11型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书课件.docx

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11型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书课件

型钢悬挑式扣件钢管脚手架计算书

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》（JGJ130-2011），以下简称《规范》。

本工程的脚手架为双排脚手架，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距1.05米，步距1.80米。

内立杆距墙0.35米。

型钢悬挑的架体高度为20米，采用的钢管类型为

48.3×3.6，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，施工作业层1层，脚手板共铺设3层。

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，建筑物外悬挑段长度1.50米，建筑物内锚固段长度2.0米。

每个悬挑水平梁外端均采用17钢丝绳与建筑物拉结，拉结点吊环采用20。

48.3×3.6钢管截面几何特征：

A＝5.06cm2，I＝12.71cm4，W＝5.26cm3，

i＝1.59cm，g＝0.0397KN/m。

E＝2.06×105

16号工字钢截面几何特征：

A＝26.131cm2，I＝1130cm4，W＝141cm3，

i＝6.58cm，q＝0.2051KN/m。

一、小横杆计算

小横杆在大横杆的上面。

小横杆按简支梁计算。

1.均布荷载值计算

脚手板的荷载标准值P=0.35×1.5/2=0.262kN/m

活荷载标准值Q=3.0×1.5/2=2.25kN/m

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

《规范》公式5.2.2M＝1.2MGK＋1.4∑MQK

式中：

MGK—脚手板自重产生的弯矩标准值（kN.m）；

MQK—施工荷载产生的弯矩标准值（kN.m）。

MGK＝ql2/8＝0.262×1.052/8kN.m

MQK＝ql2/8＝2.25×1.052/8kN.m

M＝1.2MGK＋1.4∑MQK

＝1.2×0.262×1.052/8＋1.4×2.25×1.052/8

＝0.043＋0.434＝0.477kN.m

《规范》公式5.2.1

σ＝M／W≤f

σ＝0.477×106／5260＝90.684N/mm2＜f＝205N/mm2,满足要求.

3.挠度计算

《规范》公式5.2.3v≤[v]

式中：

v—挠度（mm）；

[v]—容许挠度，按《规范》表5.1.8采用。

荷载标准值q=0.262+2.250=2.512kN/m

v＝5ql4／（384EI）＝5×2.512×10504/（384×2.06×105×127100）

＝1.52mm＜[v]＝l/150＝1050/150＝7mm与10mm

满足要求。

二、大横杆的计算

大横杆按三跨连续梁进计算，小横杆在大横杆的上面。

1.荷载值计算

脚手板的荷载标准值P=0.35×1.05×1.50/2=0.276kN

活荷载标准值Q=3.0×1.05×1.5/2=2.363kN

大横杆计算简图

2.抗弯强度计算

《规范》公式5.2.2M＝1.2MGK＋1.4∑MQK

式中：

MGK—脚手板自重产生的弯矩标准值（kN.m）；

MQK—施工荷载产生的弯矩标准值（kN.m）。

MGK＝0.175Pl＝0.175×0.276×1.05＝0.051kN.m

MQK＝0.175Pl＝0.175×2.363×1.05＝0.434kN.m

M＝1.2MGK＋1.4∑MQK＝1.2×0.051＋1.4×0.434＝0.669kN.m

《规范》公式5.2.1

σ＝M／W≤f

σ＝0.669×106／5260＝127.19N/mm2＜f＝205N/mm2,满足要求.

3.挠度计算

《规范》公式5.2.3

v≤[v]

式中：

v—挠度（mm）；

[v]—容许挠度，按《规范》表5.1.8采用。

荷载标准值q=0.276+2.363=2.639kN

v＝1.146pl3／（100EI）＝1.146×2639×15004/（100×2.06×105×127100）

＝3.9mm＜[v]＝l/150＝1050/150＝7mm与10mm

满足要求。

三、扣件抗滑力的计算

纵横向水平杆与立杆连接时的扣件抗滑承载力按《规范》公式5.2.5:

R≤Rc

式中R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

Rc——扣件抗滑承载力设计值按《规范》表5.1.7,取8.0kN；

1.荷载值计算

脚手板的荷载标准值P=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN

活荷载标准值Q=3.0×1.05×1.5/2=2.363kN

荷载的设计值R=1.2×0.276+1.4×2.366=3.639kN＜Rc=8.0kN

单扣件抗滑承载力满足要求

四、计算立杆段的轴向力设计值N，

《规范》不组合风荷载时：

按公式5.2.7-1

N＝1.2（NG1K＋NG2K）＋1.4∑NQk

组合风荷载时：

按公式5.2.7-2

N＝1.2（NG1K＋NG2K）＋0.9×1.4∑NQk

1、脚手架荷载标准值

（1）脚手架结构自重产生的轴向力标准值NG1K，按《规范》附录A表A.0.1,取0.1295kN/m

NG1K=0.1295×20.0=2.59kN

（2）构配件自重产生的轴向力标准值NG2K，按《规范》4.2.1条取用：

脚手板的自重标准值，采用竹串片脚手板为0.35kN/m2；

NG2=0.35×3×1.5×（1.05+0.35）/2=1.1025kN

栏杆与挡脚手板自重标准值，采用栏杆、竹串片脚手板挡板，为0.17kN/m；

NG3=0.17×1.5×3=0.765kN

脚手架上吊挂的安全设施（安全网）的自重标准值取0.01kN/m2；

NG4=0.01×1.5×20.0=0.3kN

NG2K=1.1025+0.765+0.3=2.168kN

（3）施工荷载产生的轴向力标准值总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

NQk=3.0×1×1.5×1.05/2=2.363kN

（4）风荷载标准值应按《规范》公式4.2.5：

式中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；

W0——基本风压（kN/m2），按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006年版）附录表D.4的规定采用：

W0=0.25（洛阳）（郑州0.30）

μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2006）表7.2.1的规定采用：

本工程取最高点100m，Uz=2.09

μs——脚手架的风荷载体型系数，按《规范》4.2.6条、4.2.7条，

取μs=1.3×0.8=1.04

Wk=0.250×2.09×1.04=0.543kN/m2。

2、立杆段的轴向力设计值N

不组合风荷载时：

N＝1.2×（2.59+2.168）+1.4×2.363＝9.018kN

组合风荷载时：

N=1.2（2.59+2.168）+0.9×1.4×2.363＝8.687kN

五、立杆的稳定性计算

1、风荷载产生的立杆段弯矩设计值MW，按《规范》公式5.2.9

MW=0.9×1.4wklah2/10

式中wk——风荷载标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——步距（m）。

Mw=0.9×1.4×0.543×1.5×1.82/10=0.333kN.m

2、不组合风荷载时,按《规范》公式5.2.6-1

式中N——计算立杆段的轴向力设计值，N=9.018kN；

A——立杆的截面面积，按《规范》附录B表B.0.1采用，A=5.06cm2；

——轴心受压构件的稳定系数，由长细比λ=l0/i按《规范》附录A表A.0.6取值；

f——钢管立杆抗压强度设计值，f=205N/mm2；

l0——立杆计算长度，按《规范》公式5.2.8

l0=kuh=1.155×1.50×1.8=3.118m；

λ——长细比，λ=3118/15.9=196；查《规范》附录A表A.0.6，

=0.188

i——截面回转半径，按《规范》附录B表B.0.1采用，i=1.59cm；

　　κ——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，按《规范》表5.2.8采用，u=1.5；

　　9018/（0.188×506）=94.80N/mm2

3、组合风荷载时,按《规范》公式5.2.6-2

式中N——立杆的轴向力设计值，N=8.687kN；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩设计值，MW=0.333kN.m；

W——截面模量（mm3），按《规范》附录B表B.0.1采用，W=5.26cm3；

其它符号同上。

＝8687/（0.188×506）+333000/5260

=154.627N/mm2

六、连墙件的计算

1、连墙件的轴向力设计值Nl，按《规范》公式5.2.12-3计算：

Nl=Nlw+N0

式中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按按《规范》5.2.13条计算：

Nlw=1.4·wk·Aw

Wk——风荷载标准值，wk=0.543kN/m2；

AW——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，

Aw=3.6×4.50=16.2m2；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；双排架N0=3kN，

Nlw=1.4×0.543×16.2=12.315kN

Nl=12.315+3=15.315kN

2、连墙件杆件的强度，按《规范》公式5.2.12-1

式中σ——连墙件应力值（N/mm2）；

Ac——连墙件净截面面积（mm2），本工程采用钢管，A=5.06cm2；；

Nl——连墙件轴向力设计值（N）；

σ=15315/506=30.267N/mm2<0.85f=0.85×205=174.25N/mm2满足要求。

3、连墙件杆件的稳定，按《规范》公式5.2.12-1

式中A——连墙件毛截面面积（mm2）；

——连墙件的稳定系数，由长细比按《规范》附录A表A.0.6取值；

λ=350/15.9=22，

＝0.941

σ=15315/（0.941×506）=32.165N/mm2<0.85f=0.85×205=174.25N/mm2满足要求。

4、钢管扣件做连墙件杆件时，扣件抗滑承载力按《规范》公式5.2.15计算：

Nl≤Rc

式中Rc——扣件抗滑承载力设计值，一个直角扣件取8.0kN。

Nl=15.315kN＞Rc=8.0kN，应采用双扣件。

或增加连墙件。

连墙件扣件连接示意图

七、悬挑梁的受力计算

《规范》5.6条。

1、型钢悬挑梁抗弯强度，按《规范》公式5.,6.3计算：

Mmax＝N（lc2＋lc3）＋0.5qlc12

＝9.018×（1.5＋0.45）＋0.5×0.2051×1.62＝17.848kN·m

式中：

σ——型钢悬挑梁应力值（N/mm2）；

Mmax——型钢悬挑梁计算截面最大弯矩设计值（N·mm）；

Wn——型钢悬挑梁净截面模量，Wn＝141cm3；

f——钢材的抗弯强度设计值，f＝215N/mm2；

N——悬挑脚手架轴向力设计值（N），N＝9.018KN；

lc1——型钢悬挑脚至建筑结构楼层板边支承点的距离（mm）；

lc2——外立杆至建筑结构楼层板边支承点的距离（mm）；

lc3——内立杆至建筑结构楼层板边支承点的距离（mm）；

q——型钢梁自重线荷载标准值（N/mm），q＝0.2051kN/m。

σ＝17848000/141000＝126.582N/mm2＜f＝215N/mm满足要求。

2、型钢悬挑梁整体稳定性，按《规范》公式5.,6.4计算：

式中：

b——型钢悬挑梁整体稳定系数；按现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B表B.2：

b=2.00；

b大于0.6，按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B公式B.1-2；

b'=1.07-0.282/

b=0.929

W——型钢悬挑梁毛截面模量，W＝141cm3，

σ＝17848000/（0.929×141000）＝136.256N/mm2＜f＝215N/mm2满足要求。

3、型钢悬挑梁挠度，按《规范》公式5.6.5：

ν≤[ν]

ν＝N（2lc23＋3lc2lc32－lc33）／6EI＋qlC14／8EI

式中：

[v]——型钢悬挑梁挠度允许值，按《规范》公式5.1.8取值：

[v]＝2l／250＝2×1600／250＝25.6mm；

ν——型钢悬挑梁最大挠度（mm）；

N——作用于悬挑梁上脚手架立杆上的轴向力标准值（N）；

E——钢材弹性模量，2.06×105N／mm2；

I——型钢悬挑梁毛截面惯性矩，I＝1130cm4；

lc——型钢悬挑梁锚固点中心至建筑结构楼层板边支承点的距离（mm）；

荷载标准值NkN：

（1）脚手架结构自重产生的轴向力标准值NG1K，按《规范》附录A表A.0.1,取0.1295kN/m

NG1K=0.1295×20.0=2.59kN

（2）构配件自重产生的轴向力标准值NG2K，按《规范》4.2.1条取用：

脚手板的自重标准值，采用竹串片脚手板为0.35kN/m2；

NG2=0.35×3×1.5×（1.05+0.35）/2=1.1025kN

栏杆与挡脚手板自重标准值，采用栏杆、竹串片脚手板挡板，为0.17kN/m；

NG3=0.17×1.5×3=0.765kN

脚手架上吊挂的安全设施（安全网）的自重标准值取0.01kN/m2；

NG4=0.01×1.5×20.0=0.3kN

NG2K=1.1025+0.765+0.3=2.168kN

（3）施工荷载产生的轴向力标准值总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

NQk=3.0×1×1.5×1.05/2=2.363kN

（4）荷载标准值：

N=2.59+2.168+2.363=7.121kN

ν＝7121×（2×15003+3×1500×4502－4503）/（6×2.06×105×1130×104）+0.2051×16004/（8×2.06×105×1130×104）

＝3.93mm＜[ν]＝25.6mm满足要求。

八、型钢悬挑梁锚固在主体结构上的钢筋拉环计算

按《规范》公式5.6.6：

Nm＝N（lc2＋lc3）／lc

式中：

σ——钢筋拉环应力值（KN／mm2）；

Nm——型钢悬挑梁锚固点段压点钢筋拉环设计值（N）；

Al——钢筋拉环净截面面积，一个钢筋按两个截面计算（mm2）；

f1——钢筋拉环抗拉强度设计值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010规定取f1＝50N／mm2。

Nm＝9018（1400＋350）／1800＝8767.5N

2Al＝2πd2/4

2Nm/πd2＝50

＝10.6mm

钢筋拉环直径选用d=16mm＞10.6mm满足要求。

（《规范》6.10.2条）