钢管悬挑脚手架计算书.docx
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钢管悬挑脚手架计算书
钢管悬挑脚手架计算书
架体验算
一、脚手架参数
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3.25
脚手架搭设高度H(m)
24
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
243
立杆步距h(m)
1.5
立杆纵距或跨距la(m)
1.5
立杆横距lb(m)
0.85
内立杆离建筑物距离a(m)
0.3
双立杆计算方法
不设置双立杆
二、荷载设计
脚手板类型
竹串片脚手板
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)
0.14
挡脚板铺设方式
2步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.1248
横向斜撑布置方式
5跨1设
结构脚手架作业层数njj
2
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)
3
地区
甘肃张掖市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.3
风荷载体型系数μs
1.25
风压高度变化系数μz(连墙件)
1.2
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件)
0.45
计算简图:
立面图
侧面图
三、纵向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
纵向水平杆在上
横向水平杆上纵向水平杆根数n
2
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
115000
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
4790
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.036+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.036+0.35×0.85/(2+1))+1.4×3×0.85/(2+1)=1.35kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.036+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.036+0.35×0.85/(2+1))+3×0.85/(2+1)=0.99kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.1×1.35×1.52=0.3kN·m
σ=Mmax/W=0.3×106/4790=63.51N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.99×15004/(100×206000×115000)=1.425mm
νmax=1.425mm≤[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=1.1qla=1.1×1.35×1.5=2.23kN
正常使用极限状态
Rmax'=1.1q'la=1.1×0.99×1.5=1.63kN
四、横向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=2.23kN
q=1.2×0.036=0.043kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=1.63kN
q'=0.036kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.63×106/4790=131.34N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=1.501mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[850/150,10]=5.67mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=2.25kN
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
0.8
扣件抗滑承载力验算:
纵向水平杆:
Rmax=2.23/2=1.12kN≤Rc=0.8×8=6.4kN
横向水平杆:
Rmax=2.25kN≤Rc=0.8×8=6.4kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架搭设高度H
20
脚手架钢管类型
Ф48×3.25
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.1248
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+la×n/2×0.036/h)×H=(0.1248+1.5×2/2×0.036/1.5)×20=3.21kN
单内立杆:
NG1k=3.21kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=(H/h+1)×la×lb×Gkjb×1/1/2=(20/1.5+1)×1.5×0.85×0.35×1/1/2=3.2kN
单内立杆:
NG2k1=3.2kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/2=(20/1.5+1)×1.5×0.14×1/2=1.5kN
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×20=0.3kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=3.2+1.5+0.3=5kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=3.2kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj)/2=1.5×0.85×(2×3)/2=3.82kN
内立杆:
NQ1k=3.82kN
不组合风荷载作用下单立杆轴向力:
单外立杆:
N'=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k=1.2×(3.21+5)+1.4×3.82=15.22kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k=1.2×(3.21+3.2)+1.4×3.82=13.05kN
七、钢丝绳卸荷计算
钢丝绳不均匀系数α
0.85
钢丝绳安全系数k
9
钢丝绳绳夹型式
马鞍式
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
15.19
钢丝绳绳夹数量[n]
3
吊环设置
分开设置
卸荷系数Kf
0.8
上部增加荷载高度(m)
3.6
脚手架卸荷次数N
1
第N次卸荷
卸荷点位置高度hx(m)
卸荷点净高hj(m)
钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)
上吊点距内立杆下吊点的水平距离(mm)
上吊点距外立杆下吊点的水平距离(mm)
卸荷点水平间距(m)
1
15
5
3.6
450
1300
3
钢丝绳卸荷
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法(分开设置)
第1次卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(3600/450)=82.87°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(3600/1300)=70.14°
钢丝绳竖向分力,不均匀系数KX取1.5
P1=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×13.05×5/20×3/1.5=7.83kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×15.22×5/20×3/1.5=9.13kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=7.83/sin82.87°=7.89kN
T2=P2/sinα2=9.13/sin70.14°=9.71kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=9.71kN
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×9.71/(2×15.19)=1个≤[n]=3个
满足要求!
Pg=k×[Fg]/α=9×9.71/0.85=102.77kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(102.77/0.5)1/2=14.34mm
吊环最小直径dmin=(2A/π)1/2=(2×[Fg]/([f]π))1/2=(2×9.71×103/(50π))1/2=12mm
注:
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2
第1次卸荷钢丝绳最小直径14.34mm,必须拉紧至9.71kN,吊环最小直径为12mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架搭设高度H
24
立杆截面抵抗矩W(mm3)
4790
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)
457
连墙件布置方式
两步三跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.5=2.25m
长细比λ=l0/i=2.25×103/15.9=141.51≤210
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.5=2.6m
长细比λ=l0/i=2.6×103/15.9=163.44
查《规范》表A得,φ=0.265
满足要求!
2、立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[3.6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(3.21+5)+1.4×3.82)×(15+(1-0.8)×(15-15)+max[3.6,(1-0.8)×5])/20=14.15kN
σ=N/(φA)=14150.46/(0.265×457)=116.84N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
九、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步三跨
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
连墙件截面面积Ac(mm2)
489
连墙件截面回转半径i(mm)
158
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
1
Nlw=1.4×ωk×2×h×3×la=1.4×0.45×2×1.5×3×1.5=8.55kN
长细比λ=l0/i=600/158=3.8,查《规范》表A.0.6得,φ=0.99
(Nlw+N0)/(φAc)=(8.55+3)×103/(0.99×489)=23.8N/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=8.55+3=11.55kN≤1×12=12kN
满足要求!
悬挑梁验算
一、基本参数
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)
14
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
1500
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)
2500
梁/楼板混凝土强度等级
C30
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
2200
3300
3
是
2
下撑
3200
3300
3200
是
作用点号
各排立杆传至梁上荷载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
14.15
400
1500
2
14.15
1250
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)
205
主梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
170
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.25kN/m
第1排:
F1=F1/nz=14.15/1=14.15kN
第2排:
F2=F2/nz=14.15/1=14.15kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=5.89×106/141000=41.75N/mm2≤[f]=205N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=17.36×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=20.52N/mm2
τmax=20.52N/mm2≤[τ]=170N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=0.95mm≤[ν]=2×la/400=2×3800/400=19mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-1.11kN,R2=19.09kN,R3=16.44kN,R4=-4.55kN
四、上拉杆件验算
上拉杆材料类型
槽钢
上拉杆截面类型
5号槽钢
上拉杆截面积A(cm2)
6.93
上拉杆截面惯性矩I(cm4)
26
上拉杆截面抵抗矩W(cm3)
10.4
上拉杆材料抗拉强度设计值f(N/mm2)
205
上拉杆弹性模量E(N/mm2)
206000
对接焊缝抗拉强度设计值ftw(N/mm2)
140
上拉杆件角度计算:
α1=arctanL1/L2=arctan(3300/3)=89.95°
上拉杆件支座力:
RS1=nzR3=1×16.44=16.44kN
主梁轴向力:
NSZ1=RS1/tanα1=16.44/tan89.95°=0.01kN
上拉杆件轴向力:
NS1=RS1/sinα1=16.44/sin89.95°=16.44kN
上拉杆件的最大轴向拉力NS=max[NS1...NSi]=16.44kN
轴心受拉稳定性计算:
σ=NS/A=16.44×103/693=23.72N/mm2≤f=205N/mm2
符合要求!
对接焊缝验算:
σ=NS/(lwt)=16.44×103/A=16.44×103/693=23.72N/mm2≤ftw=140N/mm2
符合要求!
五、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(3300/3200)=45.88°
下撑杆件支座力:
RX1=nzR4=1×-4.55=-4.55kN
主梁轴向力:
NXZ1=RX1/tanβ1=-4.55/tan45.88°=-4.41kN
下撑杆件轴向力:
NX1=RX1/sinβ1=-4.55/sin45.88°=-6.34kN
下撑杆件的最大轴向拉力NX=max[Nx1...Nxi]=-6.34kN
下撑杆长度:
L01=(L12+L22)0.5=(33002+32002)0.5=4596.74mm
下撑杆长细比:
λ1=L01/i=4596.74/41.4=111.03
查《钢结构设计规范》GB50017-2003表C得,φ1=0.558
轴心受压稳定性计算:
σ1=NX1/(φ1A)=-6337.09/(0.558×1430)=-7.94N/mm2≤f=205N/mm2
符合要求!
对接焊缝验算:
σ=NX/(lwt)=6.34×103/A=6.34×103/1430=4.43N/mm2≤fcw=140N/mm2
符合要求!
六、悬挑主梁整体稳定性验算
主梁轴向力:
N=[(NSZ1)-(NXZ1)]/nz=[(0.01)-(-4.41)]/1=4.43kN
压弯构件强度:
σmax=Mmax/(γW)+N/A=5.89×106/(1.05×141×103)+4.43×103/2610=41.46N/mm2≤[f]=205N/mm2
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=1.6
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0.89。
σ=Mmax/(φbWx)=5.89×106/(0.89×141×103)=46.72N/mm2≤[f]=205N/mm2
符合要求!
七、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)
14
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
2500
梁/楼板混凝土强度等级
C30
压环钢筋1
压环钢筋2
锚固点压环钢筋受力:
N=1.11kN
压环钢筋验算:
σ=N/(2A)=2×N/πd2=2×1.11×103/(3.14×142)=3.59N/mm2≤[f]=50N/mm2
注:
[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/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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