电梯井扣件式钢管单管脚手架设计计算书.pdf

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1、 1 电梯井扣件式钢管单管脚手架设计计算书 计算书参考书籍：(1)建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 130-2001，2002年版）；(2)建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ 80-91）；(3)建筑施工安全检查标准（JGJ 59-99）；(4)钢结构设计规范（GB500172003）；(5)建筑结构荷载规范(GB5009-2001)(2006版)；(6)混凝土结构设计规范(G1350010-2002)(7)施工图纸。1.计算参数设定(1)基本参数 脚手架采用483.0 钢管,脚手架高度 61.00m,内立杆离墙 0.20m；立杆步距 h=1.80m,立杆纵距 La=0.90m,

2、立杆横距=0.90m；横向杆上有 1 条纵向杆,连墙件按 2 步 2 跨布置,脚手板铺 20 层。(2)钢管截面特征 钢管类型483.0mm,截面积 A=424mm2,惯性矩 I=107800mm4；截面模量 W=4490mm3,回转半径 i=15.9mm,每米长质量 0.0326kN/m；Q235 钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值 f=205N/mm2,弹性模量 E=206000N/mm2。(3)荷载标准值 1)永久荷载标准值 每米立杆承受的结构自重标准值 0.1248kN/m 脚手板采用冲压钢脚手板,自重标准值 0.20kN/m2 栏杆与挡板采用 竹笆栏杆,自重标准值为 0.0684kN/m

3、脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值 0.002kN/m2 2)施工均布活荷载标准值 装修脚手架 2.00kN/m2,结构脚手架 3.00kN/m2 3)作用于脚手架上的水平风荷载标准值k 脚手架高度为 61.00m 地面粗糙度按 D 类 风压高度变化系数z=0.62(标高+5m)挡风系数=0.800,背靠建筑物按敞开，框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数 s=1.3=1.30.800=1.040,工程位于广东市,基本风压0=0.30kN/m2 水平风荷载标准值 k=0.7zs0=0.70.621.0400.30=0.14kN/m2 2.纵横向水平杆验算(1)纵向杆的计算 1)荷载计

4、算 钢管自重 GK1=0.0326kN/m 脚手板自重 GK2=0.200.45=0.09kN/m 施工活荷 QK=3.000.45=1.35kN/m 作用于纵向水平杆线荷载标准值 q1=1.2(0.0326+0.09)=0.15kN/m q2=1.41.35=1.89kN/m 2 2）纵向水平杆受力计算 每根钢管长约 6.00m，按五跨连续梁计算 L=0.90m a.抗弯强度验算 弯矩系数 KM1=-0.105 M1=KM1q1L2=-0.1050.150.902=-0.01kN.m 弯矩系数 KM2=-0.119 M2=KM2q2L2=-0.1191.890.902=-0.18kN.m M

5、max=M1+M2=0.01+0.18=0.19kN.m=Mmax/W=0.19106/4490=42.32N/mm2 纵向杆的抗弯强度=42.32N/mm2f=205N/mm2,满足要求。b.挠度验算 挠度系数 K1=0.644 1=K1q1L4/(100EI)=0.644(0.15/1.2)(900)4/(100EI)=0.02mm 挠度系数 K2=0.704 2=K2q2L4/(100EI)=0.704(1.89/1.4)(900)4/(100EI)=0.28mm max=1+2=0.02+0.28=0.30mm 纵向杆的max=0.30mm=L/150=6mm 与 10mm,满足要求。

6、c.最大支座反力 Rq1=1.1320.150.90=0.15kN Rq2=1.2181.890.90=2.07kN Rmax=Rq1+Rq2=0.15+2.07=2.22kN(2)横向水平杆验算 1)荷载计算 钢管自重 gk1=0.0326kN/m 中间纵向水平杆传递支座反力 R中=Rmax=2.22kN 旁边纵向水平杆传递支座反力 R边=Rmax/2=1.11kN 2)横向水平杆受力计算 按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.90m a.抗弯强度验算 Mmax=qL2/8R中L/4 3=0.03260.900.90/82.220.90/4=502801N.mm=0.50kN.m=Mmax/W=

7、502801/4490=111.98N/mm2 横向水平杆的抗弯强度=111.98N/mm2f=205N/mm2,满足要求。b.挠度验算 集中荷载产生的挠度为 1=Pl3/(48EI)=22209003/(48EI)=1.52mm 均布荷载产生的挠度为：2=5qL4/384EI=50.03269004/(384EI)=0.01mm max=12=1.52+0.01=1.53mm 横向水平杆的max=1.53mm=L/150=6mm 与 10mm,满足要求。(3)横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑移验算 R=R中Gk1L/2=2.220.03260.45=2.23kN 横向水平杆与立杆连接扣件 R=

8、2.23kNRc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。3.立杆计算(1)立杆容许长细比验算 计算长度附加系数 k=1.0 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数=1.50 立杆步距 h=1.80m，立杆计算长度 Lo=kh=1.01.501.80=2.70m=2700mm 长细比=Lo/i=2700/15.9=169.81 立杆长细比=169.81210,满足要求。(2)立杆稳定性验算 1)荷载计算 立杆所受荷载包括：脚手架结构自重、构配件自重及活荷。其中：4 a.脚手架结构自重包括：立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重:gk=0.1248kN/m,脚

9、手架结构自重：NGlk=gkH=0.1261.00=7.32kN b.构配件自重包括：脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重 脚手板重量：200.900.450.20=1.62kN 栏杆、挡脚板重量：200.900.07=1.26kN 安全网重量：61.000.900.002=0.11kN 构配件自重 NG2k=1.62+1.26+0.11=2.99kN c.活荷包括：施工荷载按 2 层作业计算（其中 1 层为结构施工，1 层装修施工）得：NGk=0.900.90/2(3.00+2.00)=2.03kN 风荷载标准值计算 风荷载标准值k=0.14kN/m2 由风荷载设计值产生的立杆段弯

10、矩 MW=0.85 1.4Mk=0.851.4kLah2/10=0.851.40.140.901.801.80/10=0.05kN.m=50000N.mm 2)轴心受压稳定性系数 Lo=kh=1.1551.501.80=3.12m=3119mm=Lo/i=3119/15.9=196 =0.188 3)立杆稳定性验算 a.不组合风荷载时 N=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(7.32+2.99)+1.42.03=15.21kN N/（A）=15.211000/(0.188424)=190.81 N/mm2 b.组合风荷载时 N=1.2（NGlk+NG2k）0.851.4NQk=1

11、.2(7.32+2.99)+0.851.42.03=14.79kN N/（A）MW/W=14.791000/(0.188424)50000/4490 =196.68N/mm2 立杆稳定性为 196.68N/mm2f=205N/mm2,满足要求。4.支撑支承面验算 钢管立杆高配套底座 200100mm,支承面为混凝土板（按 C20 考虑）支承板厚=100mm 上部荷载为：F=15.21kN（1）支承面受冲切承载力验算 s=2.00,ft=1.10N/mm2,h0=85mm,h=1.00 =0.4+1.2/s=1.00,pc,m=0 N/mm2,um=2(200+85)+2(100+85)=940

12、mm(0.7hft+0.15pc,m)umh0 =(0.71.01.10+0.150)1.0094085/1000=61.52kN 受冲切承载力 61.52kNF=15.21kN,满足要求。(2)支承面局部受压承载力验算 5 Ab=(0.20+20.10)(0.103)=0.12m2,Al=0.200.10=0.02m2 l=(Ab/Al)0.5=2.45，fcc=0.859600=8160kN/m2，=0.75 lfccAl=0.75281600.02=244.80kN 支承面局部受压承载力 244.80kNF=15.21kN,满足要求。5.连墙件计算 连墙件采用483.0 钢管,截面积为

13、424mm2；fy=210N/mm2 按每个结构层花排设置,纵向间距取跨,脚手架最高 61.00m 连墙件轴向力设计值 N1=N1WN0,其中:风压高度变化系数z=1.02(标高+61.00m),基本风压o=0.30kN/m2 挡风系数=0.800,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算,则脚手架风荷载体型系数 s=1.3=1.30.800=1.040,风荷载标准值k，=0.71.021.0400.30=0.22kN/m2 N1W=1.4kA=1.40.223.6020.90=2.00kN 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取 No=5.00kN N1=NlWN0=2.00+5.00=7.00kN(N18kN 采用单扣件，8kNN116kN 采用双扣件)连墙件采用483.0 钢管,单扣件连接满足要求。L0=0.20+0.10=0.30m=300mm,i=15.9mm,=L0/i=300/15.9=18.9mm,1=0.949=N1/1A连墙件=7000/(0.949804)=17.40N/mm2 连墙件强度=17.40N/mm2f=210N/mm2,满足要求。6.计算结果 脚手架采用483.0 钢管，脚手架高度 61.00m，内立杆离墙 0.20m；立杆步距 h=1.80m,立杆纵距=0.90m