全腳手架施工方案中的受力計算書

腳手架施工方案中的受力計算書腳手架受力計算書依據(jù)規(guī)范:《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011計算參數(shù):鋼管強度為205.0N/mm2，鋼管強度折減系數(shù)取1.00。雙排腳手架，搭設(shè)高度17.4米，立桿采用單立管。立桿的縱距1.50米，立桿的橫距0.80米，內(nèi)排架距離結(jié)構(gòu)0.30米，立桿的步距1.80米。鋼管類型為φ48×2.7，連墻件采用2步3跨，計算按照豎向間距3.60米（實際按照2.9m布置），水平間距4.50米。施工活荷載為3.0kN/m2，同時考慮2層施工。腳手板采用竹串片，荷載為0.35kN/m2，按照鋪設(shè)4層計算。欄桿采用竹串片，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)點間增加一根大橫桿?；撅L壓0.25kN/m2，高度變化系數(shù)1.5200，體型系數(shù)1.0880。地基承載力標準值170kN/m2，基礎(chǔ)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=π(D4-d4)/64，抵抗距計算采用W=π(D4-d4)/32D。一、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。1.均布荷載值計算大橫桿的自重標準值P1=0.036kN/m腳手板的荷載標準值P2=0.350×0.800/2=0.140kN/m活荷載標準值Q=3.000×0.800/2=1.200kN/m靜荷載的計算值q1=1.2×0.036+1.2×0.140=0.211kN/m活荷載的計算值q2=1.4×1.200=1.680kN/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)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=(0.08×0.211+0.10×1.680)×1.5002=0.416kN.m支座最大彎矩計算公式如下:支座最大彎矩為M2=-(0.10×0.211+0.117×1.680)×1.5002=-0.490kN.m我們選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進行強度驗算：σ=0.490×106/4248.0=115.265N/mm2大橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!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=0.036+0.140=0.176kN/m活荷載標準值q2=1.200kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.677×0.176+0.990×1.200)×1500.04/(100×2.06×105×101950.0)=3.150mm大橫桿的最大撓度小于1500.0/150與10mm,滿足要求!二、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。1.荷載值計算大橫桿的自重標準值P1=0.036×1.500=0.053kN腳手板的荷載標準值P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN活荷載標準值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN荷載的計算值P=1.2×0.053+1.2×0.210+1.4×1.800=2.836kN小橫桿計算簡圖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=(1.2×0.036)×0.8002/8+2.836×0.800/4=0.571kN.mσ=0.571×106/4248.0=134.319N/mm2小橫桿的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!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=5.0×0.036×800.004/(384×2.060×105×101950.000)=0.009mm集中荷載標準值P=0.053+0.210+1.800=2.063kN集中荷載標準值最不利分配引起的最大撓度V2=2063.250×800.0×800.0×800.0/(48×2.06×105×101950.0)=1.048mm最大撓度和V=V1+V2=1.057mm小橫桿的最大撓度小于800.0/150與10mm,滿足要求!三、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；1.荷載值計算橫桿的自重標準值P1=0.036×0.800=0.028kN腳手板的荷載標準值P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN活荷載標準值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN荷載的計算值R=1.2×0.028+1.2×0.210+1.4×1.800=2.806kN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。四、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0.1001NG1=0.100×17.400=1.742kN(2)腳手板的自重標準值(kN/m2)；本例采用竹串片腳手板，標準值為0.35NG2=0.350×4×1.500×(0.800+0.300)/2=1.155kN(3)欄桿與擋腳手板自重標準值(kN/m)；本例采用欄桿、竹串片腳手板擋板，標準值為0.17NG3=0.170×1.500×4=1.020kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.010NG4=0.010×1.500×17.400=0.261kN經(jīng)計算得到，靜荷載標準值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.178kN?；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=3.000×2×1.500×0.800/2=3.600kN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=0.250Uz——風荷載高度變化系數(shù)，Uz=1.520Us——風荷載體型系數(shù)：Us=1.088經(jīng)計算得到：Wk=0.250×1.520×1.088=0.413kN/m2?？紤]風荷載時,立桿的軸向壓力設(shè)計值計算公式N=1.2NG+0.9×1.4NQ經(jīng)過計算得到，底部立桿的最大軸向壓力：N=1.2×4.178+0.9×1.4×3.600=9.549kN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=1.2×4.178+1.4×3.600=10.053kN風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的立桿段彎矩MW計算公式MW=0.9×1.4Wklah2/10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=0.9×1.4×0.413×1.500×1.800×1.800/10=0.253kN.m五、立桿的穩(wěn)定性計算: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=10.053kN；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=1.155×1.500×1.800=3.118m；A——立桿凈截面面積，A=3.974cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；λ——長細比，為3118/16=195λ0——允許長細比(k取1)，為2700/16=169<210長細比驗算滿足要求!φ——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0.191；σ——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:σ=10053/(0.19×397)=132.140N/mm2；不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算σ<[f],滿足要求!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=9.549kN；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=1.155×1.500×1.800=3.118m；A——立桿凈截面面積，A=3.974cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；λ——長細比，為3118/16=195λ0——允許長細比(k取1)，為2700/16=169<210長細比驗算滿足要求!φ——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0.191；MW——計算立桿段由風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.253kN.m；σ——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σ=9549/(0.19×397)+253000/4248=185.114N/mm2；考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算σ<[f],滿足要求!六、最大搭設(shè)高度的計算:不考慮風荷載時，當立桿采用單管時，單、雙排腳手架允許搭設(shè)高度[H]，按下式計算：[H]=[φAσ-(1.2NG2k+1.4NQk-NXie)]/1.2gk其中NG2k——構(gòu)配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力，NG2k=2.436kN；NQk——活荷載標準值，NQk=3.600kN；gk——每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值，gk=0.100kN/m；NXie——軸向力鋼絲繩卸荷部分，NQk=0.001kN；σ——鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，σ=205.00N/mm2；經(jīng)計算得到，不考慮風荷載時，按照穩(wěn)定性計算的搭設(shè)高度[H]=63.549米?？紤]風荷載時，當立桿采用單管時，單、雙排腳手架允許搭設(shè)高度[H]，按下式計算：[H]={φAσ-[1.2NG2k+0.9×1.4(NQk+φAMwk/W)-NXie]}/1.2gk其中NG2k——構(gòu)配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力，NG2k=2.436kN；NQk——活荷載標準值，NQk=3.600kN；gk——每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值，gk=0.100kN/m；Mwk——計算立桿段由風荷載標準值產(chǎn)生的彎矩，Mwk=0.201kN.m；NXie——軸向力鋼絲繩卸荷部分，NQk=0.001kN；σ——鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，σ=205.00N/mm2；經(jīng)計算得到，考慮風荷載時，按照穩(wěn)定性計算的搭設(shè)高度[H]=29.996米。取上面兩式計算結(jié)果的最小值，腳手架允許搭設(shè)高度[H]=29.996米。七、連墻件的計算:連墻件的軸向力計算值應(yīng)按照下式計算：Nl=Nlw+No其中Nlw——風荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值(kN)，應(yīng)按照下式計算：Nlw=1.4×wk×Awwk——風荷載標準值，wk=0.413kN/m2；Aw——每個連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風面積:Aw=3.60×4.50=16.200m2；No——連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN)；No=3.000經(jīng)計算得到Nlw=9.377kN，連墻件軸向力計算值Nl=12.377kN根據(jù)連墻件桿件強度要求，軸向力設(shè)計值Nf1=0.85Ac[f]根據(jù)連墻件桿件穩(wěn)定性要求，軸向力設(shè)計值Nf2=0.85φA[f]其中φ——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比l/i=30.00/1.60的結(jié)果查表得到φ=0.95；凈截面面積Ac=3.97cm2；毛截面面積A=18.10cm2；[f]=205.00N/mm2。經(jīng)過計算得到Nf1=69.247kNNf1>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Nf2=300.110kNNf2>Nl，連墻件的設(shè)計計算滿足穩(wěn)定性設(shè)計要求!連墻件拉結(jié)樓板預(yù)埋鋼管示意圖八、立桿