计算依据:
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 4、《钢结构设计规范》GB50017-2003
一、脚手架参数
脚手架搭设方式 脚手架搭设高度H(m) 立杆步距h(m) 立杆横距lb(m) 双立杆计算方法
双立杆受力不均匀系数KS
双排脚手架 80 1.8 0.8
脚手架钢管类型
脚手架沿纵向搭设长度L(m) 立杆纵距或跨距la(m) 内立杆离建筑物距离a(m)
Ф48×3.5 240 1.5 0.3 6
按双立杆受力设计 双立杆计算高度H1(m) 0.6
二、荷载设计
脚手板类型 脚手板铺设方式
竹串片脚手板 2步1设
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m) 密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m)
挡脚板类型 挡脚板铺设方式
竹串片挡脚板 2步1设
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m) 0.14 每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
横向斜撑布置方式
结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m) 装修脚手架荷载标准值Gkzj(kN/m) 安全网设置 风荷载体型系数μs
22
2
2
0.35 0.01
0.129
5跨1设 3 2 全封闭 1.25
结构脚手架作业层数njj 装修脚手架作业层数nzj 地区
基本风压ω0(kN/m)
2
1 1 海南文昌 0.8
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆、1.2,0.9,0.74 双立杆稳定性)
2风荷载标准值ωk(kN/m)(连墙件、单1.21,0.91,0.74 立杆、双立杆稳定性) 计算简图:
立面图
侧面图
三、纵向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式 横杆抗弯强度设计值[f](N/mm) 横杆弹性模量E(N/mm) 22纵向水平杆在上 205 206000 横向水平杆上纵向水平杆根数n 横杆截面惯性矩I(mm) 横杆截面抵抗矩W(mm) 340 121900 5080
纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.038+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.038+0.35×0.8/2)+1.4×3×0.8/2=1.89kN/m
正常使用极限状态
q'=(0.038+Gkjb×lb/(n+1))+Gk×lb/(n+1)=(0.038+0.35×0.8/2)+3×0.8/2=1.38kN/m 计算简图如下:
1、抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.1×1.89×1.52=0.43kN·m
σ=Mmax/W=0.43×106/5080=83.89N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求! 2、挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×1.38×15004/(100×206000×121900)=1.881mm νmax=1.881mm≤[ν]=min[la/150,10]=min[1500/150,10]=10mm 满足要求! 3、支座反力计算 承载能力极限状态
Rmax=1.1qla=1.1×1.89×1.5=3.13kN 正常使用极限状态
Rmax'=1.1q'la=1.1×1.38×1.5=2.27kN
四、横向水平杆验算
承载能力极限状态 由上节可知F1=Rmax=3.13kN q=1.2×0.038=0.046kN/m 正常使用极限状态
由上节可知F1'=Rmax'=2.27kN q'=0.038kN/m 1、抗弯验算 计算简图如下:
弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0×106/5080=0.79N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求! 2、挠度验算 计算简图如下:
变形图(mm)
νmax=0.008mm≤[ν]=min[lb/150,10]=min[800/150,10]=5.33mm 满足要求!
3、支座反力计算 承载能力极限状态 Rmax=0.02kN
五、扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式 单扣件 扣件抗滑移折减系数 0.85 扣件抗滑承载力验算: 纵向水平杆:Rmax=3.13kN≤Rc=0.85×8=6.8kN 横向水平杆:Rmax=0.02kN 满足要求!
六、荷载计算
脚手架搭设高度H 脚手架钢管类型 80 Ф48×3.5 双立杆计算高度H1 每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m) 6 0.129 立杆静荷载计算 1、立杆承受的结构自重标准值NG1k 单外立杆:
NG1k=(gk+la×n/2×0.038/h)×(H-H1)=(0.129+1.5×0/2×0.038/1.8)×(80-6)=9.55kN 单内立杆:NG1k=9.55kN 双外立杆:
NG1k=(gk+0.038+la×n/2×0.038/h)×H1=(0.129+0.038+1.5×0/2×0.038/1.8)×6=1kN 双内立杆:NGS1k=1kN 2、脚手板的自重标准值NG2k1 单外立杆:
NG2k1=((H-H1)/h+1)×la×lb×Gkjb×1/2/2=((80-6)/1.8+1)×1.5×0.8×0.35×1/2/2=4.42kN 1/2表示脚手板2步1设 单内立杆:NG2k1=4.42kN
双外立杆:NGS2k1=H1/h×la×lb×Gkjb×1/2/2=6/1.8×1.5×0.8×0.35×1/2/2=0.35kN 1/2表示脚手板2步1设
双内立杆:NGS2k1=0.35kN 3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆:NG2k2=((H-H1)/h+1)×la×Gkdb×1/2=((80-6)/1.8+1)×1.5×0.14×1/2=4.42kN 1/2表示挡脚板2步1设
双外立杆:NGS2k2=H1/h×la×Gkdb×1/2=6/1.8×1.5×0.14×1/2=0.35kN 1/2表示挡脚板2步1设 4、围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆:NG2k3=Gkmw×la×(H-H1)=0.01×1.5×(80-6)=1.11kN 双外立杆:NGS2k3=Gkmw×la×H1=0.01×1.5×6=0.09kN 构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆:NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=4.42+4.42+1.11=9.95kN 单内立杆:NG2k=NG2k1=4.42kN
双外立杆:NGS2k=NGS2k1+NGS2k2+NGS2k3=0.35+0.35+0.09=0.79kN 双内立杆:NGS2k=NGS2k1=0.35kN 立杆施工活荷载计算
外立杆:NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj+nzj×Gkzj)/2=1.5×0.8×(1×3+1×2)/2=3kN 内立杆:NQ1k=3kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力:
单外立杆:N=1.2×(NG1k+ NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(9.55+9.95)+ 0.9×1.4×3=27.18kN
单内立杆:N=1.2×(NG1k+ NG2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(9.55+4.42)+ 0.9×1.4×3=20.54kN
双外立杆:Ns=1.2×(NGS1k+ NGS2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(1+0.79)+ 0.9×1.4×3=5.93kN
双内立杆:Ns=1.2×(NGS1k+ NGS2k)+0.9×1.4×NQ1k=1.2×(1+0.35)+ 0.9×1.4×3=5.41kN
七、钢丝绳卸荷计算
钢丝绳不均匀系数α 0.85 钢丝绳安全系数k 9 钢丝绳绳夹型式 钢丝绳绳夹数量[n]
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm) 卸荷系数Kf 脚手架卸荷次数N
马鞍式 5 10
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN) 吊环设置
15.19 分开设置
2
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm) 170
0.8 3
上部增加荷载高度(m) 6
卸荷点位置高度卸荷点净高
第N次卸荷
hx(m)
1 2 3
18 42 64
hj(m) 24 22 16
的竖向距离ls(m) 3 3 3
钢丝绳上下吊点
上吊点距内立杆上吊点距外立杆下吊点的水平距下吊点的水平距离HS(mm) 300 300 300
离HS(mm) 1100 1100 1100
卸荷点水平间距HL(m) 3 3 3
钢丝绳卸荷
钢丝绳绳卡作法
钢丝绳连接吊环作法(分开设置)
第1次卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(3000/300)=84.29° α2=arctan(ls/Hs)=arctan(3000/1100)=69.86° 钢丝绳竖向分力,不均匀系数KX取1.5
P1=Kf×KX×N×hj(n+1)/(H-H1)×HL/la=0.8×1.5×20.54×24/(80-6)×3/1.5=15.99kN P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/(H-H1)×HL/la=0.8×1.5×27.18×24/(80-6)×3/1.5=21.16kN 钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=15.99/sin84.29°=16.07kN T2=P2/sinα2=21.16/sin69.86°=22.53kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1,T2]=22.53kN
绳夹数量:n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×22.53/(2×15.19)=2个≤[n]=5个 满足要求! 花篮螺栓验算:
σ=[Fg]×103/(π×de2/4)=22.53×103/(π×102/4)=286.9N/mm2>[ft]=170N/mm2 不满足要求,增大花篮螺栓直径或减小卸荷间距! Pg=k×[Fg]/α=9×22.53/0.85=238.58kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(238.58/0.5)1/2=21.84mm
吊环最小直径dmin=(2A/π)1/2=(2×[Fg]/([f]π))1/2=(2×22.53×103/(65π))1/2=15mm 注:[f]为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》9.7.6 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
第1次卸荷钢丝绳最小直径21.84mm,必须拉紧至22.53kN,吊环最小直径为15mm。
第2次卸荷钢丝绳最小直径20.91mm,必须拉紧至20.66kN,吊环最小直径为15mm。
第3次卸荷钢丝绳最小直径17.84mm,必须拉紧至15.02kN,吊环最小直径为13mm。
八、立杆稳定性验算
脚手架搭设高度H 双立杆受力不均匀系数KS 立杆截面抵抗矩W(mm) 立杆抗压强度设计值[f](N/mm) 连墙件布置方式
2
3
80 0.6 5080 205 两步三跨
双立杆计算高度H1 立杆计算长度系数μ 立杆截面回转半径i(mm) 立杆截面面积A(mm)
2
6 1.5 15.8 489
1、立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×1.8=2.7m 长细比λ=l0/i=2.7×103/15.8=170.89≤210 轴心受压构件的稳定系数计算:
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.12m 长细比λ=l0/i=3.12×103/15.8=197.37 查《规范》表A得,φ=0.186 满足要求! 2、立杆稳定性验算 不组合风荷载作用 单立杆的轴心压力设计值
N=(1.2×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k)×(hx1-H1+(1-Kf)×(H-hx1-hj顶)+max[6,(1-Kf)×hj
顶
])/(H-H1)=(1.2×(9.55+9.95)+1.4×3)×(18-6+(1-0.8)×(80-18-16)+max[6,
(1-0.8)×16])/(80-6)=10.14kN
双立杆的轴心压力设计值NS=1.2×(NGS1k+NGS2k)+N=1.2×(1+0.79)+10.14=12.3kN σ=N/(φA)=10144.57/(0.186×489)=111.54N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求!
σ=KSNS/(φA)=0.6×12297.85/(0.186×489)=81.13N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求! 组合风荷载作用 单立杆的轴心压力设计值
N=(1.2×(NG1k+NG2k)+0.9×1.4×NQ1k)×(hx1-H1+(1-Kf)×(H-hx1-hj顶)+max[6,(1-Kf)×hj
顶
])/(H-H1)=(1.2×(9.55+9.95)+0.9×1.4×3)×(18-6+(1-0.8)×(80-18-16)+max[6,
(1-0.8)×16])/(80-6)=9.99kN
双立杆的轴心压力设计值NS=1.2×(NGS1k+NGS2k)+N=1.2×(1+0.79)+9.99=12.14kN Mw=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.91×1.5×1.82/10=0.56kN·m σ=N/(φA)+
Mw/W=9990.19/(0.186×489)+555344.88/5080=219.16N/mm2>[f]=205N/mm2 Mws=0.9×1.4×Mwk=0.9×1.4×ωklah2/10=0.9×1.4×0.74×1.5×1.82/10=0.45kN·m σ=KS(NS/(φA)+
Mw/W)=0.6×(12143.47/(0.186×489)+454596.47/5080)=133.8N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求!
不满足要求,减小步距、减小立杆纵横向间距、减少施工作业层数!
九、连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步三跨
连墙件连接方式 连墙件计算长度l0(mm)
扣件连接 600
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力3 N0(kN)
连墙件截面面积Ac(mm) 连墙件抗压强度设计值[f](N/mm) 扣件抗滑移折减系数
2
2
489 205 0.85
连墙件截面回转半径i(mm) 连墙件与扣件连接方式
158 双扣件
Nlw=1.4×ωk×2×h×3×la=1.4×1.21×2×1.8×3×1.5=27.35kN 长细比λ=l0/i=600/158=3.8,查《规范》表A.0.6得,φ=0.99
(Nlw+N0)/(φAc)=(27.35+3)×103/(0.99×489)=62.56N/mm2≤0.85 ×[f]=0.85 ×205N/mm2=174.25N/mm2 满足要求!
扣件抗滑承载力验算:
Nlw+N0=27.35+3=30.35kN>0.85×12=10.2kN 不满足要求,增设连墙件!
十、立杆地基承载力验算
地基土类型 地基承载力调整系数mf 粘性土 0.5 地基承载力特征值fg(kPa) 垫板底面积A(m) 2140 0.25 单立杆的轴心压力标准值N=((NG1k+NG2k)+NQ1k)×(hx1-H1+(1-Kf)×(H-hx1-hj
顶
)+max[6,(1-Kf)×hj顶])/(H-H1)=((9.55+9.95)+3)×(18-6+(1-0.8)×(80-18-16)+max[6,
(1-0.8)×16])/(80-6)=8.27kN
双立杆的轴心压力标准值NS=(NGS1k+NGS2k)+N=(1+0.79)+8.27=10.06kN 立柱底垫板的底面平均压力p=N/(mfA)=10.06/(0.5×0.25)=80.52kPa≤fg=140kPa
满足要求!
结论和建议:
1.第1次卸荷花篮螺栓验算,不满足要求,增大花篮螺栓直径或减小卸荷间距!
2.第2次卸荷花篮螺栓验算,不满足要求,增大花篮螺栓直径或减小卸荷间距! 3.第3次卸荷花篮螺栓验算,不满足要求,增大花篮螺栓直径或减小卸荷间距! 4.立杆稳定性验算,不满足要求,减小步距、减小立杆纵横向间距、减少施工作业层数!
5.连墙件扣件抗滑承载力验算,不满足要求,增设连墙件!
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