扣件式钢管脚手架计算书.docx
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扣件式钢管脚手架计算书
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
架体验算
一、脚手架参数
脚手架设计类型
结构脚手架
脚手板设计荷载(kN/m2)
3
同时施工作业层数
1
卸荷设置
无
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Φ48×2.7
脚手架架体高度H(m)
18
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
243
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
横向水平杆计算外伸长度a1(m)
0.1
内立杆离建筑物距离a(m)
1.05
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
10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
10步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12
横向斜撑布置方式
6跨1设
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
贵州贵阳市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.2
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)
0.212,0.147
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)
98900
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
4120
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.03+Gkjb×la/(n+1))+1.4×Gk×la/(n+1)=1.2×(0.03+0.35×1.5/(2+1))+1.4×3×1.5/(2+1)=2.346kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.03+Gkjb×la/(n+1))+Gk×la/(n+1)=(0.03+0.35×1.5/(2+1))+3×1.5/(2+1)=1.705kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=max[qlb2/8,qa12/2]=max[2.346×0.82/8,2.346×0.12/2]=0.188kN·m
σ=Mmax/W=0.188×106/4120=45.556N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=max[5q'lb4/(384EI),q'a14/(8EI)]=max[5×1.705×8004/(384×206000×98900),1.705×1004/(8×206000×98900)]=0.446mm
νmax=0.446mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[800/150,10]=5.333mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=q(lb+a1)2/(2lb)=2.346×(0.8+0.1)2/(2×0.8)=1.188kN
正常使用极限状态
Rmax'=q'(lb+a1)2/(2lb)=1.705×(0.8+0.1)2/(2×0.8)=0.863kN
四、纵向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.188kN
q=1.2×0.03=0.036kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=0.863kN
q'=0.03kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.483×106/4120=117.248N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=2.784mm≤[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=2.752kN
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=1.188kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
纵向水平杆:
Rmax=2.752kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架架体高度H
18
脚手架钢管类型
Φ48×2.7
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+a1)×n/2×0.03/h)×H=(0.12+(0.8+0.1)×2/2×0.03/1.8)×18=2.431kN
单内立杆:
NG1k=2.431kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=(H/h+1)×la×(lb+a1)×Gkjb×1/10/2=(18/1.8+1)×1.5×(0.8+0.1)×0.35×1/10/2=0.26kN
1/10表示脚手板10步1设
单内立杆:
NG2k1=0.26kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/10=(18/1.8+1)×1.5×0.17×1/10=0.28kN
1/10表示挡脚板10步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×18=0.27kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.26+0.28+0.27=0.81kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=0.26kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×(lb+a1)×(njj×Gkjj)/2=1.5×(0.8+0.1)×(1×3)/2=2.025kN
内立杆:
NQ1k=2.025kN
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×(2.431+0.81)+0.9×1.4×2.025=6.441kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.431+0.26)+0.9×1.4×2.025=5.78kN
七、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
18
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
4120
立杆截面回转半径i(mm)
16
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
384
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=1×1.5×1.8=2.7m
长细比λ=l0/i=2.7×103/16=168.75≤210
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.118m
长细比λ=l0/i=3.118×103/16=194.906
查《规范》表A得,φ=0.191
满足要求!
2、立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力标准值N'=NG1k+NG2k+NQ1k=2.431+0.81+2.025=5.266kN
单立杆的轴心压力设计值N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k=1.2×(2.431+0.81)+1.4×2.025=6.725kN
σ=N/(φA)=6724.53/(0.191×384)=91.685N/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=2.431+0.81+2.025=5.266kN
单立杆的轴心压力设计值N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4NQ1k=1.2×(2.431+0.81)+0.9×1.4×2.025=6.441kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.147×1.5×1.82/10=0.09kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=6441.03/(0.191×384)+90016.92/4120=109.668N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
八、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
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Φ48×2.7
连墙件截面面积Ac(mm2)
384
连墙件截面回转半径i(mm)
16
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
0.85
Nlw=1.4×ωk×2×h×3×la=1.4×0.212×2×1.8×3×1.5=4.808kN
长细比λ=l0/i=600/16=37.5,查《规范》表A.0.6得,φ=0.896
(Nlw+N0)/(φAc)=(4.808+3)×103/(0.896×384)=22.693N/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=4.808+3=7.808kN≤0.85×12=10.2kN
满足要求!
九、脚手架材料用量计算
脚手架杆部件名称
数量计算公式
用量(m)
备注
立杆
2×H×(L/la+1)
5868
纵向水平杆
(2×(njj+nzj+nqj)+2×(H/h+1))×L
5346
防护栏杆+纵向水平杆
横向水平杆
(H/h+1)×((1+n)×L/la+1)×(lb+a1)
4374
横向斜撑
(H/h+1)×(L/la+1)×1/6×(h2+lb2)0.5
531.838
6跨1设
连墙件
LH/(3la×2h)
270
2步3跨,单位(根)
安全网
LH
4374
单位(㎡)
脚手板
(H/h+1)×1/10×L×(lb+a1)
218.7
10步1设,单位(㎡)
挡脚板
(H/h+1)×1/10×L
243
10步1设
直角扣件
(2×(njj+nzj+nqj)+2×(H/h+1))×(L/la+1)+2×(H/h+1)*(L/la+1)
7172
单位(个)
对接扣件
(2×H×(L/la+1)+(2×(njj+nzj+nqj)+2×(H/h+1))×L)/6.5
1726
每根钢管长6.5m,单位(个)
旋转扣件
0.3×(2×H×(L/la+1)+(2×(njj+nzj+nqj)+2×(H/h+1))×L)/6.5
518
单位(个)
悬挑梁验算
一、基本参数
主梁离地高度(m)
88.8
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)
2000
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)
2300
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
1150
3600
1150
否
2
上拉
1950
3600
1950
否
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
5.27
6.72
1150
1500
2
5.27
6.72
1950
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
18号工字钢
主梁截面积A(cm2)
30.6
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
1660
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
185
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.241
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=0.241=0.241kN/m
第1排:
F'1=F1'/nz=5.27/1=5.27kN
第2排:
F'2=F2'/nz=5.27/1=5.27kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.241=0.289kN/m
第1排:
F1=F1/nz=6.72/1=6.72kN
第2排:
F2=F2/nz=6.72/1=6.72kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=21.41×106/185000=115.73N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=14.018×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=13.716N/mm2
τmax=13.716N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=13.197mm≤[ν]=2×lx/250=2×2000/250=16mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-8.976kN,R2=23.659kN
四、悬挑主梁整体稳定性验算
主梁轴向力:
N=[0]/nz=[0]/1=0kN
压弯构件强度:
σmax=Mmax/(γW)+N/A=21.41×106/(1.05×185×103)+0×103/3060=110.219N/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=0.99
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0.79。
σ=Mmax/(φbWx)=21.41×106/(0.785×185×103)=147.398N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
五、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)
2300
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/2=4.488kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=8.976×103/(3.14×162)=11.161N/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!