悬挑长度2 m18#工字钢.docx
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悬挑长度2m18#工字钢
悬挑长度2m、18#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)
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
Ф48×3
脚手架架体高度H(m)
16.8
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)
1.6
立杆横距lb(m)
1.25
横向水平杆计算外伸长度a1(m)
0.15
内立杆离建筑物距离a(m)
0.5
双立杆计算方法
不设置双立杆
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
木挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
3步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.12,0.12
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
江苏南通市
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
0.87
风压高度变化系数μz(连墙件)
0.94
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件)
0.24
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)
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×la/(n+1))+1.4×Gk×la/(n+1)=1.2×(0.033+0.1×1.6/(2+1))+1.4×3×1.6/(2+1)=2.34kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.033+Gkjb×la/(n+1))+Gk×la/(n+1)=(0.033+0.1×1.6/(2+1))+3×1.6/(2+1)=1.69kN/m
计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=max[qlb2/8,qa12/2]=max[2.34×1.252/8,2.34×0.152/2]=0.46kN·m
σ=Mmax/W=0.46×106/4490=101.96N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
νmax=max[5q'lb4/(384EI),q'a14/(8EI)]=max[5×1.69×12504/(384×206000×107800),1.69×1504/(8×206000×107800)]=2.414mm
νmax=2.414mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[1250/150,10]=8.33mm
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)=2.34×(1.25+0.15)2/(2×1.25)=1.84kN
正常使用极限状态
Rmax'=q'(lb+a1)2/(2lb)=1.69×(1.25+0.15)2/(2×1.25)=1.32kN
四、纵向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=1.84kN
q=1.2×0.033=0.04kN/m
正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=1.32kN
q'=0.033kN/m
1、抗弯验算
计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.79×106/4490=176.25N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=4.681mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1600/150,10]=10mm
满足要求!
3、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=4.24kN
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=1.84kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
纵向水平杆:
Rmax=4.24kN≤Rc=0.9×8=7.2kN
满足要求!
六、荷载计算
脚手架架体高度H
16.8
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)
0.12,0.12
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/2×0.033/h)×H=(0.12+(1.25+0.15)×2/2×0.033/1.8)×16.8=2.45kN
单内立杆:
NG1k=(gk+(lb+a1)×n/2×0.033/h)×H=(0.12+(1.25+0.15)×2/2×0.033/1.8)×16.8=2.45kN
2、脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆:
NG2k1=(H/h+1)×la×(lb+a1)×Gkjb×1/1/2=(16.8/1.8+1)×1.6×(1.25+0.15)×0.1×1/1/2=1.16kN
1/1表示脚手板1步1设
单内立杆:
NG2k1=1.16kN
3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:
NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/3=(16.8/1.8+1)×1.6×0.17×1/3=0.94kN
1/3表示挡脚板3步1设
4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:
NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.6×16.8=0.27kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:
NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=1.16+0.94+0.27=2.36kN
单内立杆:
NG2k=NG2k1=1.16kN
立杆施工活荷载计算
外立杆:
NQ1k=la×(lb+a1)×(njj×Gkjj)/2=1.6×(1.25+0.15)×(1×3)/2=3.36kN
内立杆:
NQ1k=3.36kN
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×(2.45+2.36)+1.4×3.36=10.48kN
单内立杆:
N=1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k=1.2×(2.45+1.16)+1.4×3.36=9.03kN
七、立杆稳定性验算
脚手架架体高度H
16.8
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
两步两跨
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=169.81≤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=3.12m
长细比λ=l0/i=3.12×103/15.9=196.13
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=2.45+2.36+3.36=8.17kN
单内立杆的轴心压力标准值N'=NG1k+NG2k+NQ1k=2.45+1.16+3.36=6.97kN
单立杆的轴心压力设计值N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k=1.2×(2.45+2.36)+1.4×3.36=10.48kN
σ=N/(φA)=10480.97/(0.188×424)=131.49N/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×2×la=1.4×0.24×2×1.8×2×1.6=3.94kN
长细比λ=l0/i=600/15.9=37.74,查《规范》表A.0.6得,φ=0.9
(Nlw+N0)/(φAc)=(3.94+3)×103/(0.9×424)=18.12N/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=3.94+3=6.94kN≤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)
15
悬挑方式
普通主梁悬挑
主梁间距(mm)
1600
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)
2500
梁/楼板混凝土强度等级
C30
结构重要性系数γ0
1
二、荷载布置参数
作用点号
立杆传至梁上恒载标准值FGi(kN)
立杆传至梁上活载标准值FQi(kN)
恒载分项系数γGi
活载分项系数γQi
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
3.608
3.36
1.35
1.4
6.968
9.575
600
1600
2
4.81
3.36
1.35
1.4
8.17
11.198
1850
1600
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'=γ0×gk=1×0.241=0.24kN/m
第1排:
F'1=γ0F1'/nz=1×6.97/1=6.97kN
第2排:
F'2=γ0F2'/nz=1×8.17/1=8.17kN
荷载设计值:
q=γ0×1.2×gk=1×1.2×0.241=0.29kN/m
第1排:
F1=γ0×F1/nz=1×9.58/1=9.58kN
第2排:
F2=γ0×F2/nz=1×11.2/1=11.2kN
1、强度验算
弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=26.94×106/185000=145.6N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求!
2、抗剪验算
剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=21.36×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=20.9N/mm2
τmax=20.9N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求!
3、挠度验算
变形图(mm)
νmax=15.88mm≤[ν]=2×lx/250=2×2000/250=16mm
符合要求!
4、支座反力计算
R1=-10.41kN,R2=32.5kN
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=26.94×106/(1.05×185×103)+0×103/3060=138.67N/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)=26.94×106/(0.79×185×103)=185.44N/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=5.21kN
压环钢筋验算:
σ=N/(4A)=N/πd2=10.41×103/(3.14×162)=12.95N/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!