脚手架施工方案
kN;
脚手板的自重标准值:P3=0.35×1×1.5/2=0.262kN;
活荷载标准值:Q=3×1×1.5/2=2.25kN;
荷载的设计值:R=1.2×(0.019+0.058+0.262)+1.4×2.25=3.557kN;
R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、脚手架立杆荷载的计算:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1394kN/m
NG1=[0.1394+(1.00×1/2)×0.038/1.50]×12.00=1.826kN;
(2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×4×1.5×(1+0.3)/2=1.365kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用木脚手板挡板,标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×4×1.5/2=0.42kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×12=0.09kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.701kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到,活荷载标准值
NQ=3×1×1.5×2/2=4.5kN;考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.701+0.85×1.4×4.5=9.797kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.701+1.4×4.5=10.742kN;
六、立杆的稳定性计算:
风荷载标准值按照以下公式计算
Wk=0.7μz·μs·ω0
其中ω0——基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:ω0=0.4kN/m2;
μz——风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:μz=0.74;
μs——风荷载体型系数:取值为0.214;
经计算得到,风荷载标准值为:
Wk=0.7×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.044×1.5×1.52/10=0.018kN·m;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)+MW/W≤[f]
立杆的轴心压力设计值:N=9.797kN;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤[f]
立杆的轴心压力设计值:N=N'=10.742kN;
计算立杆的截面回转半径:i=1.58cm;
计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得:k=1.155;
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得:μ=1.5;
计算长度,由公式l0=kuh确定:l0=2.599m;
长细比:L0/i=164;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:φ=0.262
立杆净截面面积:A=4.89cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205N/mm2;
考虑风荷载时
σ=9796.68/(0.262×489)+17808.374/5080=79.972N/mm2;
立杆稳定性计算σ=79.972N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
不考虑风荷载时
σ=10741.68/(0.262×489)=83.842N/mm2;
立杆稳定性计算σ=83.842N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=0.92,μs=0.214,ω0=0.4,
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.4=0.055kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.5m2;
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=5.000kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×Wk×Aw=1.042kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.042kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·A·[f]
其中φ——轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949,l为内排架距离墙的长度;
A=4.89cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN;
Nl=6.042<Nf=95.133,连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=6.042小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求!连墙件扣件连接示意图
八、悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。
悬臂部分受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
本方案中,脚手架排距为1000mm,内排脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4,截面抵抗矩W=141cm3,截面积A=26.1cm2。
受脚手架集中荷载N=1.2×3.701+1.4×4.5=10.742kN;
水平钢梁自重荷载q=1.2×26.1×0.0001×78.5=0.246kN/m;
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)
悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为:
R[1]=13.983kN;
R[2]=8.458kN;
R[3]=-0.096kN。
最大弯矩Mmax=1.667kN·m;
最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.667×106/(1.05×141000)+7.627×103/2治理发愣功=14.18N/mm2;
水平支撑梁的最大应力计算值14.18N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!
九、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
σ=M/φbWx≤[f]
其中φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数:
查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得,φb=1.3
由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.85。
经过计算得到最大应力σ=1.667×106/( 《脚手架施工方案(第6页)》
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脚手板的自重标准值:P3=0.35×1×1.5/2=0.262kN;
活荷载标准值:Q=3×1×1.5/2=2.25kN;
荷载的设计值:R=1.2×(0.019+0.058+0.262)+1.4×2.25=3.557kN;
R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、脚手架立杆荷载的计算:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1394kN/m
NG1=[0.1394+(1.00×1/2)×0.038/1.50]×12.00=1.826kN;
(2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2
NG2=0.35×4×1.5×(1+0.3)/2=1.365kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用木脚手板挡板,标准值为0.14kN/m
NG3=0.14×4×1.5/2=0.42kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:0.005kN/m2
NG4=0.005×1.5×12=0.09kN;
经计算得到,静荷载标准值
NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.701kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到,活荷载标准值
NQ=3×1×1.5×2/2=4.5kN;考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.701+0.85×1.4×4.5=9.797kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.701+1.4×4.5=10.742kN;
六、立杆的稳定性计算:
风荷载标准值按照以下公式计算
Wk=0.7μz·μs·ω0
其中ω0——基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:ω0=0.4kN/m2;
μz——风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:μz=0.74;
μs——风荷载体型系数:取值为0.214;
经计算得到,风荷载标准值为:
Wk=0.7×0.4×0.74×0.214=0.044kN/m2;
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.044×1.5×1.52/10=0.018kN·m;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)+MW/W≤[f]
立杆的轴心压力设计值:N=9.797kN;
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
σ=N/(φA)≤[f]
立杆的轴心压力设计值:N=N'=10.742kN;
计算立杆的截面回转半径:i=1.58cm;
计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得:k=1.155;
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得:μ=1.5;
计算长度,由公式l0=kuh确定:l0=2.599m;
长细比:L0/i=164;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到:φ=0.262
立杆净截面面积:A=4.89cm2;
立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08cm3;
钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205N/mm2;
考虑风荷载时
σ=9796.68/(0.262×489)+17808.374/5080=79.972N/mm2;
立杆稳定性计算σ=79.972N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
不考虑风荷载时
σ=10741.68/(0.262×489)=83.842N/mm2;
立杆稳定性计算σ=83.842N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:
Nl=Nlw+N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=0.92,μs=0.214,ω0=0.4,
Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.4=0.055kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.5m2;
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN),N0=5.000kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:
Nlw=1.4×Wk×Aw=1.042kN;
连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.042kN;
连墙件承载力设计值按下式计算:
Nf=φ·A·[f]
其中φ——轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比l/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949,l为内排架距离墙的长度;
A=4.89cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN;
Nl=6.042<Nf=95.133,连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用双扣件与墙体连接。
由以上计算得到Nl=6.042小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求!连墙件扣件连接示意图
八、悬挑梁的受力计算:
悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。
悬臂部分受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
本方案中,脚手架排距为1000mm,内排脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4,截面抵抗矩W=141cm3,截面积A=26.1cm2。
受脚手架集中荷载N=1.2×3.701+1.4×4.5=10.742kN;
水平钢梁自重荷载q=1.2×26.1×0.0001×78.5=0.246kN/m;
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)
悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)
各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为:
R[1]=13.983kN;
R[2]=8.458kN;
R[3]=-0.096kN。
最大弯矩Mmax=1.667kN·m;
最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.667×106/(1.05×141000)+7.627×103/2治理发愣功=14.18N/mm2;
水平支撑梁的最大应力计算值14.18N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!
九、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下
σ=M/φbWx≤[f]
其中φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数:
查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得,φb=1.3
由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到φb值为0.85。
经过计算得到最大应力σ=1.667×106/( 《脚手架施工方案(第6页)》