.105+0.900)/2=0.512KN
V=1.883×0.512×1500.03/(100×2.060×105×107800.0)=1.467mm;
最大挠度和:
V=Vmax+Vpmax=0.051+1.467=1.518mm;
大横杆的最大挠度小于1500.0/150=10.0或者10mm,满足要求!
四、扣件抗滑力的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00KN,
按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80KN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):
R≤Rc
其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.80KN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
横杆的自重标准值:
P1=0.033×1.500=0.050KN;
脚手板的荷载标准值:
P2=0.350×0.600×1.500/2=0.158KN;
活荷载标准值:
Q=3.000×0.600×1.500/2=1.350KN;
荷载的计算值:
R=1.2×(0.050+0.158)+1.4×1.350=2.139KN;
R<12.80KN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、脚手架荷载标准值:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值为0.1611(KN/m),
NG1=0.161×30.000=4.833KN;
(2)脚手板的自重标准值(KN/m2):
采用竹胶片脚手板,标准值为0.35,
NG2=0.350×4×1.500×(0.600+0.3)/2=0.945KN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(KN/m):
采用栏杆冲压钢,标准值为0.11,
NG3=0.110×4×1.500/2=0.330KN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(KN/m2)取值0.005
NG4=0.005×1.500×30.000=0.225KN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.333KN;
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。
经计算得到,活荷载标准值
NQ=3.000×0.600×1.500×2/2=2.700KN;
风荷载标准值应按照以下公式计算
其中Wo--基本风压(KN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Wo=0.400KN/m2;
Uz--风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Uz=0.840;
Us--风荷载体型系数:
Us=0.649;
经计算得到,风荷载标准值
Wk=0.7×0.400×0.840×0.649=0.153KN/m2;
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=1.2×6.333+1.4×2.700=11.380KN;
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=1.2×6.333+0.85×1.4×2.700=10.813KN;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.153×1.500×
0.8002/10=0.017KN.m;
六、立杆的稳定性计算:
不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
立杆的轴心压力设计值:
N=11.380KN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.59cm;
计算长度附加系数:
K=1.155;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
U=1.500
计算长度,由公式lo=kuh确定:
lo=1.386m;
Lo/i=87.000;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:
φ=0.680;
立杆净截面面积:
A=4.24cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=4.49cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
σ=11380.000/(0.680×424.000)=39.469N/mm2;
立杆稳定性计算σ=39.469小于[f]=205.000N/mm2满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值:
N=10.813KN;
计算立杆的截面回转半径:
i=1.59cm;
计算长度附加系数:
K=1.155;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得:
U=1.500
计算长度,由公式lo=kuh确定:
lo=1.386m;
Lo/i=87.000;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:
φ=0.680
立杆净截面面积:
A=4.24cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):
W=4.49cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:
[f]=205.000N/mm2;
σ=10812.600/(0.680×424.000)+17438.142/4490.000=41.386N/mm2;
立杆稳定性计算σ=41.386小于[f]=205.000N/mm2满足要求!
七、最大搭设高度的计算:
不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(KN)计算公式为:
NG2K=NG2+NG3+NG4=1.500KN;
活荷载标准值:
NQ=2.700KN;
每米立杆承受的结构自重标准值:
Gk=0.161KN/m;
Hs=[0.680×4.240×10-4×205.000×103-(1.2×1.500+1.4×2.700)]/(1.2×0.161)=276.876m;
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
[H]=276.876/(1+0.001×276.876)=216.838m;
[H]=216.838和50比较取较小值。
得到,脚手架搭设高度限值[H]=50.000m。
考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(KN)计算公式为:
NG2K=NG2+NG3+NG4=1.500KN;
活荷载标准值:
NQ=2.700KN;
每米立杆承受的结构自重标准值:
Gk=0.161KN/m;
计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩:
Mwk=Mw/(1.4×0.85)=0.017/(1.4×0.85)=0.015KN.m;
Hs=(0.680×4.240×10-4×205.000×10-3-(1.2×1.500+0.85×1.4×(2.700+0.680×4.240×0.015/4.490)))/(1.2×0.161)=274.016m;
脚手架搭设高度Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
[H]=274.016/(1+0.001×274.016)=215.081m;
[H]=215.081和50比较取较小值。
经计算得到,脚手架搭设高度限值[H]=50.000m。
八、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p≤fg
地基承载力设计值:
fg=fgk×Kc=500.000KN/m2;
其中,地基承载力标准值:
fgk=500.000KN/m2;
脚手架地基承载力调整系数:
kc=1.000;
立杆基础底面的平均压力,p=N/A=120.140KN/m2;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值:
N=10.813KN;
基础底面面积(m2):
A=0.090m2。
p=120.140≤fg=500.000KN/m2。
地基承载力的计算满足要求!
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