型钢悬挑脚手架扣件式计算书.docx
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型钢悬挑脚手架扣件式计算书
槽钢悬挑脚手架(扣件式)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》GB50009-2001
4、《钢结构设计规范》GB50017-2003
5、本工程相关施工图纸
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
脚手架搭设高度H(m)
18(实际17.4)
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
47.98
立杆步距h(m)
1.74
立杆纵距或跨距la(m)
1.2
立杆横距lb(m)
0.75
内立杆离建筑物距离a(m)
0.2
双立杆计算方法
按构造要求设计
双立杆计算高度H1(m)
18(实际17.4)
二、荷载设计
脚手板类型
竹芭脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.1
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)
0.17
挡脚板铺设方式
1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
其他用途脚手架作业层数nqj
1
其他用途脚手架荷载标准值Gkqj(kN/m2)
1
地区
浙江杭州市
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
1.13
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆稳定性)
1.25,1.03
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)
0.42,0.35
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)
107800
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
4490
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.033+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.033+0.1×0.75/(2+1))+1.4×3×0.75/(2+1)
=1.12kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.033+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.033+0.1×0.75/(2+1))+3×0.75/(2+1)=0.81kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.1×1.12×1.22=0.16kN·m
σ=Mmax/W=0.16×106/4490=35.92N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.81×12004/(100×206000×107800)=0.511mm
νmax=0.511mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1200/150,10]=8mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=1.1qla=1.1×1.12×1.2=1.48kN
正常使用极限状态
Rmax'=1.1q'la=1.1×0.81×1.2=1.07kN
四、横向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.48kN
q=1.2×0.033=0.04kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=1.07kN
q'=0.033kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.37×106/4490=82.21N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=0.722mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[750/150,10]=5mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=1.5kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
双扣件
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=1.48/2=0.74kN≤Rc=0.8×12=9.6kN
横向水平杆:
Rmax=1.5kN≤Rc=0.8×12=9.6kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架搭设高度H
18(实际17.4)
脚手架钢管类型
Ф48×3
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+la×n/2×0.033/h)×H=(0.12+1.2×2/2×0.033/1.74)×18=2.57kN
单内立杆:
NG1k=2.57kN
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=(18/1.74+1)×1.2×0.75×0.1×1/1/2=0.51kN
1/1表示脚手板1步1设
单内立杆:
NG2k1=0.51kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/1=(18/1.74+1)×1.2×0.17×1/1=2.31kN
1/1表示挡脚板1步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.2×18=0.22kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.51+2.31+0.22=3.04kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=0.51kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj+nqj×Gkqj)/2=1.2×0.75×(1×3+1×1)/2=1.8kN
内立杆:
NQ1k=1.8kN
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×(2.57+3.04)+0.9×1.4×1.8=9.01kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(2.57+0.51)+0.9×1.4×1.8=5.97kN
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]
5
吊环设置
共用
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
10
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
170
卸荷系数Kf
0.8
上部增加荷载高度(m)
6
脚手架卸荷次数N
1
(钢丝绳型号6*19、钢丝绳直径18.5mm、拉环HPB235钢筋直径20mm)
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HS(mm)
上吊点距外立杆下吊点的水平距离HS(mm)
卸荷点水平间距HL(m)
1
18
1.8
2.9
200
1100
1.2
钢丝绳卸荷
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法(共用)
第1次卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(2900/200)=86.05°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(2900/1100)=69.23°
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=0.8×1.5×5.97×1.8/18×1.2/1.2=0.72kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×9.01×1.8/18×1.2/1.2=1.08kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=0.72/sin86.05°=0.72kN
T2=P2/sinα2=1.08/sin69.23°=1.16kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=1.16kN
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×1.16/(2×15.19)=1个≤[n]=5个
满足要求!
花篮螺栓验算:
σ=[Fg]×103/(π×de2/4)=1.16×103/(π×102/4)=14.72N/mm2≤[ft]=170N/mm2
满足要求!
Pg=k×[Fg]/α=9×1.16/0.85=12.24kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(12.24/0.5)1/2=4.95mm
吊环最小直径dmin=(4A/π)1/2=(4×[Fg]/([f]π))1/2=4×1.16×103/(65π))1/2=5mm
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
第1次卸荷钢丝绳最小直径4.95mm,必须拉紧至1.16kN,吊环最小直径为5mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架搭设高度H
18
立杆计算长度系数μ
1.5
立杆截面抵抗矩W(mm3)
4490
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)
424
连墙件布置方式
两步两跨
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.74=2.61m
长细比λ=l0/i=2.61×103/15.9=164.15≤210
轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.74=3.01m
长细比λ=l0/i=3.01×103/15.9=189.59
查《规范》表A得,φ=0.201
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)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(2.57+3.04+1.8)×(18+(1-0.8)×(18-18)+max[6,(1-0.8)×1.8])/18=9.89kN
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[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(2.57+3.04)+1.4×1.8)×(18+(1-0.8)×(18-18)+max[6,(1-0.8)×1.8])/18=12.34kN
σ=N/(φA)=12342.79/(0.201×424)=144.83N/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)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(2.57+3.04+1.8)×(18+(1-0.8)×(18-18)+max[6,(1-0.8)×1.8])/18=9.89kN
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k)×(hx1+(1-Kf)×(Hx顶-hx1)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(2.57+3.04)+0.9×1.4×1.8)×(18+(1-0.8)×(18-18)+max[6,(1-0.8)×1.8])/18=12.01kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.35×1.2×1.742/10=0.16kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=12006.79/(0.201×424)+159501.71/4490=176.41N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
九、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步两跨
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)
15.8
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
0.9
Nlw=1.4×ωk×2×h×2×la=1.4×0.42×2×1.74×2×1.2=4.96kN
长细比λ=l0/i=600/15.8=37.97,查《规范》表A.0.6得,φ=0.9
(Nlw+N0)/(φAc)=(4.96+3)×103/(0.9×489)=18.03N/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=4.96+3=7.96kN≤0.9×12=10.8kN
满足要求!
十、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+H1)×(L/la+1)
2880
纵向水平杆
(2×(njj+nzj+nqj)+(2+n)×(H/h+1))×L
2303.04
防护栏杆+纵向水平杆
横向水平杆
(H/h+1)×(L/la+1)×lb
330
横向斜撑
(H/h+1)×(L/la+1)×1/6×(h2+lb2)0.5
138.95
6跨1设
连墙件
LH/(2la×2h)
103
2步2跨,单位(根)
安全网
LH
863.64
单位(㎡)
脚手板
(H/h+1)×1/1×L×lb
395.84
1步1设,单位(㎡)
挡脚板
(H/h+1)×1/1×L
527.78
1步1设
直角扣件
(2×(njj+nzj+nqj)+(2+n)×(H/h+1))×(L/la+1)+2×(H/h+1)*((1+n)×L/la+1)
4872
单位(个)
对接扣件
(2×(H+H1)×(L/la+1)+(2×(njj+nzj+nqj)+(2+n)×(H/h+1))×L)/6.5
809
每根钢管长6.5m,单位(个)
旋转扣件
0.3×(2×(H+H1)×(L/la+1)+(2×(njj+nzj+nqj)+(2+n)×(H/h+1))×L)/6.5
243
单位(个)
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)
1200
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)
18
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
1250
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)
1800
梁/楼板混凝土强度等级
C25(第一挑C40、第二挑C35、第三挑C30、第四挑C25,计算按最不利C25取)
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
3300
1050
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
9.89
12.34
300
1200
2
9.89
12.34
1050
1200
附图如下:
平面图
立面图
三、主梁验算
主梁材料类型
槽钢
主梁合并根数nz
1
主梁材料规格
16号槽钢
主梁截面积A(cm2)
25.15
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
934.5
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
116.8
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.197
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
荷载标准值:
q'=gk=0.197=0.2kN/m
第1排:
F'1=F1'/nz=9.89/1=9.89kN
第2排:
F'2=F2'/nz=9.89/1=9.89kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.197=0.24kN/m
第1排:
F1=F1/nz=12.34/1=12.34kN
第2排:
F2=F2/nz=12.34/1=12.34kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=16.85×106/116800=144.23N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=24.98×1000×[65×1602-(65-8.5)×1402]/(8×9345000×8.5)=21.88N/mm2
τmax=21.88N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=8.07mm≤[ν]=2×lx/250=2×1250/250=10mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-9.14kN,R2=34.56kN
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=16.85×106/(1.05×116.8×103)+0×103/2515=137.37N/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,按照下式计算:
φb=(570tb/lh)×(235/fy)=570×10×65×235/(2500×160×235)=0.93
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0.77。
σ=Mmax/(φbWx)=16.85×106/(0.77×116.8×103)=188.41N/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)
18
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
1800
梁/楼板混凝土强度等级
C25
压环钢筋1
压环钢筋2
锚固点压环钢筋受力:
N/2=4.57kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=9.14×103/(3.14×182)=8.98N/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!