扣件式钢管悬挑脚手架计算书(共13页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上扣件式钢管悬挑脚手架计算书 悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-20111)、建筑结构荷载规范 、钢结构设计规范 、建筑施工安全检查评分标准 、建筑施工高处作业安全技术规范 以及本工程的施工图纸。 一、参数信息1.脚手架参数单排脚手架搭设高度为 7.4 m，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.4m，立杆与墙中距离为0.5m，立杆的步距为1.5 m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；采用的钢管类型为 48×3.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3 m，水平间距2.8 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件；2.活荷载参数施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；同时施工层数:1 层；3.风荷载参数本工程地处北京，基本风压0.45kN/m2；风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取0.74，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数s 为0.251；4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1465；脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:5 层；脚手板类别:木脚手板；栏杆挡板类别:木脚手板挡板；5.水平悬挑支撑梁悬挑水平钢梁采用48 × 3.5钢管，其中建筑物外悬挑段长度0.7m，建筑物内锚固段长度 2 m。锚固压点压环钢筋直径(mm):12.00；楼板混凝土标号:C30；6.拉绳与支杆参数支撑数量为:1； 支杆与墙支点距离为(m):0.600；最里面支点距离建筑物 0.6 m,支杆采用 48×4mm。 二、小横杆的计算小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.038kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×1.4/3=0.163kN/m ；活荷载标准值: Q=3×1.4/3=1.4kN/m；荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.163+1.4×1.4=2.202kN/m； 小横杆计算简图2.强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，计算公式如下: Mqmax=ql2/8最大弯矩 Mqmax =2.202×0.52/8=0.069kN·m；最大应力计算值 =Mqmax/W =13.546N/mm2；小横杆的最大弯曲应力 =13.546N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！3.挠度计算最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度荷载标准值q=0.038+0.163+1.4=1.602kN/m ； qmax=5ql4/384EI最大挠度 =5.0×1.602×5004/(384×2.06×105×)=0.052 mm；小横杆的最大挠度 0.052 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 500 / 150=3.333 与10 mm，满足要求！ 三、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，小横杆在大横杆的上面。1.荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.038×0.5=0.019kN；脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×0.5×1.4/3=0.082kN；活荷载标准值: Q= 3×0.5×1.4/3=0.7kN；荷载的设计值: P=(1.2×0.019+1.2×0.082+1.4×0.7)/2=0.551kN； 大横杆计算简图2.强度验算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。 Mmax=0.08ql2均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.4×1.4=0.006kN·m； 集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax=0.267Pl集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.551×1.4= 0.206kN·m；M=M1max + M2max=0.006+0.206=0.212kN·m最大应力计算值 =0.212×106/5080=41.694N/mm2；大横杆的最大弯曲应力计算值 =41.694N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！3.挠度验算最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm；均布荷载最大挠度计算公式如下: max=0.677ql4/100EI大横杆自重均布荷载引起的最大挠度： max= 0.677×0.038×14004 /(100×2.06×105×)=0.04 mm；集中荷载最大挠度计算公式如下: pmax=1.883Pl3/100EI集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：小横杆传递荷载 P=(0.019+0.082+0.7)/2=0.4kN = 1.883×0.4×14003/ ( 100 ×2.06×105×)=0.824 mm；最大挠度和：= max + pmax=0.04+0.824=0.864 mm；大横杆的最大挠度 0.864 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1400 / 150=9.3与10 mm，满足要求！ 四、扣件抗滑力的计算按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。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(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；小横杆的自重标准值: P1=0.038×0.5×2/2=0.019kN；大横杆的自重标准值: P2=0.038×1.4=0.054kN；脚手板的自重标准值: P3=0.35×0.5×1.4/2=0.122kN；活荷载标准值: Q=3×0.5×1.4 /2=1.05kN；荷载的设计值: R=1.2×(0.019+0.054+0.122)+1.4×1.05=1.705kN；R < 8.00kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求！ 五、脚手架立杆荷载的计算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，为0.1465kN/m NG1=0.1465+(0.50×2/2)×0.038/1.50×7.40=1.179kN；(2)脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2 NG2= 0.35×5×1.4×0.5 /2=0.612kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m NG3=0.14×5×1.4/2=0.49kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2 NG4=0.005×1.4×7.4=0.052kN；经计算得到，静荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3+NG4=2.333kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=3×0.5×1.4×1/2=1.05kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N=1.2 NG+0.85×1.4NQ=1.2×2.333+ 0.85×1.4×1.05= 4.049kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×2.333+1.4×1.05=4.27kN；六、立杆的稳定性计算风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7z·s·0其中 0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0=0.45kN/m2； z - 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：z= 0.74； s - 风荷载体型系数：取值为0.251；经计算得到，风荷载标准值为: Wk=0.7 ×0.45×0.74×0.251=0.059kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为: Mw=0.85 ×1.4WkLah2/10=0.85 ×1.4×0.059×1.4×1.52/10=0.022kN·m；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式=N/(A) + MW/W f立杆的轴心压力设计值 ：N=4.049kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式=N/(A) f立杆的轴心压力设计值 ：N=N'= 4.27kN；计算立杆的截面回转半径 ：i=1.58 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k=1.155 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：=1.8 ；计算长度 ,由公式 l0=kuh 确定：l0=3.118 m；长细比: L0/i=197 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.186立杆净截面面积 ： A=4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W=5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205N/mm2；考虑风荷载时=4049.244/(0.186×489)+21931.761/5080=48.837N/mm2；立杆稳定性计算 =48.837N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时=4269.744/(0.186×489)=46.944N/mm2；立杆稳定性计算 =46.944N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！七、连墙件的计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl=Nlw + N0连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z0.74，s0.251，00.45，Wk=0.7z·s·0=0.7 ×0.74×0.251×0.45=0.059kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw=8.4 m2；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 3.000kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：Nlw=1.4×Wk×Aw=0.688kN；连墙件的轴向力设计值 Nl=Nlw + N0= 3.688kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf=·A·f其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i=0/15.8的结果查表得到 =1 A=4.89 cm2；f=205N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf=1×4.89×10-4×205×103=100.245kN；Nl=3.688 < Nf=100.245,连墙件的设计计算满足要求！连墙件采用双扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl=3.688小于双扣件的抗滑力 12kN，满足要求！ 连墙件扣件连接示意图八、悬挑梁的受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。本方案中，脚手架排距为500mm，支拉斜杆的支点距离墙体为 600mm，水平支撑梁的截面惯性矩I=12.19 cm4，截面抵抗矩W=5.08 cm3，截面积A=4.89 cm2。受脚手架集中荷载 N=1.2×2.333 +1.4×1.05=4.27kN；水平钢梁自重荷载 q=1.2×4.89×0.0001×78.5=0.046kN/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 悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN) 悬挑脚手架支撑梁变形图(mm) 悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：R2=3.465kN； R3=0.916kN； R4=0.013kN。 最大弯矩Mmax=0.346kN·m；最大应力=M/1.05W+N/A=0.346×106/( 1.05 ×5080 )+ 0×103/489=64.927N/mm2；水平支撑梁的最大应力计算值64.927N/mm2 小于水平支撑梁的抗压强度设计值 215N/mm2,满足要求！九、悬挑水平钢管挠度和扣件连接计算水平支撑钢管的最大挠度为0.325mm小于支撑钢管的最大容许挠度700/150与10 mm，满足要求！因为立杆及支杆均需和水平支撑钢管通过扣件连接，需要验算此处的扣件抗滑力立杆传递给水平支撑杆的最大力4.27kN小于等于8kN, 满足要求！水平支撑钢管下部的支撑钢管的最大支撑力R1=3.465kN小于等于8kN,满足要求！十、支杆的受力计算水平钢梁的轴力RAH和支杆的轴力RDi按照下面计算 RAH=RDicosi其中RDicosi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。各支点的支撑力 RCi=RDisini按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为：RD1=4.901kN。十一、支杆的强度计算钢丝拉绳(支杆)的内力计算斜压支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，为RD=4.901kN 下面压杆以 48×3.5mm钢管计算，斜压杆的容许压力按照下式计算： =N/A f其中 N - 受压斜杆的轴心压力设计值，N=4.901kN； - 轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到 = 0.843； i - 计算受压斜杆的截面回转半径，i =1.578cm； l - 受最大压力斜杆计算长度，l=0.849m； A - 受压斜杆净截面面积，A =4.893cm2； - 受压斜杆受压应力计算值，经计算得到结果是11.882N/mm2； f - 受压斜杆抗压强度设计值，f=215N/mm2；受压斜杆的稳定性计算 < f，满足要求！斜撑支杆的焊缝计算斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 =N/lwt fc 或 ft其中 N为斜撑支杆的轴向力，N=4.901kN； lw为斜撑支杆件的周长，取150.796mm； t为斜撑支杆焊缝的厚度，t=3.5mm； ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；经过计算得到焊缝最大应力= 4900.914/(150.796×3.5)=9.286N/mm2。对接焊缝的最大应力 9.286N/mm2 小于 185N/mm2，满足要求！十二、锚固段与楼板连接的计算水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=0.013kN； 压环钢筋的设计直径D=12mm；水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为: =N/2A f其中 f 为拉环钢筋抗拉强度，按照混凝土结构设计规范10.9.8 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；A=D2/4=3.142×122/4=113.097mm2=N/2A=12.933/113.097×2=0.057N/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。拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！专心-专注-专业