腳手架荷載等計算示例.doc

.6計算參數(shù):鋼管強度為205.0 N/mm2，鋼管強度折減系數(shù)取1.00。雙排腳手架，搭設(shè)高度40米，6米以下采用雙管立桿，6米以上采用單管立桿。立桿的縱距1.30米，立桿的橫距1.10米，內(nèi)排架距離結(jié)構(gòu)0.50米，立桿的步距1.80米。鋼管類型483.0，連墻件采用2步3跨，豎向間距3.6米，水平間距3.9米。施工活荷載為3.0kN/m2，同時考慮2層施工。腳手板采用竹笆片，荷載為0.10kN/m2，按照鋪設(shè)4層計算。欄桿采用竹笆片，荷載為0.17kN/m，安全網(wǎng)荷載取0.0100kN/m2。腳手板下大橫桿在小橫桿上面，且主結(jié)點間增加2根大橫桿。基本風壓0.30kN/m2，高度變化系數(shù)1.0000，體型系數(shù)0.6000。地基承載力標準值170kN/m2，底面擴展面積0.250m2，地基承載力調(diào)整系數(shù)0.40。鋼管慣性矩計算采用 I=(D4-d4)/64，抵抗距計算采用 W=(D4-d4)/32D。6.1 大橫桿的計算大橫桿按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。按照大橫桿上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算大橫桿的最大彎矩和變形。6.1.1 均布荷載值計算 大橫桿的自重標準值 P1=0.038kN/m腳手板的荷載標準值 P2=0.1001.100/2=0.055kN/m 活荷載標準值 Q=3.0001.100/2=1.650kN/m 靜荷載的計算值 q1=1.20.038+1.20.055=0.112kN/m 活荷載的計算值 q2=1.41.650=2.310kN/m 大橫桿計算荷載組合簡圖(跨中最大彎矩和跨中最大撓度) 大橫桿計算荷載組合簡圖(支座最大彎矩)6.1.2 抗彎強度計算最大彎矩考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的彎矩跨中最大彎矩計算公式如下: 跨中最大彎矩為 M1=(0.080.112+0.102.310)1.3002=0.406kN.m支座最大彎矩計算公式如下: 支座最大彎矩為 M2=-(0.100.112+0.1172.310)1.3002=-0.476kN.m我們選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進行強度驗算： =0.476106/4491.0=105.922N/mm2 大橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!6.1.3 撓度計算最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度計算公式如下: 靜荷載標準值 q1=0.038+0.055=0.093kN/m活荷載標準值 q2=1.650kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.6770.093+0.9901.650)1300.04/(1002.06105107780.0) =2.183mm 大橫桿的最大撓度小于1300.0/150與10mm,滿足要求!6.2 小橫桿的計算小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計算值，在最不利荷載布置下計算小橫桿的最大彎矩和變形。6.2.1荷載值計算大橫桿的自重標準值 P1=0.0381.300=0.050kN腳手板的荷載標準值 P2=0.1001.1001.300/2=0.072kN 活荷載標準值 Q=3.0001.1001.300/2=2.145kN 荷載的計算值 P=1.20.050+1.20.072+1.42.145=3.149kN 小橫桿計算簡圖6.2.2抗彎強度計算最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩計算公式如下: 集中荷載最大彎矩計算公式如下: M=(1.20.038)1.1002/8+3.1491.100/4=0.873kN.m=0.873106/4491.0=194.358N/mm2 小橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!6.2.3撓度計算最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計算值最不利分配的撓度和均布荷載最大撓度計算公式如下: 集中荷載最大撓度計算公式如下: 小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度 V1=5.00.0381100.004/(3842.060105107780.000)=0.033mm集中荷載標準值 P=0.050+0.072+2.145=2.266kN集中荷載標準值最不利分配引起的最大撓度V2=2266.4201100.01100.01100.0/(482.06105107780.0) =2.831mm最大撓度和 V=V1+V2=2.864mm 小橫桿的最大撓度小于1100.0/150與10mm,滿足要求!6.3 扣件抗滑力的計算縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范5.2.5): R Rc其中 Rc 扣件抗滑承載力設(shè)計值,單扣件取8.0kN,雙扣件取12.0kN； R 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；荷載值計算橫桿的自重標準值 P1=0.0381.100=0.042kN腳手板的荷載標準值 P2=0.1001.1001.300/2=0.072kN 活荷載標準值 Q=3.0001.1001.300/2=2.145kN 荷載的計算值 R=1.20.042+1.20.072+1.42.145=3.139kN 單扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求!當直角扣件的擰緊力矩達40-65N.m時,試驗表明:單扣件在12kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取8.0kN；雙扣件在20kN的荷載下會滑動,其抗滑承載力可取12.0kN。6.4 腳手架荷載標準值作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風荷載。靜荷載標準值包括以下內(nèi)容：(1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值(kN/m)；本例為0.0995 NG1 = 0.10040.000=3.982kN(2)腳手板的自重標準值(kN/m2)；本例采用竹笆片腳手板，標準值為0.10 NG2 = 0.10041.300(1.100+0.500)/2=0.416kN(3)欄桿與擋腳手板自重標準值(kN/m)；本例采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標準值為0.17； NG3 = 0.1701.3004=0.884kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.010 NG4 = 0.0101.30040.000=0.520kN經(jīng)計算得到，靜荷載標準值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.802kN?；詈奢d為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和，內(nèi)、外立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計算得到，活荷載標準值 NQ = 3.00021.3001.100/2=4.290kN風荷載標準值應(yīng)按照以下公式計算 其中 W0 基本風壓(kN/m2)， W0 = 0.300 Uz 風荷載高度變化系數(shù)，Uz = 1.000 Us 風荷載體型系數(shù)： Us = 0.600經(jīng)計算得到：Wk = 0.3001.0000.600 = 0.180kN/m2。考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設(shè)計值計算公式 N = 1.2NG + 0.91.4NQ經(jīng)過計算得到，底部立桿的最大軸向壓力： N=1.25.802+0.91.44.290=12.368kN不考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設(shè)計值計算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ經(jīng)過計算得到，底部立桿的最大軸向壓力： N=1.25.802+1.44.290=12.968kN風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的立桿段彎矩 MW計算公式 MW = 0.91.4Wklah2/10其中 Wk 風荷載標準值(kN/m2)； la 立桿的縱距 (m)； h 立桿的步距 (m)。經(jīng)過計算得到風荷載產(chǎn)生的彎矩： Mw=0.91.40.1801.3001.8001.800/10=0.096kN.m6.5 立桿的穩(wěn)定性計算7.5.1 不考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算 其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計值，N=12.968kN； i 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm； k 計算長度附加系數(shù)，取1.155； u 計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.500； l0 計算長度 (m),由公式 l0 = kuh 確定， l0=1.1551.5001.800=3.118m； A 立桿凈截面面積，A=4.239cm2； W 立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 長細比，為3118/16=196 0 允許長細比(k取1)，為2700/16=169 210 長細比驗算滿足要求! 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 l0/i 的結(jié)果查表得到0.190； 鋼管立桿受壓強度計算值 (N/mm2)；f鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，f=205.00N/mm2；經(jīng)計算得到: =12968/(0.19424)=161.390N/mm2； 不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算 f,滿足要求!6.5.2 考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算 其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計值，N=12.368kN； i 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm； k 計算長度附加系數(shù)，取1.155； u 計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.500； l0 計算長度 (m),由公式 l0 = kuh 確定， l0=1.1551.5001.800=3.118m； A 立桿凈截面面積，A=4.239cm2； W 立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 長細比，為3118/16=196 0 允許長細比(k取1)，為2700/16=169 210 長細比驗算滿足要求! 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 l0/i 的結(jié)果查表得到0.190； MW計算立桿段由風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.096kN.m； 鋼管立桿受壓強度計算值 (N/mm2)；f鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，f=205.00N/mm2；經(jīng)計算得到 =12368/(0.19424)+96000/4491=175.187N/mm2； 考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算 Nl，連墻件的設(shè)計計算滿足強度設(shè)計要求!經(jīng)過計算得到 Nf = 288.444kN Nf2Nl，連墻件的設(shè)計計算滿足穩(wěn)定性設(shè)計要求!連墻件采用扣件與墻體連接。 經(jīng)過計算得到 N1=6.538kN 小于扣件的抗滑力8.0kN，連墻件扣件滿足要求!6.8 立桿的地基承載力計算立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足下式的要求 pk fg其中 pk 腳手架立桿基礎(chǔ)底面處的平均壓力標準值，pk =Nk/A=40.37 (kPa) Nk 上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的軸向力標準值 Nk = 5.80+4.29=10.09kN A 基礎(chǔ)底面面積 (m2)；A = 0.25 fg 地基承載力設(shè)計值 (kN/m2)；fg = 68.00地基承載力設(shè)計值應(yīng)按下式計算 fg = kc fgk其中 kc 腳手架地基承載力調(diào)整系數(shù)；kc = 0.40 fgk 地基承載力標準值；fgk = 170.00 地基承載力的計算滿足要求!6.9 腳手架配件數(shù)量匡算 扣件式鋼管腳手架的桿件配備數(shù)量需要一定的富余量，以適應(yīng)構(gòu)架時變化需要，因此按匡算方式來計算； 根據(jù)腳手架立桿數(shù)量按以下公式進行計算： L -長桿總長度(m)； N1 -小橫桿數(shù)(根)； N2 -直角扣件數(shù)(個)； N3 -對接扣件數(shù)(個)； N4 -旋轉(zhuǎn)扣件數(shù)(個)； S -腳手板面積(m2)； n -立桿總數(shù)(根) n=178； H -搭設(shè)高度(m) H=40； h -步距(m) h=1.8； la-立桿縱距(m) la=1.3； lb -立桿橫距(m) lb=1.1； 長桿總長度(m) L =1.140(178+1.3178/1.8-21.3/1.8)=13424.89 小橫桿數(shù)(