某工程罐体施工脚手架计算书-三脚架杆件校核.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流某工程罐体施工脚手架计算书-三脚架杆件校核.精品文档.某工程罐体施工脚手架计算书-三脚架杆件校核 某工程罐体施工脚手架计算书 脚手架组成部件和规格 蝴蝶板：焊接于壁板上，悬挂三脚架和中间平台使用，为主要承重部件； 中间平台：使用于每一带壁板上，做为行人通道或中间休息平台； 小斜梯：做为行人通道，为上下罐壁梯子，紧急情况下作为疏散通道； 护栏：配合小斜梯使用，为劳动保护，护栏高度符合相关安全规范要求,高度1.2米； 三脚架：悬挂于壁板蝴蝶板上，跳板、机具设备的承重支架； 栏杆：每一带壁板的操作平台的劳动保护，护栏高度符合相关安全规范要求，高度1.2米； 立柱：栏杆连接固定件，本体固定在三脚架上，高度1.2米； 钢跳板：铺设在三角架上，每两个三角架之间并列铺设四块，长度3米； 木板：侧面护栏上作为踢脚板用 ，为劳动保护必备。 组件示意图如下： 平台栏杆和护腰 蝴蝶板 一、三脚架杆件校核: 1、荷载计算: 三脚架的基本形状尺寸如下图(1)和(2)所示 (1).三脚架重量: 三脚架采用的材料为等边角钢63×6,材质为Q235, 自重为5.72/m, 其总重量设为F1, 则F1=(1.664+1.4+0.579)×5.72×9.8×1.2=0.25kN,其中1.2为静荷载分项系数.将三脚架重量简化为均布荷载q1=0.25/1.4=0.18kN/m (2).钢跳板重量: 一块钢跳板重量为15, 则总重F2=4×15×9.8×1.2=0.71kN,简化为均布荷载q2=0.71/1.4=0.51kN/m. (3).施工荷载: 包括操作人员、施工机具和原材料重量, 取1.0kN/m2计算, 转化为线荷载 q3=1.0×2.5×1.4=3.5kN/m,其中1.4为活荷载分项系数. 所以可认为在三脚架平台上作用一均布荷载q=q1+q2+q3 =0.18+0.51+3.5=4.19kN/m 钢跳板 2、三脚架受力分析 把各焊接点均简化为铰接点,则三脚架的受力示意图如下所示 (1) 分析C杆,其受力图简化为如下 对整个三脚架分析,对A点取矩，即FB×0.9=1.4×4.19×1.4×0.5 求得FB=4.56 kN C,则FB×0.9=FE×0.9,求得FEFB4.56 kN，y=FE=4.56 kN 则杆所受的压力BC=xcos33o+ysin33o=6.31 kN 将FE分解为垂直于BC杆的力FEy和平行于BC杆的力FEx，则FEyFEcos33o=3.824 kN 可求得BC杆的最大弯矩max=1.469 kN.m,如下图所示 (2) 分析AC杆：其示意图简化如下（AC杆主要是承受弯矩） 分别求出A、D、C三个控制截面的弯矩和剪力，画出AC杆的弯矩图和剪力图，分别如下： 单位： 单位： 3、截面校核 (1) AC杆：三脚架均采用Q235 L63×6的角钢，截面面积A=7.29cm2，截面惯性矩Ix=27.12cm4，截面抵抗矩Wx=15.26cm3，x轴回转半径ix=1.93cm，容许应力=205N/mm2,计算长度L0=1.4m, 则长细比x= L0/Ix=140/1.93=73.等边角钢属于b类截面,查<钢结构设计规范>得x0.732 AC杆属于拉弯构件，则应满足=-N/A+ Mmax/1.05Wx, 其中x4.56 kN , Mmax=2.67kN.m =-4.56×103/0.732×7.29×102+2.67×106/1.05×15.26×103 =158.09 N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 (2) BC杆：BC杆是压弯构件，其截面特性与AC杆相同，ix=1.93cm, L0=1.664m, x= L0/Ix=166.4/1.93=86, 查<钢结构设计规范>得x0.648 =N/A+ Mmax/1.05Wx,其中BC=6.31 kN，Mmax=1.469 kN.m =6.31×103/0.648×7.29×102+1.469×106/1.05×15.26×103 =105.04 N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 (3) DE杆：DE杆是属于受拉构件，FE4.56 kN, An=A=7.29cm2 =N/An =6.31×103/7.29×102=8.65 N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 4、蝴蝶板焊缝强度校核计算: 在整个三角架操作平台中，蝴蝶板与罐壁的焊接是最主要的受力部位，焊缝的受力状况是拉应力与剪应力的复合应力，其受力情况如图所示： （9）焊缝长度 （10）焊脚尺寸（11）焊缝受力分析 由上图(6)可知，Nx =Fcx =4.56kN, 由上图(7)可知Ny =6.38kN 焊缝长度在水平方向为60mm，垂直方向为20mm,焊缝高度取8.5mm。 f= Nx/helw f= Ny/helw 上式中f为焊缝所受拉应力； f为焊缝所受剪应力； he为焊缝高度，he=8.5mm； lw为焊缝长度。 helw=(20+60)×2×8.5=1360mm2 f= Nx/helw=4560/1360=3.35N/mm2 f= Ny/helw=6380/1360=4.69N/mm2 因为焊缝所受的应力为复合应力，所以应满足下式： f 2+3f21.1ftw 上式中1.1ftw为焊缝抗拉强度设计值,由钢结构设计规范查得1.1ftw=140 N/mm2 f 2+3f2 3.352+3×4.692 =8.78N/mm2 1.1ftw=1.1×140=154 N/mm2 f 2+3f21.1ftw 满足要求，校核通过 5、挂钩与三脚架AC杆焊接处强度校核: 三脚架AC杆与挂钩的焊接采用满焊, 其焊脚高度与蝴蝶板的焊脚高度相同,均为 8.5mm, 受力状况也与蝴蝶板相同, 即Nx =Fcx =4.56kN, Ny =6.38kN,焊缝长度见下图. he=8.5mm, helw=63×8.5×2=1071mm. f= Nx/helw=4560/1071=4.26N/mm2 f= Ny/helw=6380/1071=5.96N/mm2 因为焊缝所受的应力为复合应力，所以应满足下式： f 2+3f21.1ftw f 2+3f2 4.26+3×5.96 =11.17N/mm21.1ftw=154 N/mm2 满足要求，校核通过 以上校核计算是假设各焊接点为铰接的情况下进行的，但从上面的计算可知B、C、D和E点处所受的剪力和拉力均小于A点的剪力和拉力，只要保证这四点处的焊缝长度不小于A点处的焊缝长度，在A点强度满足的情况下，这四点的焊缝强度是满足要求的，所以没有一一进行校核。 二、斜钢梯强度校核 （13） 1 荷载计算: 取单块斜钢板计算,则作用在钢板上的荷载有栏杆扶手重量F1、斜钢板和踏板重量F2和施工人员重量F3,将上述荷载简化为均布荷载作用在斜钢板上. (1) 扶手栏杆均采用32×3的圆钢,其自重1.38/m, 1.2为静荷载分项系数, F1=(0.969×3+3.958+3.007)×1.38×1.2=16.348, q1=16.348×9.8/3.6=0. 045kN/m (2) 钢板的材质是Q235,尺寸是3500×200×10,踏板共有9块,尺寸为800×200×4,板材自重为0.007566g/mm3,则F2=0.007566×(3500×200×10+0.5×9×800×200×4)×1.2=89.70,q2=89.70×9.8/3.6=0.201kN/m (3) 施工人员的动荷载；取1.0 kN /m计算，则q3=0.5×1.0×0.8×1.4=0.56 kN/m 总的均布q= q1+q2+q3=0.045+0.201+0.56=0.806 kN/m，将q分解为垂直于钢梯的分力qy和平行于钢梯的分力qx,则qy=q×cos33o=0.806×cos33o=0.676 kN/m 2 受力分析 分析斜钢梯的受力，可简化为如下图。 (14) (15) 均布荷载作用下跨中的弯矩最大，即Mmax =ql2/8=0.676×3.62/8=2.43 kN.m. 3 截面强度校核 钢梯所采用的材料为2500×200×10的钢板，截面惯性矩Ix=203×1/12=666.7cm4 ,截面抵抗矩Wx =Ix/10=666.7/10=66.67cm3,截面面积A=20×1=20cm2, x轴回转半径ixIx/A= 计算长度L0=3.6m,长细比= L0/ix=3600/5.77×10=62，查<钢结构设计规范>得x0.797，钢板抗弯强度设计值f=215N/mm2，其中x为整体稳定性系数。 斜钢梯主要承受的是弯矩,验算其稳定性则应满足Mmax/xWxf,即 Mmax/xWx=2.43×106/0.797×66.67×103=45.73 N/mm2< f=215N/mm2 所以钢斜梯整体稳定性满足要求，校核通过。 三、钢梯平台三脚架校核 钢梯平台的三脚架与操作平台的三脚架类似，只是尺寸和荷载形式发生了变化，而且在AB之间加了一道竖杆，增强了三脚架的稳定性。其形状如图（17）所示。 1 荷载计算：所有的荷载均简化为均布荷载，假设在三脚架端部1.4m处的荷载与操作平台三脚架的荷载相等，即q1=4.19 kN/m。在三脚架尖部8.5m处受的荷载主要有有钢梯传来的荷载q3和施工人员的荷载q4，其中q4取1.0kN/m计算；从上面钢梯的校核计算可知，钢梯传给平台的荷载F=0.806×3.6×cos33o=2.43kN,则q3=F/0.85=2.43/0.85=2.86kN/m。 （17） 2 结构受力分析 为了方便计算，忽略中间支撑杆DE的作用，简化为上图（16）所示的受力图，这是一个静定结构，受力计算比较简单，在这省略了计算过程，直接给出计算结果。 AC杆的弯矩于和剪力图如下所示： 剪力图 弯矩图 通过计算可得：FAy=8.296kN, FAx=6.57 kN, Mmax=2.42 kN.m FB=6.57 kN, 杆BC的内力FBC= FBcos30o=6.57×cos30o=5.69 kN(受压) 杆AB的内力FAB=3.796 kN（受拉） 3 截面校核 (1) AC杆：三脚架均采用Q235 L63×6的角钢，截面面积A=7.29cm2，截面惯性矩Ix=27.12cm4，截面抵抗矩Wx=15.26cm3，x轴回转半径ix=1.93cm，容许应力=205N/mm2,计算长度L0=2.25m, 则长细比x= L0/Ix=225/1.93=117.等边角钢属于b类截面,查<钢结构设计规范>得x0.453 AC杆属于拉弯构件，则应满足=-N/xA+ Mmax/1.05Wx, 其中Ax6.57 kN , Mmax=2.42kN.m =-6.57×103/0.453×7.29×102+2.42×106/1.05×15.26×103 =131.14N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 (2) BC杆：BC杆是受压构件，其截面特性与AC杆相同，ix=1.93cm, L0=2.598m, x= L0/Ix=2.598/1.93=135, 查<钢结构设计规范>得x0.365 =N/Ax,其中BC=5.69kN =5.69×103/0.365×7.29×102=21.38N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 (3) AB杆：AB杆是属于受拉构件，FAB3.796 kN, An=A=7.29cm2 =N/An =3.796×103/7.29×102=5.21 N/mm2<= 205N/mm2 满足要求，校核通过 4 蝴蝶板焊缝强度校核计算: 与操作平台三脚架类似，假设焊缝的受力状况是拉应力与剪应力的复合应力，其焊缝长度与焊缝高度均与操作平台相等，见图（9）、（10）和（11）。 Nx =FAx =6.57kN, Ny=FAy=4.50kN 焊缝长度在水平方向为60mm，垂直方向为20mm,焊缝高度取8.5mm。 f= Nx/helw f= Ny/helw 上式中f为焊缝所受拉应力； f为焊缝所受剪应力； he为焊缝高度，he=8.5mm； lw为焊缝长度。 helw=(20+60)×2×8.5=1360mm2 f= Nx/helw=6570/1360=5.96N/mm2 f= Ny/helw=4500/1360=3.31N/mm2 因为焊缝所受的应力为复合应力，所以应满足下式： f 2+3f21.1ftw 上式中1.1ftw为焊缝抗拉强度设计值,由钢结构设计规范查得1.1ftw=140 N/mm2 f 2+3f2 5.962+3×3.312 =8.27N/mm2 1.1ftw=1.1×140=154 N/mm2 f 2+3f21.1ftw 满足要求，校核通过 5 挂钩与三脚架AC杆焊接处强度校核: 三脚架AC杆与挂钩的焊接采用满焊, 其焊脚高度与蝴蝶板的焊脚高度相同,均为 8.5mm, 受力状况也与蝴蝶板相同, 即Nx =FAx =6.57kN, Ny=FAy=4.50kN,焊缝长度见图(12). he=8.5mm, helw=63×8.5×2=1071mm. f= Nx/helw=6570/1071=6.13N/mm2 f= Ny/helw=4500/1071=4.2N/mm2 因为焊缝所受的应力为复合应力，所以应满足下式： f 2+3f21.1ftw f 2+3f2 6.13+3×4.2 =9.52N/mm21.1ftw=154 N/mm2 满足要求，校核通过 以上校核计算是假设各焊接点为铰接的情况下进行的，其他个焊接点的剪力和拉力都小于A点的剪力和拉力，只要保证这四点处的焊缝长度不小于A点处的焊缝长度，这些焊接点是满足要求的，且忽略了中间支撑杆的作用，通过计算各杆件和焊缝的强度和稳定性均满足要求，所以加上支撑杆后，整个三角架应该更趋于安全。
