某工程罐體施工腳手架計(jì)算書-三腳架桿件校核

1、.某工程罐體施工腳手架計(jì)算書-三腳架桿件校核 某工程罐體施工腳手架計(jì)算書 腳手架組成部件和規(guī)格 蝴蝶板：焊接于壁板上，懸掛三腳架和中間平臺(tái)使用，為主要承重部件； 中間平臺(tái)：使用于每一帶壁板上，做為行人通道或中間休息平臺(tái)； 小斜梯：做為行人通道，為上下罐壁梯子，緊急情況下作為疏散通道； 護(hù)欄：配合小斜梯使用，為勞動(dòng)保護(hù)，護(hù)欄高度符合相關(guān)安全規(guī)范要求,高度1.2米； 三腳架：懸掛于壁板蝴蝶板上，跳板、機(jī)具設(shè)備的承重支架； 欄桿：每一帶壁板的操作平臺(tái)的勞動(dòng)保護(hù)，護(hù)欄高度符合相關(guān)安全規(guī)范要求，高度1.2米； 立柱：欄桿連接固定件，本體固定在三腳架上，高度1.2米； 鋼跳板：鋪設(shè)在三角架上，每?jī)蓚€(gè)三角架

2、之間并列鋪設(shè)四塊，長度3米； 木板：側(cè)面護(hù)欄上作為踢腳板用 ，為勞動(dòng)保護(hù)必備。 組件示意圖如下： 平臺(tái)欄桿和護(hù)腰 蝴蝶板 一、三腳架桿件校核: 1、荷載計(jì)算: 三腳架的基本形狀尺寸如下圖(1)和(2)所示 (1).三腳架重量: 三腳架采用的材料為等邊角鋼636,材質(zhì)為Q235, 自重為5.72/m, 其總重量設(shè)為F1, 則F1=(1.664+1.4+0.579)5.729.81.2=0.25kN,其中1.2為靜荷載分項(xiàng)系數(shù).將三腳架重量簡(jiǎn)化為均布荷載q1=0.25/1.4=0.18kN/m (2).鋼跳板重量: 一塊鋼跳板重量為15, 則總重F2=4159.81.2=0.71kN,簡(jiǎn)化為均布荷

3、載q2=0.71/1.4=0.51kN/m. (3).施工荷載: 包括操作人員、施工機(jī)具和原材料重量, 取1.0kN/m2計(jì)算, 轉(zhuǎn)化為線荷載 q3=1.02.51.4=3.5kN/m,其中1.4為活荷載分項(xiàng)系數(shù). 所以可認(rèn)為在三腳架平臺(tái)上作用一均布荷載q=q1+q2+q3 =0.18+0.51+3.5=4.19kN/m 鋼跳板 2、三腳架受力分析 把各焊接點(diǎn)均簡(jiǎn)化為鉸接點(diǎn),則三腳架的受力示意圖如下所示 (1) 分析C桿,其受力圖簡(jiǎn)化為如下 : 對(duì)整個(gè)三腳架分析,對(duì)A點(diǎn)取矩，即FB0.9=1.44.191.40.5 求得FB=4.56 kN C,則FB0.9=FE0.9,求得FEFB4.56

4、kN，y=FE=4.56 kN 則桿所受的壓力BC=xcos33o+ysin33o=6.31 kN 將FE分解為垂直于BC桿的力FEy和平行于BC桿的力FEx，則FEyFEcos33o=3.824 kN 可求得BC桿的最大彎矩max=1.469 kN.m,如下圖所示 (2) 分析AC桿：其示意圖簡(jiǎn)化如下（AC桿主要是承受彎矩） 分別求出A、D、C三個(gè)控制截面的彎矩和剪力，畫出AC桿的彎矩圖和剪力圖，分別如下： 單位： 單位： 3、截面校核 : (1) AC桿：三腳架均采用Q235 L636的角鋼，截面面積A=7.29cm2，截面慣性矩Ix=27.12cm4，截面抵抗矩Wx=15.26cm3，x

5、軸回轉(zhuǎn)半徑ix=1.93cm，容許應(yīng)力=205N/mm2,計(jì)算長度L0=1.4m, 則長細(xì)比x= L0/Ix=140/1.93=73.等邊角鋼屬于b類截面,查<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>得x0.732 AC桿屬于拉彎構(gòu)件，則應(yīng)滿足=-N/A+ Mmax/1.05Wx, 其中x4.56 kN , Mmax=2.67kN.m =-4.56103/0.7327.29102+2.67106/1.0515.26103 =158.09 N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 (2) BC桿：BC桿是壓彎構(gòu)件，其截面特性與AC桿相同，ix=1.93cm, L0=1.664m, x= L

6、0/Ix=166.4/1.93=86, 查<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>得x0.648 =N/A+ Mmax/1.05Wx,其中BC=6.31 kN，Mmax=1.469 kN.m =6.31103/0.6487.29102+1.469106/1.0515.26103 =105.04 N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 (3) DE桿：DE桿是屬于受拉構(gòu)件，F(xiàn)E4.56 kN, An=A=7.29cm2 =N/An =6.31103/7.29102=8.65 N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 4、蝴蝶板焊縫強(qiáng)度校核計(jì)算: 在整個(gè)三角架操作平臺(tái)中

7、，蝴蝶板與罐壁的焊接是最主要的受力部位，焊縫的受力狀況是拉應(yīng)力與剪應(yīng)力的復(fù)合應(yīng)力，其受力情況如圖所示： （9）焊縫長度 （10）焊腳尺寸（11）焊縫受力分析 由上圖(6)可知，Nx =Fcx =4.56kN, 由上圖(7)可知Ny =6.38kN 焊縫長度在水平方向?yàn)?0mm，垂直方向?yàn)?0mm,焊縫高度取8.5mm。 f= Nx/helw f= Ny/helw 上式中f為焊縫所受拉應(yīng)力； f為焊縫所受剪應(yīng)力； he為焊縫高度，he=8.5mm； lw為焊縫長度。 helw=(20+60)28.5=1360mm2 f= Nx/helw=4560/1360=3.35N/mm2 f= Ny/hel

8、w=6380/1360=4.69N/mm2 因?yàn)楹缚p所受的應(yīng)力為復(fù)合應(yīng)力，所以應(yīng)滿足下式： f 2+3f21.1ftw 上式中1.1ftw為焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范查得1.1ftw=140 N/mm2 f 2+3f2 3.352+34.692 =8.78N/mm2 1.1ftw=1.1140=154 N/mm2 f 2+3f21.1ftw 滿足要求，校核通過 5、掛鉤與三腳架AC桿焊接處強(qiáng)度校核: 三腳架AC桿與掛鉤的焊接采用滿焊, 其焊腳高度與蝴蝶板的焊腳高度相同,均為 8.5mm, 受力狀況也與蝴蝶板相同, 即Nx =Fcx =4.56kN, Ny =6.38kN,焊縫長度見下

9、圖. he=8.5mm, helw=638.52=1071mm. f= Nx/helw=4560/1071=4.26N/mm2 f= Ny/helw=6380/1071=5.96N/mm2 因?yàn)楹缚p所受的應(yīng)力為復(fù)合應(yīng)力，所以應(yīng)滿足下式： f 2+3f21.1ftw f 2+3f2 4.26+35.96 =11.17N/mm21.1ftw=154 N/mm2 滿足要求，校核通過 以上校核計(jì)算是假設(shè)各焊接點(diǎn)為鉸接的情況下進(jìn)行的，但從上面的計(jì)算可知B、C、D和E點(diǎn)處所受的剪力和拉力均小于A點(diǎn)的剪力和拉力，只要保證這四點(diǎn)處的焊縫長度不小于A點(diǎn)處的焊縫長度，在A點(diǎn)強(qiáng)度滿足的情況下，這四點(diǎn)的焊縫強(qiáng)度是滿足

10、要求的，所以沒有一一進(jìn)行校核。 二、斜鋼梯強(qiáng)度校核 （13） 1 荷載計(jì)算: 取單塊斜鋼板計(jì)算,則作用在鋼板上的荷載有欄桿扶手重量F1、斜鋼板和踏板重量F2和施工人員重量F3,將上述荷載簡(jiǎn)化為均布荷載作用在斜鋼板上. (1) 扶手欄桿均采用323的圓鋼,其自重1.38/m, 1.2為靜荷載分項(xiàng)系數(shù), F1=(0.9693+3.958+3.007)1.381.2=16.348, q1=16.3489.8/3.6=0. 045kN/m (2) 鋼板的材質(zhì)是Q235,尺寸是350020010,踏板共有9塊,尺寸為8002004,板材自重為0.007566g/mm3,則F2=0.007566(3500

11、20010+0.598002004)1.2=89.70,q2=89.709.8/3.6=0.201kN/m (3) 施工人員的動(dòng)荷載；取1.0 kN /m計(jì)算，則q3=0.51.00.81.4=0.56 kN/m 總的均布q= q1+q2+q3=0.045+0.201+0.56=0.806 kN/m，將q分解為垂直于鋼梯的分力qy和平行于鋼梯的分力qx,則qy=qcos33o=0.806cos33o=0.676 kN/m 2 受力分析 分析斜鋼梯的受力，可簡(jiǎn)化為如下圖。 (14) (15) 均布荷載作用下跨中的彎矩最大，即Mmax =ql2/8=0.6763.62/8=2.43 kN.m. 3

12、 截面強(qiáng)度校核 鋼梯所采用的材料為250020010的鋼板，截面慣性矩Ix=2031/12=666.7cm4 ,截面抵抗矩Wx =Ix/10=666.7/10=66.67cm3,截面面積A=201=20cm2, x軸回轉(zhuǎn)半徑ixIx/A= 計(jì)算長度L0=3.6m,長細(xì)比= L0/ix=3600/5.7710=62，查<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>得x0.797，鋼板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2，其中x為整體穩(wěn)定性系數(shù)。 斜鋼梯主要承受的是彎矩,驗(yàn)算其穩(wěn)定性則應(yīng)滿足Mmax/xWxf,即 Mmax/xWx=2.43106/0.79766.67103=45.73 N/mm2< f=21

13、5N/mm2 所以鋼斜梯整體穩(wěn)定性滿足要求，校核通過。 三、鋼梯平臺(tái)三腳架校核 鋼梯平臺(tái)的三腳架與操作平臺(tái)的三腳架類似，只是尺寸和荷載形式發(fā)生了變化，而且在AB之間加了一道豎桿，增強(qiáng)了三腳架的穩(wěn)定性。其形狀如圖（17）所示。 1 荷載計(jì)算：所有的荷載均簡(jiǎn)化為均布荷載，假設(shè)在三腳架端部1.4m處的荷載與操作平臺(tái)三腳架的荷載相等，即q1=4.19 kN/m。在三腳架尖部8.5m處受的荷載主要有有鋼梯傳來的荷載q3和施工人員的荷載q4，其中q4取1.0kN/m計(jì)算；從上面鋼梯的校核計(jì)算可知，鋼梯傳給平臺(tái)的荷載F=0.8063.6cos33o=2.43kN,則q3=F/0.85=2.43/0.85=2

14、.86kN/m。 （17） 2 結(jié)構(gòu)受力分析 為了方便計(jì)算，忽略中間支撐桿DE的作用，簡(jiǎn)化為上圖（16）所示的受力圖，這是一個(gè)靜定結(jié)構(gòu)，受力計(jì)算比較簡(jiǎn)單，在這省略了計(jì)算過程，直接給出計(jì)算結(jié)果。 AC桿的彎矩于和剪力圖如下所示： 剪力圖 彎矩圖 通過計(jì)算可得：FAy=8.296kN, FAx=6.57 kN, Mmax=2.42 kN.m FB=6.57 kN, 桿BC的內(nèi)力FBC= FBcos30o=6.57cos30o=5.69 kN(受壓) 桿AB的內(nèi)力FAB=3.796 kN（受拉） 3 截面校核 (1) AC桿：三腳架均采用Q235 L636的角鋼，截面面積A=7.29cm2，截面慣性

15、矩Ix=27.12cm4，截面抵抗矩Wx=15.26cm3，x軸回轉(zhuǎn)半徑ix=1.93cm，容許應(yīng)力=205N/mm2,計(jì)算長度L0=2.25m, 則長細(xì)比x= L0/Ix=225/1.93=117.等邊角鋼屬于b類截面,查<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>得x0.453 AC桿屬于拉彎構(gòu)件，則應(yīng)滿足=-N/xA+ Mmax/1.05Wx, 其中Ax6.57 kN , Mmax=2.42kN.m =-6.57103/0.4537.29102+2.42106/1.0515.26103 =131.14N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 (2) BC桿：BC桿是受壓構(gòu)件，其截面特

16、性與AC桿相同，ix=1.93cm, L0=2.598m, x= L0/Ix=2.598/1.93=135, 查<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范>得x0.365 =N/Ax,其中BC=5.69kN =5.69103/0.3657.29102=21.38N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 (3) AB桿：AB桿是屬于受拉構(gòu)件，F(xiàn)AB3.796 kN, An=A=7.29cm2 =N/An =3.796103/7.29102=5.21 N/mm2<= 205N/mm2 滿足要求，校核通過 4 蝴蝶板焊縫強(qiáng)度校核計(jì)算: 與操作平臺(tái)三腳架類似，假設(shè)焊縫的受力狀況是拉應(yīng)力與剪應(yīng)

17、力的復(fù)合應(yīng)力，其焊縫長度與焊縫高度均與操作平臺(tái)相等，見圖（9）、（10）和（11）。 Nx =FAx =6.57kN, Ny=FAy=4.50kN 焊縫長度在水平方向?yàn)?0mm，垂直方向?yàn)?0mm,焊縫高度取8.5mm。 f= Nx/helw f= Ny/helw 上式中f為焊縫所受拉應(yīng)力； f為焊縫所受剪應(yīng)力； he為焊縫高度，he=8.5mm； lw為焊縫長度。 helw=(20+60)28.5=1360mm2 f= Nx/helw=6570/1360=5.96N/mm2 f= Ny/helw=4500/1360=3.31N/mm2 因?yàn)楹缚p所受的應(yīng)力為復(fù)合應(yīng)力，所以應(yīng)滿足下式： f 2+

18、3f21.1ftw 上式中1.1ftw為焊縫抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,由鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范查得1.1ftw=140 N/mm2 f 2+3f2 5.962+33.312 =8.27N/mm2 1.1ftw=1.1140=154 N/mm2 f 2+3f21.1ftw 滿足要求，校核通過 5 掛鉤與三腳架AC桿焊接處強(qiáng)度校核: 三腳架AC桿與掛鉤的焊接采用滿焊, 其焊腳高度與蝴蝶板的焊腳高度相同,均為 8.5mm, 受力狀況也與蝴蝶板相同, 即Nx =FAx =6.57kN, Ny=FAy=4.50kN,焊縫長度見圖(12). he=8.5mm, helw=638.52=1071mm. f= Nx/helw=6570