30米悬挑式扣件钢管脚手架计算书汇总.docx

1、30米悬挑式扣件钢管脚手架计算书汇总悬挑式扣件钢管脚手架计算书(悬挑 3.00米 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(JGJ130-2001。计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度为 18.0米,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,立杆的步距 1.80米。 采用的钢管类型为 483.0。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,同时施工 2层,脚手板采用竹笆脚手片,共铺设 10层。悬挑水平钢梁采用 14b号槽钢 U 口水平,其中建筑物外悬挑段长度 3.00米,建筑物内锚固段长度

2、 3.00米。 悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结,最外面钢丝绳距离建筑物 2.85m 。钢丝绳直径计算确定。一、大横杆的计算 :大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m脚手板的荷载标准值 P2=0.0501.050/3=0.018kN/m活荷载标准值 Q=3.0001.050/3=1.050kN/m静荷载的计算值 q1=1.20.038+1.20.018=0.067kN/m活荷载的计算值 q2=1.41.050=1.470kN/m 大横杆计

3、算荷载组合简图 (跨中最大弯矩和跨中最大挠度 大横杆计算荷载组合简图 (支座最大弯矩 2.强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩跨中最大弯矩计算公式如下 : 跨中最大弯矩为M1=(0.080.067+0.101.470 1.5002=0.343kN.m支座最大弯矩计算公式如下 : 支座最大弯矩为M2=-(0.100.067+0.1171.470 1.5002=-0.402kN.m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算: =0.402106/4491.0=89.528N/mm2大横杆的计算强度小于 205.0N/mm2, 满足要求 !3.挠度计算最大挠度考虑为三跨连续梁均布

4、荷载作用下的挠度计算公式如下 : 静荷载标准值 q 1=0.038+0.018=0.056kN/m活荷载标准值 q 2=1.050kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度V=(0.6770.056+0.9901.050 1500.04/(1002.06105107780.0=2.456mm 大横杆的最大挠度小于 1500.0/150与 10mm, 满足要求 !二、小横杆的计算 :小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。1.荷载值计算大横杆的自重标准值 P1=0.0381.500=0.058kN脚手板

5、的荷载标准值 P2=0.0501.0501.500/3=0.026kN活荷载标准值 Q=3.0001.0501.500/3=1.575kN荷载的计算值 P=1.20.058+1.20.026+1.41.575=2.306kN 小横杆计算简图B 标段工程 脚手架2.强度计算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下 : 集中荷载最大弯矩计算公式如下 : M=(1.20.038 1.0502/8+2.3061.050/3=0.813kN.m=0.813106/4491.0=181.099N/mm2 小横杆的计算强度小于 205.0N/mm2, 满足

6、要求 !3.挠度计算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下 : 集中荷载最大挠度计算公式如下 : 小横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1=5.00.0381050.004/(3842.060105107780.000=0.03mm集中荷载标准值 P=0.058+0.026+1.575=1.659kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V2=1658.8501050.0(31050.02-41050.02/9/(722.06105107780.0=3.070mm最大挠度和V=V1+V2=3.097mm小横杆的最大挠度小于 1050.0/150

7、与 10mm, 满足要求 !三、扣件抗滑力的计算 :纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算 (规范 5.2.5:R Rc其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值 , 取 8.0kN ;R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值; 1.荷载值计算横杆的自重标准值 P1=0.0381.050=0.040kN脚手板的荷载标准值 P2=0.0501.0501.500/2=0.039kN活荷载标准值 Q=3.0001.0501.500/2=2.362kN荷载的计算值 R=1.20.040+1.20.039+1.42.362=3.403kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 !当直角扣件的

8、拧紧力矩达 40-65N.m 时 , 试验表明 :单扣件在 12kN 的荷载下会滑动 , 其抗滑承载力可取8.0kN ;双扣件在 20kN 的荷载下会滑动 , 其抗滑承载力可取 12.0kN ;四、脚手架荷载标准值 :作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容:(1每米立杆承受的结构自重标准值 (kN/m;本例为 0.1248NG1 = 0.12518.000=2.246kN(2脚手板的自重标准值 (kN/m2 ;本例采用竹笆脚手板,标准值为 0.05NG2 = 0.050101.500(1.050+1.800/2=1.069kN(3栏杆与挡脚手板自重标准值 (kN

9、/m;本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,标准值为 0.11NG3 = 0.1101.50010/2=0.825kN(4吊挂的安全设施荷载,包括安全网 (kN/m2 ; 0.005NG4 = 0.0051.50018.000=0.135kN经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.275kN。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的 1/2取值。经计算得到,活荷载标准值 NQ = 3.00021.5001.050/2=4.725kN风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压 (kN/m2 ,按照建筑结构荷载规范 (GB5

10、0009-2001的规定采用:W 0 = 0.400 Uz 风荷载高度变化系数,按照建筑结构荷载规范 (GB50009-2001的规定采用:U z = 1.630 Us 风荷载体型系数:U s = 0.720经计算得到,风荷载标准值 W k = 0.70.4001.6300.720 = 0.329kN/m2。考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2NG + 0.851.4N Q风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 计算公式MW = 0.851.4W k l a h 2/10其中 Wk 风荷载基本风压值 (kN/m2 ;la 立杆的纵距 (m;h 立杆的步距 (m。五、立杆的稳

11、定性计算 :不考虑风荷载时 , 立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值, N=11.75kN; 轴心受压立杆的稳定系数 , 由长细比 l0/i 的结果查表得到 0.19; i 计算立杆的截面回转半径, i=1.60cm;l0 计算长度 (m,由公式 l0 = kuh 确定, l 0=3.12m;k 计算长度附加系数,取 1.155;u 计算长度系数,由脚手架的高度确定, u=1.50;A 立杆净截面面积, A=4.24cm2;W 立杆净截面模量 (抵抗矩 ,W=4.49cm3; 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2 ;经计算得到 = 146.17f 钢管立杆抗压强度设计值, f

12、= 205.00N/mm2;不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 f,满足要求 !考虑风荷载时 , 立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值, N=10.75kN; 轴心受压立杆的稳定系数 , 由长细比 l0/i 的结果查表得到 0.19; i 计算立杆的截面回转半径, i=1.60cm;l0 计算长度 (m,由公式 l0 = kuh 确定, l 0=3.12m;k 计算长度附加系数,取 1.155;u 计算长度系数,由脚手架的高度确定; u = 1.50A 立杆净截面面积, A=4.24cm2;W 立杆净截面模量 (抵抗矩 , W=4.49cm3;MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的

13、弯矩, M W = 0.190kN.m; 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2 ;经计算得到 = 176.14f 钢管立杆抗压强度设计值, f = 205.00N/mm2;考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 Nl ,连墙件的设计计算满足要求 !连墙件采用扣件与墙体连接。经过计算得到 Nl = 12.453kN大于扣件的抗滑力 8.0kN ,不满足要求 !双扣件的抗滑力 12.0kN ,基本满足要求!连墙件扣件连接示意图七、悬挑梁的受力计算 :悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部分脚手架荷载 N 的作用,里端 B 为与楼板的锚固点, A 为墙支点。本工程中,脚手架排距为 1050mm

14、,内侧脚手架距离墙体 1800mm ,支拉斜杆的支点距离墙体 = 2850mm, 水平支撑梁的截面惯性矩 I = 609.40cm4,截面抵抗矩 W = 87.10cm3,截面积 A = 21.31cm2。受脚手架集中荷载 P=1.24.28+1.44.73=11.75kN水平钢梁自重荷载 q=1.221.310.00017.8510=0.20kN/m悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架计算简图经过连续梁的计算得到6. 726. 51 悬挑脚手架支撑梁剪力图 (kN 2. 811悬挑脚手架支撑梁弯矩图 (kN.m 1. 136悬挑脚手架支撑梁变形图 (mm各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为 R1=

15、18.494kN,R2=6.837kN,R3=-0.636kN最大弯矩 Mmax =6.942kN.m截面应力 =M/1.05W+N/A=6.942106/(1.0587100.0+18.4941000/2131.0=84.580N/mm2 水平支撑梁的计算强度小于 205.0N/mm2, 满足要求 !八、悬挑梁的整体稳定性计算 :水平钢梁采用 14b号槽钢 U 口水平 , 计算公式如下 其中 b 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算: 经过计算得到 b =5709.560.0235/(2850.0140.0235.0=0.81由于 b 大于 0.6,按照钢结构设计规范 (GB5001

16、7-2003附录 B 其值用 b 查表得到其值为 0.714经过计算得到强度 =6.94106/(0.71487100.00=111.56N/mm2;水平钢梁的稳定性计算 f,满足要求 !九、拉杆的受力计算 :水平钢梁的轴力 R AH 和拉钢绳的轴力 R Ui 按照下面计算 其中 R Ui cos i 为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。各支点的支撑力 RCi =RUi sin i按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为RU1=26.154kN十、拉杆的强度计算 :拉绳或拉杆的轴力 R U 我们均取最大值进行计算,为RU =26.154kN拉绳的强度计算:如果上面采用钢丝绳,钢丝绳的容许拉力

17、按照下式计算: 其中 Fg 钢丝绳的容许拉力 (kN;Fg 钢丝绳的钢丝破断拉力总和 (kN;计算中可以近似计算 F g =0.5d2, d 为钢丝绳直径 (mm; 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对 619、 637、 661钢丝绳分别取 0.85、 0.82和 0.8; K 钢丝绳使用安全系数。计算中 Fg 取 26.154kN , =0.85, K=5.0,得到:钢丝绳最小直径必须大于 18mm 或采用双根直径 11mm 的钢丝绳并联才能满足要求 !钢丝拉绳的吊环强度计算:钢丝拉绳的轴力 R U 我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力 N ,为N=RU =26.154kN钢丝拉绳的吊环强度计算

18、公式为 其中 f 为吊环受力的单肢抗剪强度,取 f = 125N/mm2;所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径 D=261544/(3.14161251/2=17mm 十一、锚固段与楼板连接的计算 :水平钢梁与楼板压点的计算应该采用无支点悬臂形式计算结果。1. 内力计算:悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算悬出端 C 受脚手架荷载 N 的作用,里端 B 为与楼板的锚固点, A 为墙支点。 悬臂单跨梁计算简图支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中 k = m/l,kl = ml /l,k2 = m2/l。本工程算例中, m = 3000mm, l = 3000mm, m l = 1

19、800mm, m 2 = 2850mm; 水平支撑梁的截面惯性矩 I = 609.40cm4,截面模量 (抵抗矩 W = 87.10cm3。受脚手架作用集中强度计算荷载 N=1.24.28+1.44.73=11.75kN水平钢梁自重强度计算荷载 q=1.221.310.00017.8510=0.20kN/mk=3.00/3.00=1.00kl =1.80/3.00=0.60k2=2.85/3.00=0.95代入公式,经过计算得到支座反力 RA =42.298kN支座反力 RB =-18.205kN最大弯矩 MA =55.518kN.m2.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:水

20、平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=18.205kN水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为 其中 f 为拉环钢筋抗拉强度,按照混凝土结构设计规范 10.9.8f = 50N/mm2;所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=182054/(3.14165021/2=16mm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。3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下:锚固深度计算公式 其中 N 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力, N = 18.21kN;d 楼板螺栓的直径, d = 20mm;fb 楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度,计算中取 1.5N/mm2;h 楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度,经过计算得到 h 要大于 18205.03/(3.1416201.5=193.2mm。4.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,混凝土局部承压计算如下:混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式 其中 N 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力, N = 18.21kN;d 楼板螺栓的直径, d = 20mm;b 楼板内的螺栓锚板边长, b=5d=100mm;fcc 混凝土的局部挤压强度设计值,计算中取 0.95f c =13.59N/mm2;经过计算得到公式右边等于 131.6kN楼板混凝土局部承压计算满足要求 !