悬挑式扣件钢管脚手架设计计算式Word格式.docx
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1、均布荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038KN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.300×
1.500/3=0.150KN/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×
0.038+1.2×
0.150+1.4×
1.500=2.326KN/m
q
△△
l
小横杆计算简图
2、抗弯强度计算
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:
Mqmxx=ql2/8
M=2.326×
0.8002/8=0.186KN.m
σ=0.186×
106/5080.0-36.631N/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
Vqmax=
荷载载值q=0.038+0.150+1.500=1.688KN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×
1.688×
800.04(384×
2.06×
105×
121900.0)=0.359m
小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm,满足要求!
二、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。
用小横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算大模杆的最大弯矩和变形。
1、荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038×
0.800=0.031KN
脚手板的荷载标准值P2=0.300×
0.800×
1.500/3=0.120KN
活荷载标准值Q=3.000×
1.500/3=1.200KN
荷载的计算值P=(1.2×
0.031+1.2×
0.120+1.4×
1.200)/2=0.930KN
PPPPP
△△△△
lll
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公式如下:
Mmax=0.08ql2
集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpax=0.267Pl
M=0.08×
(1.2×
0.038)×
1.5002+0.267×
0.930×
1.500=0.381KN.m
σ=0.381×
106/5080.0=74.98N/mm2
大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
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均布荷载最大挠度计算公式如下:
Vmax=0.677
集中荷载最大挠度计算公式如下:
Vpmax=1.883×
大横杆自重均布荷载引起的最大挠度
V1=0.677×
0.038×
1500.004/(100×
2.060×
121900.000)=0.05mm
最大挠度和V=V1+V2=3.471m
大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!
三、扣件抗滑力的计算:
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8.0KN;
R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
1.500=0.058KN
1.500/2=0.180KN
1.500/2=1.800KN
荷载的计算值P=1.2×
0.058+1.2×
0.1800.120+1.4×
1.800=2.805KN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:
单扣件在12KN的荷载下滑动,其抗滑承载力可取8.0KN;
双扣件在50KN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0KN。
四、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(KN/m);
本例为0.1394
NG1=0.139×
24.000=3.346KN
(2)脚手架的自重标准值(KN/m2);
本例采用冲压钢脚手板,标准值为0.30
NG2=0.300×
4×
1.5000×
(0.800+0.300)/2=0.990KN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(KN/m);
本例采用栏杆、冲压钢脚手板档板,标准值为0.11
NG3=0.110×
4/2=0.330KN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(KN/m2);
0.005
NG4=0.005×
24.000=0.180KN
经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4。
846KN。
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×
2×
1.500×
0.800/2=3.600KN。
风荷载标准值应按照以下公式计算
Wx=0.7Uz·
Us·
W0
其中W0——基本风压(KN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
W0=0.300
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=0.740
Us——风荷载体型系数:
Us=1.200
经计算得到,风荷载标准值Wk=0.7×
0.300×
0.740×
1.200=0.186KN/m2。
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
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
其中Wk——风荷载基本风压值(KN/m2);
la——立杆的纵距(m);
h——立杆的步距(m)。
五、立杆的稳定性计算:
卸荷吊点按照构造考虑时,不进行计算。
1、不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
σ=
≤[f]
其中N——立杆的轴心压力设计值,N=10.86KN;
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比10/i的结果查表得到0.26;
i——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
10——计算长度(m),由公式10=kuh,10=2.60m;
K——计算长度附加系数,取1.155;
u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.50;
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;
σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);
经计算得到σ=84.58;
[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!
2、考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
+
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW+0.075KN.m;
经计算得到σ=93.43;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!
六、连墙件的计算:
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:
N1=N1W+N0
其中N1W——风荷载产生的连墙件轴向力设计值(KN),应按照下式计算:
N1W=1.4×
wk×
Aw
Wk——风荷载基本风压值,wk=0.186KN/m2;
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=3.00×
4.50=13.500m2;
N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(KN);
N0=5.000
经计算得到N1W=3.524KN,连墙件轴向力计算值N1=8.524KN。
连墙件轴向力设计值Nf=φA[f]
其中φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比1/i=30.00/1.58的结果查明表得到φ=0.95;
A=4.89cm2;
[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=95.411KN
Nf>N1,连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用扣件与墙体连接。
经过计算得到N1=8.524KN大于扣件的抗滑力8.0KN,不满足要求!
七、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。
本工程中,脚手架排距为800mm,内侧脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体=120mm。
水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.00cm4,截面抵抗矩W=141.00cm3,截面积A=26.10cm2。
受脚手架集中荷载P=1.2×
4.85+1.4×
3.60=10.86KN
水平钢梁自重荷载q=1.2×
26.10×
0.0001×
7.85×
10=0.25KN/m
经过连续梁的计算得到
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为
R1=11.857KNR2=11.236KNR3=0.646KN
最大弯矩Mmax=1.810KN.m
抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.810×
106/(1.05×
141000.0)+2.846×
1000/2610.0=13.319N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
八、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
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)附录B得到:
Φb=2.00
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0.918。
经过计算得到强度σ=1.81×
106/(0.918×
141000.0)=13.99N/mm2
水平钢梁的稳定性计算σ<[f],满足要求!
九、拉杆的受力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力Rui按照下面计算
RAH=
Ru2cosθi
其中Ru2cosθi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
Rui=12.194KN
十、拉杆的强度计算:
拉绳或拉杆的轴力RU我们均取最大值进行计算,为RU=12.194KN
拉绳的强度计算:
如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力按照下式计算:
[Fg]=
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);
a——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8.0。
选择拉钢丝绳的破断拉力要大于8.000×
12.194/0.820=118.962KN。
选择6×
37+1钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550Mpa,直径15.0mm。
钢丝拉绳的吊环强度计算:
钢丝拉绳的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N,为N=RU-12.194KN。
钢丝拉绳的吊环强度计算公式为
其中[f]为吊环抗拉强度,取[f]=50N/mm2,每个吊环按照两个截面计算:
所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径D=[12194×
4/(3.1416×
50×
2)]1/2=13mm。
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- 悬挑式 扣件 钢管 脚手架 设计 算式