懸挑式雙排鋼管腳手架計(jì)算書(shū)

...wd......wd......wd...十、懸挑式雙排鋼管腳手架計(jì)算書(shū)：鋼管腳手架的計(jì)算參照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JGJ130-2001〕。計(jì)算的腳手架為雙排腳手架，搭設(shè)高度為20.4米，立桿采用單立管。搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距1.60米，立桿的橫距1.05米，立桿的步距1.80米。采用的鋼管類型為48×3.5，連墻件采用3步3跨，豎向間距5.40米，水平間距4.80米。施工均布荷載為3.0kN/m2，同時(shí)施工2層，腳手板共鋪設(shè)3層。懸挑水平鋼梁采用[14a號(hào)槽鋼U口水平，其中建筑物外懸挑段長(zhǎng)度1.50米，建筑物內(nèi)錨固段長(zhǎng)度1.50米。懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結(jié)，最外面鋼絲繩距離建筑物1.40m。(一)、大橫桿的計(jì)算:大橫桿按照三跨連續(xù)梁進(jìn)展強(qiáng)度和撓度計(jì)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(jì)算大橫桿的最大彎矩和變形。1.均布荷載值計(jì)算大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.038kN/m腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.150×1.050/3=0.052kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×1.050/3=1.050kN/m靜荷載的計(jì)算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m活荷載的計(jì)算值q2=1.4×1.050=1.470kN/m大橫桿計(jì)算荷載組合簡(jiǎn)圖(跨中最大彎矩和跨中最大撓度)大橫桿計(jì)算荷載組合簡(jiǎn)圖(支座最大彎矩)2.強(qiáng)度計(jì)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(jì)算公式如下:跨中最大彎矩為M1=(0.08×0.109+0.10×1.470)×1.6002=0.399kN.m支座最大彎矩計(jì)算公式如下:支座最大彎矩為M2=-(0.10×0.109+0.117×1.470)×1.6002=-0.468kN.m我們選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進(jìn)展強(qiáng)度驗(yàn)算：=0.468×106/5080.0=92.169N/mm2大橫桿的計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm2,滿足要求!3.撓度計(jì)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(jì)算公式如下:靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1=0.038+0.052=0.091kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2=1.050kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.677×0.091+0.990×1.050)×1600.04/(100×2.06×105×121900.0)=2.874mm大橫桿的最大撓度小于1600.0/150與10mm,滿足要求!(二)、小橫桿的計(jì)算:小橫桿按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)展強(qiáng)度和撓度計(jì)算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計(jì)算值，在最不利荷載布置下計(jì)算小橫桿的最大彎矩和變形。1.荷載值計(jì)算大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.038×1.600=0.061kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.150×1.050×1.600/3=0.084kN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×1.050×1.600/3=1.680kN荷載的計(jì)算值P=1.2×0.061+1.2×0.084+1.4×1.680=2.527kN小橫桿計(jì)算簡(jiǎn)圖2.強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計(jì)算值最不利分配的彎矩和均布荷載最大彎矩計(jì)算公式如下:集中荷載最大彎矩計(jì)算公式如下:M=(1.2×0.038)×1.0502/8+2.527×1.050/3=0.891kN.m=0.891×106/5080.0=175.322N/mm2小橫桿的計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm2,滿足要求!3.撓度計(jì)算最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和均布荷載最大撓度計(jì)算公式如下:集中荷載最大撓度計(jì)算公式如下:小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×121900.000)=0.02mm集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=0.061+0.084+1.680=1.825kN集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度V2=1825.440×1050.0×(3×1050.02-4×1050.02/9)/(72×2.06×105×121900.0)=2.987mm最大撓度和V=V1+V2=3.011mm小橫桿的最大撓度小于1050.0/150與10mm,滿足要求!(三)、扣件抗滑力的計(jì)算:縱向或橫向水平桿與立桿連接時(shí)，扣件的抗滑承載力按照下式計(jì)算(標(biāo)準(zhǔn)5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值,取8.0kN；R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；1.荷載值計(jì)算橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.038×1.050=0.040kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.150×1.050×1.600/2=0.126kN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×1.050×1.600/2=2.520kN荷載的計(jì)算值R=1.2×0.040+1.2×0.126+1.4×2.520=3.728kN單扣件抗滑承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求!當(dāng)直角扣件的擰緊力矩達(dá)40--65N.m時(shí),試驗(yàn)說(shuō)明:單扣件在12kN的荷載下會(huì)滑動(dòng),其抗滑承載力可取8.0kN；雙扣件在20kN的荷載下會(huì)滑動(dòng),其抗滑承載力可取12.0kN；(四)、腳手架荷載標(biāo)準(zhǔn)值:作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容：(1)每米立桿承受的構(gòu)造自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例為0.1248NG1=0.125×20.400=2.546kN(2)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；本例采用竹笆片腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.15NG2=0.150×3×1.600×(1.050+0.300)/2=0.486kN(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.15NG3=0.150×1.600×3/2=0.360kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.005NG4=0.005×1.600×20.400=0.163kN經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.555kN。活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值NQ=3.000×2×1.600×1.050/2=5.040kN風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計(jì)算其中W0——根本風(fēng)壓(kN/m2)，按照《建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)》(GB50009-2001)的規(guī)定采用：W0=0.400Uz——風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按照《建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)》(GB50009-2001)的規(guī)定采用：Uz=1.250Us——風(fēng)荷載體型系數(shù)：Us=1.200經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=0.7×0.400×1.250×1.200=0.420kN/m2?？紤]風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式N=1.2NG+0.85×1.4NQ風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的立桿段彎矩MW計(jì)算公式MW=0.85×1.4Wklah2/10其中Wk——風(fēng)荷載根本風(fēng)壓值(kN/m2)；la——立桿的縱距(m)；h——立桿的步距(m)。(五)、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算:不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式其中N——立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=11.32kN；——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比l0/i的結(jié)果查表得到0.15；i——計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.58cm；l0——計(jì)算長(zhǎng)度(m),由公式l0=kuh確定，l0=3.53m；k——計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，取1.155；u——計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.70；A——立桿凈截面面積，A=4.89cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3；——鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值(N/mm2)；經(jīng)計(jì)算得到=158.23[f]——鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，[f]=205.00N/mm2；不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算<[f],滿足要求!考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式其中N——立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=10.26kN；——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比l0/i的結(jié)果查表得到0.15；i——計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.58cm；l0——計(jì)算長(zhǎng)度(m),由公式l0=kuh確定，l0=3.53m；k——計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，取1.155；u——計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，由腳手架的高度確定；u=1.70A——立桿凈截面面積，A=4.89cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3；MW——計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.259kN.m；——鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值(N/mm2)；經(jīng)計(jì)算得到=194.44[f]——鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，[f]=205.00N/mm2；考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算<[f],滿足要求!(六)、連墻件的計(jì)算:連墻件的軸向力計(jì)算值應(yīng)按照下式計(jì)算：Nl=Nlw+No其中Nlw——風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計(jì)值(kN)，應(yīng)按照下式計(jì)算：Nlw=1.4×wk×Awwk——風(fēng)荷載根本風(fēng)壓值，wk=0.420kN/m2；Aw——每個(gè)連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風(fēng)面積，Aw=5.40×4.80=25.920m2；No——連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN)；No=5.000經(jīng)計(jì)算得到Nlw=15.241kN，連墻件軸向力計(jì)算值Nl=20.241kN連墻件軸向力設(shè)計(jì)值Nf=A[f]其中——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比l/i=30.00/1.58的結(jié)果查表得到=0.95；A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到Nf=95.411kNNf>Nl，連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求!(七)、懸挑梁的受力計(jì)算:懸挑腳手架的水平鋼梁按照帶懸臂的連續(xù)梁計(jì)算。懸臂局部腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固點(diǎn)，A為墻支點(diǎn)。本工程中，腳手架排距為1050mm，內(nèi)側(cè)腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點(diǎn)距離墻體=1400mm，水平支撐梁的截面慣性矩I=563.70cm4，截面抵抗矩W=80.50cm3，截面積A=18.51cm2。受腳手架集中荷載P=1.2×3.56+1.4×5.04=11.32kN水平鋼梁自重荷載q=1.2×18.51×0.0001×7.85×10=0.17kN/m懸挑腳手架示意圖懸挑腳手架計(jì)算簡(jiǎn)圖經(jīng)過(guò)連續(xù)梁的計(jì)算得到懸挑腳手架支撐梁剪力圖(kN)懸挑腳手架支撐梁彎矩圖(kN.m)懸挑腳手架支撐梁變形圖(mm)各支座對(duì)支撐梁的支撐反力由左至右分別為R1=12.532kN,R2=11.393kN,R3=-0.758kN最大彎矩Mmax=1.772kN.m截面應(yīng)力=M/1.05W+N/A=1.772×106/(1.05×80500.0)+7.235×1000/1851.0=24.869N/mm2水平支撐梁的計(jì)算強(qiáng)度小于205.0N/mm2,滿足要求!(八)、懸挑梁的整體穩(wěn)定性計(jì)算:水平鋼梁采用[14a號(hào)槽鋼U口水平,計(jì)算公式如下其中b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計(jì)算：經(jīng)過(guò)計(jì)算得到b=570×9.5×58.0×235/(1400.0×140.0×235.0)=1.60由于b大于0.6，按照《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2003)附錄B其值用b'查表得到其值為0.879經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度=1.77×106/(0.879×80500.00)=25.04N/mm2；水平鋼梁的穩(wěn)定性計(jì)算<[f],滿足要求!(九)、拉桿的受力計(jì)算:水平鋼梁的軸力RAH和拉鋼繩的軸力RUi按照下面計(jì)算其中RUicosi為鋼繩的拉力對(duì)水平桿產(chǎn)生的軸壓力。各支點(diǎn)的支撐力RCi=RUisini按照以上公式計(jì)算得到由左至右各鋼繩拉力分別為RU1=14.471kN選用15.5號(hào)抗拉強(qiáng)度1700N/mm2〔6×19〕鋼絲繩，其破斷拉力Fg＝152KNK＝6α＝0.85[Fg]＝α˙Fg/K=0.85×152/6＝21.53KN>17.248KN選用15.5號(hào)〔6×19〕鋼絲繩可滿足要求。(十)、吊環(huán)驗(yàn)算:吊環(huán)采用16圓鋼預(yù)埋A＝201.1mm2＝F/2A＝17.248×103/〔2×201.1〕＝42.88N/mm2＜f=215N/mm2吊環(huán)抗拉驗(yàn)算滿足要求。十一、懸挑式卸料平臺(tái)計(jì)算書(shū)：計(jì)算依據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ80-91)和《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2003)。懸掛式卸料平臺(tái)的計(jì)算參照連續(xù)梁的計(jì)算進(jìn)展。由于卸料平臺(tái)的懸挑長(zhǎng)度和所受荷載都很大，因此必須嚴(yán)格地進(jìn)展設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。平臺(tái)水平鋼梁(主梁)的懸挑長(zhǎng)度4.50m，懸挑水平鋼梁間距(平臺(tái)寬度)2.50m。次梁采用[10號(hào)槽鋼U口水平，主梁采用[18b號(hào)槽鋼U口水平，次梁間距1.00m。施工人員等活荷載2.00kN/m2，最大堆放材料荷載10.00kN。一、次梁的計(jì)算次梁選擇[10號(hào)槽鋼U口水平槽鋼，間距1.00m，其截面特性為面積A=12.74cm2,慣性距Ix=198.30cm4,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Wx=39.70cm3,回轉(zhuǎn)半徑ix=3.95cm，截面尺寸b=48.0mm,h=100.0mm,t=8.5mm1.荷載計(jì)算(1)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值：本例采用木腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.35kN/m2；Q1=0.35×1.00=0.35kN/m(2)最大的材料器具堆放荷載為10.00kN，轉(zhuǎn)化為線荷載：Q2=10.00/4.50/2.50×1.00=0.89kN/m(3)槽鋼自重荷載Q3=0.10kN/m經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載計(jì)算值q=1.2×(Q1+Q2+Q3)=1.2×(0.35+0.89+0.10)=1.60kN經(jīng)計(jì)算得到，活荷載計(jì)算值P=1.4×2.00×1.00=2.80kN/m2.內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力按照集中荷載P與均布荷載q作用下的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下最大彎矩M的計(jì)算公式為經(jīng)計(jì)算得到，活荷載計(jì)算值M=1.60×2.502/8+2.80×2.50/4=3.00kN.m3.抗彎強(qiáng)度計(jì)算其中x——截面塑性開(kāi)展系數(shù)，取1.05；[f]——鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，[f]=205.00N/mm2；經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度=3.00×106/(1.05×39700.00)=72.05N/mm2；次梁槽鋼的抗彎強(qiáng)度計(jì)算<[f],滿足要求!4.整體穩(wěn)定性計(jì)算其中b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計(jì)算：經(jīng)過(guò)計(jì)算得到b=570×8.5×48.0×235/(2500.0×100.0×235.0)=0.93由于b大于0.6，按照《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50017-2003)附錄B其值用b'查表得到其值為0.753經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度=3.00×106/(0.753×39700.00)=100.50N/mm2；次梁槽鋼的穩(wěn)定性計(jì)算<[f],滿足要求!二、主梁的計(jì)算卸料平臺(tái)的內(nèi)鋼繩按照《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》作為安全儲(chǔ)藏不參與內(nèi)力的計(jì)算。主梁選擇[18b號(hào)槽鋼U口水平槽鋼，其截面特性為面積A=29.29cm2,慣性距Ix=1369.90cm4,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Wx=152.20cm3,回轉(zhuǎn)半徑ix=6.84cm截面尺寸b=70.0mm,h=180.0mm,t=10.5mm1.荷載計(jì)算(1)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值：本例采用竹笆片腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.15kN/m；Q1=0.15kN/m(2)槽鋼自重荷載Q2=0.23kN/m經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載計(jì)算值q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.15+0.23)=0.45kN/m經(jīng)計(jì)算得到，次梁集中荷載取次梁支座力P=(1.60×2.50+2.80)/2=3.41kN2.內(nèi)力計(jì)算卸料平臺(tái)的主梁按照集中荷載P和均布荷載q作用下的連續(xù)梁計(jì)算。懸挑卸料平臺(tái)示意圖懸挑卸料平臺(tái)水平鋼梁計(jì)算簡(jiǎn)圖經(jīng)過(guò)連續(xù)梁的計(jì)算得到懸挑水平鋼梁支撐梁剪力圖(kN)懸挑水平鋼梁支撐梁彎矩圖(kN.m)懸挑水平鋼梁支撐梁變形圖(mm)各支座對(duì)支撐梁的支撐反力由左至右分別為R1=10.960kN,R2=11.499kN支座反力RA=11.499kN最大彎矩Mmax=8.611kN.m3.抗彎強(qiáng)度計(jì)算其中x——截面塑性開(kāi)展系數(shù)，取1.05；[f]——鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，[f]=205.00N/mm2；經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度=8.611×106/1.05/152200.0+14.727×1000/2929.0=58.909N/mm2主梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度小于[f]，滿足要求!4.整體穩(wěn)定性計(jì)算其中b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，按照下式計(jì)算：經(jīng)過(guò)計(jì)算得到b=570×10.5×70.0×235/(4500.0×180.0×235.0)=0.52經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度=8.61×106/(0.517×152200.00)=109.38N/mm2；主梁槽鋼的穩(wěn)定性計(jì)算<[f],滿足要求!三、鋼絲拉繩的內(nèi)力計(jì)算:水平鋼梁的軸力RAH和拉鋼繩的軸力RUi按照下面計(jì)算其中RUicosi為鋼繩的拉力對(duì)水平桿產(chǎn)生的軸壓力。各支點(diǎn)的支撐力RCi=RUisini按照以上公式計(jì)算得到由左至右各鋼繩拉力分別為RU1=18.358kN四、鋼絲拉繩的強(qiáng)度計(jì)算:鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU我們均取最大值進(jìn)展計(jì)算，為RU=18.358kN如果上面采用鋼絲繩，鋼絲繩的容許拉力按照下式計(jì)算：其中[Fg]——鋼絲繩的容許拉力(kN)；Fg——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；計(jì)算中可以近似計(jì)算Fg=0.5d2，d為鋼絲繩直徑(mm)；——鋼絲繩之間的荷載不均勻系數(shù)，對(duì)6×19、6×37、6×61鋼絲繩分別取0.85、0.82和0.8；K——鋼絲繩使用安全系數(shù)。計(jì)算中[Fg]取18.358kN，=0.82，K=10.0,得到：鋼絲繩最小直徑必須大于21mm才能滿足要求!五、鋼絲拉繩吊環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算:鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU我們均取最大值進(jìn)展計(jì)算作為吊環(huán)的拉力N，為N=RU=18.358kN鋼板處吊環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為其中[f]為拉環(huán)鋼筋抗拉強(qiáng)度，按照《混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》10.9.8[f]=50N/mm2；所需要的吊環(huán)最小直徑D=[18358×4/(3.1416×50×2)]1/2=16mm六、操作平臺(tái)安全要求:1.卸料平臺(tái)的上部位結(jié)點(diǎn)，必須位于建筑