临海市中心区商业街13#楼,总建筑面积
计算的脚手架为双排脚手架,搭设高度为
搭设尺寸为:立杆的纵距
采用的钢管类型为φ48×3.5。
连墙件采用两步两跨,竖向间距
施工均布荷载为3.0 kN/m2,同时施工2层,最大悬挑段脚手板共铺设11层。
悬挑水平钢梁采用〔
悬挑水平钢梁上面的联梁采用〔
悬挑水平钢梁下面采用支杆、上面采用钢丝绳与建筑物拉结。
最里面支点距离建筑物
二、大横杆的计算:
大横杆按照三跨连续梁计算(见图1)。
1.均布荷载值计算
大横杆的自重标准值:P1=0.038 kN/m;
脚手板荷载标准值:P2=0.350×1.050/(2+1)
=0.123 kN/m;
活荷载标准值:Q=3.000×1.050/(2+1)=1.050 kN/m;
静荷载计算值:q1=1.2×0.038+1.2×0.123
=0.193 kN/m;
活荷载计算值:q2=1.4×1.050=1.470 kN/m;
2.强度计算(见图2)
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图1 大横杆计算荷载组合简图
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图2 大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
三跨连续梁中最大弯矩计算公式:
M1max=0.08 q
支座最大弯矩计算公式:
MBmax=-0.10 q
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:
σ=(0.430×106)/5080.0=84.646 N/mm2
大横杆的抗弯强度:σ=84.646 N/mm2
<?=205.0 N/mm2。满足要求!
3.挠度计算:
最大挠度计算公式如下:
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静荷载标准值:q1=P1+P2=0.161 kN/m;
活荷载标准值:q2=Q=1.050 kN/m;
把q1、q2代入上述公式得υ=
容许挠度为l/150与
大横杆的最大挠度小于1500.0/
三、小横杆的计算:
小横杆按照简支梁进行计算(见图3)。
1.荷载值计算(略)
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图3 小横杆计算简图
2.强度计算(略)
小横杆的计算强度值173N/mm2<?=205N/mm2,满足要求。
3.挠度计算(略)
四、扣件抗滑力的计算:
扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):
R≤Rc
其中 Rc-扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;
R-立杆的竖向作用力设计值;
R<8 kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、脚手架荷载标准值:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。
(1)按扣件脚手架规范得每米立杆承受的结构自重标准值gk为0.1394(kN/m),由此产生的自重轴的向力:
NG1k=0.139×18.900=2.635 kN;
(2)竹串片脚手板的自重标准值为0.35(kN/m2)
NG2k=0.350×11×1.500×(1.050+0.3)/2=3.898 kN;
(3)竹串片杆与挡板自重标准值为0.11(kN/m2)
NG3k=0.140×11×1.500/2=1.155 kN;
(4)安全设施荷载为0.005(kN/m2)
NG4k=0.005×1.500×18.900=0.142 kN;
NG=NG1k+NG2k+NG3k+NG4k=7.830 kN;
内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值得到
NQ=3.000×1.050×1.500×2/2=4.725 kN;
风荷载标准值
ωk=0.7Us·Uz·ω0
其中ω0、Uz按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Us——风荷载体型系数:Us=1.200;
经计算得到,ωk=0.635 kN/m2
考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值N=1.2 NG+0.85×1.4NQ=15.018 kN;
不考虑风荷载,立杆的轴向压力设计值N=1.2NG+1.4NQ=16.01
风荷载设计值产生弯矩Mω=0.85×1.4ωklah2/10=0.255 kN.m;
六、立杆的稳定性计算:
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
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立杆的轴心压力设计值:N=15.018 kN;
轴心受压立杆的稳定系数φ=0.262;
代入数字:167.428 N/mm2<?=205.000 N/mm2满足要求!
七、连墙件的计算:
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:
Nl=Nlw+No
风荷载基本风压值ωk=0.635 kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=
连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力:No=5 kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),应按照下式计算:
Nlw=1.4×ωk×Aw=8.002 kN;
连墙件的轴向力计算值Nl=Nlw+No=13.002 kN;
由λl/i=200/15.8的结果查表得到φ=0.966;
A=
连墙件轴向力设计值N?=φ×A×?=0.966×4.890×10-4×205.000×103=96.837 kN;
Nl=13.002<N?=96.837,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。
经过计算得到Nl=13小于双扣件的抗滑力16.0kN,满足要求!
八、联梁的计算:
按照集中荷载作用下的简支梁计算
集中荷载P传递力,P=16.010 kN
计算简图如图4
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图4 顶梁计算简图
支承座按照简支梁的计算公式
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其中n=2
经过简支梁的计算得到
支座反力(考虑到支承的自重)RA=RB=24.277 kN
通过传递到支座的最大力为(考虑到支承的自重)2×16.010+3.000×0.174=32.544 kN
最大弯矩(考虑到支承的自重)Mmax=2/8×16.010×3.000+0.174×3.000×3.000/8=12.204 kN.m
截面应为=12.204×106/80500.0=151.602 N/mm2
水平支承梁的计算强度151.602<205.0N/mm2,满足要求!
九、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(见图5~图7)。
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图5 悬挑脚手架示意图
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图6 悬挑脚手架计算简图
经过连续梁的计算得到
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图7 悬挑脚手架支承梁弯矩图(kN.m)
悬臂部分脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。
水平支撑梁的截面惯性矩I=
受脚手架作用的联梁传递集中力(即传递到支座的最大力)N=32.544 kN;
水平钢梁自重荷载q=1.2×28.830×0.0001×78.500=0.272 kN/m;
各支座对支承梁的支承反力由左至右分别为
R[A]=39.026 kN;
R[B]=27.939 kN;
R[C]=-0.518 kN。
最大弯矩Mmax=3.790 kN.m;
截面应力σ=M/1.05W+N/A=3.790×106/(1.05×178000.0)+0.000×103/2883.0=20.278 N/mm2;
水平支承梁的计算强度σ=20.278<215.000 N/mm2,满足要求!
十、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用〔
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其中φb-均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:
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经过计算得到强度φb=2.085;
由于φb大于0.6,按照《钢结构设计规范》附表B其值用φb得到其值为0.935;
经过计算得到:22.778 N/mm2<?=215.000 N/mm2,满足要求!
十一、拉绳与支杆的受力计算:(略)
十二、拉绳与支杆的强度计算:(略)
十三、结束语
本方案所使用的钢管都要经过法定检测单位检测,合格的钢管才能使用。此脚手架经实际使用,情况非常良好,本设计计算是安全的。但为确保脚手架的安全,施工人员在施工过程中必须严格执行国家的有关规范和设计方案,不得私自改变设计方案。