外墙脚手架变更型钢悬挑脚手架 2.docx
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外墙脚手架变更型钢悬挑脚手架2
型钢悬挑脚手架(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》GB50009-2012
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)
1
同时施工作业层数
0
卸荷设置
有
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3
脚手架架体高度H(m)
19.8
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
9
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)
1
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
木脚手板
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)
0.17
挡脚板铺设方式
6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
4跨1设
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)
1
地区
浙江金华市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.25
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)
0.265,0.184
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
4
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+0.35×1/(4+1))+1.4×0×1/(4+1)=0.124kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.033+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.033+0.35×1/(4+1))+0×1/(4+1)=0.103kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.1×0.124×1.52=0.028kN·m
σ=Mmax/W=0.028×106/4490=6.212N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×0.103×15004/(100×206000×107800)=0.159mm
νmax=0.159mm≤[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=1.1×0.124×1.5=0.205kN
正常使用极限状态
Rmax'=1.1q'la=1.1×0.103×1.5=0.17kN
四、横向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=0.205kN
q=1.2×0.033=0.04kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=0.17kN
q'=0.033kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.128×106/4490=28.508N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=0.502mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[1000/150,10]=6.667mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=0.43kN
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:
纵向水平杆:
Rmax=0.205/2=0.102kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
横向水平杆:
Rmax=0.43kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架架体高度H
19.8
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+1.5×4/2×0.033/1.8)×19.8=3.475kN
单内立杆:
NG1k=3.475kN
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=(19.8/1.8+1)×1.5×1×0.35×1/1/2=3.15kN
1/1表示脚手板1步1设
单内立杆:
NG2k1=3.15kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/6=(19.8/1.8+1)×1.5×0.17×1/6=0.51kN
1/6表示挡脚板6步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×19.8=0.297kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=3.15+0.51+0.297=3.957kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=3.15kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj)/2=1.5×1×(0×1)/2=0kN
内立杆:
NQ1k=0kN
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×(3.475+3.957)+0.9×1.4×0=8.918kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(3.475+3.15)+0.9×1.4×0=7.95kN
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
共用
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
100
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
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
5.9
13.9
5.9
200
1100
1.5
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(5900/200)=88.059°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(5900/1100)=79.439°
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=0.8×1.5×7.95×13.9/19.8×1.5/1.5=6.697kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×1.5×8.918×13.9/19.8×1.5/1.5=7.513kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=6.697/sin88.059°=6.701kN
T2=P2/sinα2=7.513/sin79.439°=7.642kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=7.642kN
绳夹数量:
n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×7.642/(2×15.19)=1个≤[n]=3个
满足要求!
花篮螺栓验算:
σ=[Fg]×103/(π×de2/4)=7.642×103/(π×1002/4)=0.973N/mm2≤[ft]=170N/mm2
满足要求!
Pg=k×[Fg]/α=9×7.642/0.85=80.92kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(80.92/0.5)1/2=12.722mm
吊环最小直径dmin=(4A/π)1/2=(4×[Fg]/([f]π))1/2=4×7.642×103/(65π))1/2=13mm
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12.722mm,必须拉紧至7.642kN,吊环最小直径为13mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
19.8
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=2.7×103/15.9=169.811≤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=3.118×103/15.9=196.132
查《规范》表A得,φ=0.188
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+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(3.475+3.957+0)×(5.9+max[6,(1-0.8)×13.9])/19.8=4.467kN
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k)×(hx1+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(3.475+3.957)+1.4×0)×(5.9+max[6,(1-0.8)×13.9])/19.8=5.36kN
σ=N/(φA)=5359.976/(0.188×424)=67.242N/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+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(3.475+3.957+0)×(5.9+max[6,(1-0.8)×13.9])/19.8=4.467kN
单立杆的轴心压力设计值N=(1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k)×(hx1+max[6,(1-Kf)×hj顶])/H=(1.2×(3.475+3.957)+0.9×1.4×0)×(5.9+max[6,(1-0.8)×13.9])/19.8=5.36kN
Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.184×1.5×1.82/10=0.113kN·m
σ=N/(φA)+Mw/W=5359.976/(0.188×424)+112674.24/4490=92.336N/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
连墙件截面类型
钢管
连墙件型号
Ф48×3
连墙件截面面积Ac(mm2)
424
连墙件截面回转半径i(mm)
15.9
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×3×la=1.4×0.265×2×1.8×3×1.5=6.01kN
长细比λ=l0/i=600/15.9=37.736,查《规范》表A.0.6得,φ=0.896
(Nlw+N0)/(φAc)=(6.01+3)×103/(0.896×424)=23.717N/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=6.01+3=9.01kN≤0.9×12=10.8kN
满足要求!
悬挑梁验算
一、基本参数
主梁离地高度(m)
9.4
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)
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
1150
3300
1050
否
2
下撑
1160
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
4.47
5.36
400
1500
2
4.47
5.36
1400
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)
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=0.205=0.205kN/m
第1排:
F'1=F1'/nz=4.47/1=4.47kN
第2排:
F'2=F2'/nz=4.47/1=4.47kN
荷载设计值:
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.246kN/m
第1排:
F1=F1/nz=5.36/1=5.36kN
第2排:
F2=F2/nz=5.36/1=5.36kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=9.925×106/141000=70.388N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=11.089×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=13.105N/mm2
τmax=13.105N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=6.558mm≤[ν]=2×lx/250=2×1500/250=12mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-3.662kN,R2=15.366kN
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=9.925×106/(1.05×141×103)+0×103/2610=67.036N/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=1.3
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0.85。
σ=Mmax/(φbWx)=9.925×106/(0.853×141×103)=82.511N/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)
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/2=1.831kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=3.662×103/(3.14×162)=4.554N/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!