m懸挑式扣件鋼管腳手架計(jì)算書

1、懸挑式扣件鋼管腳手架計(jì)算書鋼管腳手架的計(jì)算參照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范（JGJ130-2011）。計(jì)算參數(shù):鋼管強(qiáng)度為205.0 N/mm2，鋼管強(qiáng)度折減系數(shù)取1.00。雙排腳手架，搭設(shè)高度19.8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。采用的鋼管類型為48×3.0，連墻件采用2步3跨，豎向間距3.60米，水平間距4.50米。施工活荷載為2.0kN/m2，同時(shí)考慮2層施工。腳手板采用竹笆片，荷載為0.10kN/m2，按照鋪設(shè)4層計(jì)算。欄桿采用沖壓鋼板，荷載為0.16kN/m，安全網(wǎng)荷載取0.0100k

2、N/m2。腳手板下大橫桿在小橫桿上面，且主結(jié)點(diǎn)間增加一根大橫桿?；撅L(fēng)壓0.30kN/m2，高度變化系數(shù)1.2500，體型系數(shù)0.6000。卸荷鋼絲繩采取2段卸荷，吊點(diǎn)卸荷水平距離2倍立桿間距。卸荷鋼絲繩的換算系數(shù)為0.85，安全系數(shù)K=10.0，上吊點(diǎn)與下吊點(diǎn)距離3.6m。懸挑水平鋼梁采用10號(hào)工字鋼，建筑物外懸挑段長(zhǎng)度5.00米，建筑物內(nèi)錨固段長(zhǎng)度2.10米。懸挑水平鋼梁上面的聯(lián)梁采用14號(hào)工字鋼，相鄰懸挑鋼梁之間的聯(lián)梁上最多布置1根立桿。懸挑水平鋼梁采用拉桿與建筑物拉結(jié)，最外面支點(diǎn)距離建筑物2.55m。拉桿采用鋼絲繩。一、大橫桿的計(jì)算大橫桿按照三跨連續(xù)梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，大橫桿在小橫桿

3、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=0.100×0.800/2=0.040kN/m 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q=2.000×0.800/2=0.800kN/m 靜荷載的計(jì)算值 q1=1.2×0.038+1.2×0.040=0.094kN/m 活荷載的計(jì)算值 q2=1.4×0.800=1.120kN/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.抗彎強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩考慮為三跨

4、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=(0.08×0.094+0.10×1.120)×1.5002支座最大彎矩計(jì)算公式如下: 支座最大彎矩為 M2=-(0.10×0.094+0.117×1.120)×1.5002我們選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算： =0.316×106/4491.0=70.365N/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+0.040=0.

5、078kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 q2=0.800kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度 V=(0.677×0.078+0.990×0.800)×1500.04/(100×2.06×105×107780.0)=1.927mm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(jì)算小橫桿按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行強(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=0.038×1.500=0.058kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值

6、 P2=0.100×0.800×1.500/2=0.060kN 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q=2.000×0.800×1.500/2=1.200kN 荷載的計(jì)算值 P=1.2×0.058+1.2×0.060+1.4×1.200=1.821kN 小橫桿計(jì)算簡(jiǎn)圖2.抗彎強(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)×0.8002/8+1.821× =0.368×106/4491.0=81

7、.922N/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=5.0×0.038×800.004/(384×2.060×105×107780.000)=0.01mm集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P=0.058+0.060+1.200=1.318kN集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度 V2=1317.600×800.0×800.0×800.0

8、/(48×2.06×105×107780.0)=0.633mm最大撓度和 V=V1+V2=0.642mm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(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(規(guī)范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；橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值 P1=0.038×0.800=0.031kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值 P2=0.100×0.800×1.500/2=0.060kN 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Q=2.00

9、0×0.800×1.500/2=1.200kN 荷載的計(jì)算值 R=1.2×0.031+1.2×0.060+1.4×1.200=1.789kN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)表明: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)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例為0.1072 NG1 = 0.107×19.

10、800=2.124kN(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0.10 NG2 = 0.100×4×1.500×(0.800+0.300)/2=0.330kN(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例采用欄桿、沖壓鋼腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.16 NG3 = 0.160×1.500×4/2=0.480kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.010 NG4 = 0.010×1.500×19.800=0.297kN經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NG = NG1+NG2+NG3+N

11、G4 = 3.230kN?；詈奢d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 = 2.000×2×1.500×0.800/2=2.400kN風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照以下公式計(jì)算 其中 W0 基本風(fēng)壓(kN/m2)，W0 = 0.300 Uz 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，Uz = 1.250 Us 風(fēng)荷載體型系數(shù)：Us = 0.600經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Wk = 0.300×1.250×0.600 = 0.225kN/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 +

12、 0.9×1.4NQ考慮到分段卸荷作用，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，底部立桿的最大軸向壓力N=(1.2×3.230+0.9×1.4×2.400)/3×1.50=3.450kN不考慮風(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 + 1.4NQ考慮到分段卸荷作用，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，底部立桿的最大軸向壓力N=(1.2×3.230+1.4×2.400)/3×1.50=3.618kN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 = 0.9×1.4Wklah2/10其中 Wk 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)； la 立桿

13、的縱距 (m)； h 立桿的步距 (m)。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩： Mw=0.9×1.4×0.225×1.500×1.800×五、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算0.卸荷計(jì)算規(guī)范外內(nèi)容，供參考卸荷吊點(diǎn)按照完全卸荷計(jì)算方法。在腳手架全高范圍內(nèi)增加2吊點(diǎn)；吊點(diǎn)選擇在立桿、小橫桿、大橫桿的交點(diǎn)位置；以吊點(diǎn)分段計(jì)算。計(jì)算中腳手架的豎向荷載按照吊點(diǎn)數(shù)平均分配。 經(jīng)過(guò)計(jì)算得到1=arctg3.60/(0.80+0.30)=1.2742=arctg3.60/0.30=1.488最下面的立桿軸向力在考慮風(fēng)荷載時(shí)為6.901kN和6.901kN。最下面的立桿軸向力在不考慮

14、風(fēng)荷載時(shí)為7.237kN和7.237kN?？紤]荷載組合，各吊點(diǎn)位置處內(nèi)力計(jì)算為(kN)T1=7.57 T2=7.26 F1=2.21 F2=0.60 其中T鋼絲繩拉力，F(xiàn)鋼絲繩水平分力。所有卸荷鋼絲繩的最大拉力為7.567kN。選擇卸荷鋼絲繩的破斷拉力要大于10.000×7.567/0.850=89.022kN。選擇6×19+1鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1550MPa，直徑15.5mm。滿足要求!吊環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為 = T / A < f其中f 吊環(huán)鋼筋抗拉強(qiáng)度，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范2010中9.7.6規(guī)定f = 65N/mm2；A 吊環(huán)截面積，每個(gè)吊環(huán)按照兩個(gè)截面計(jì)算

15、。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到，選擇吊環(huán)的直徑要至少(15133.710×4/3.1416/65/2)1/2=12mm。1.不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算 其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=3.618kN； i 計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm； 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=1.500； l0 計(jì)算長(zhǎng)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=4.239cm2； W 立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 由長(zhǎng)細(xì)比，為3118

16、/16=196； 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0.190； 鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值 (N/mm2)； f 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=205.00N/mm2；經(jīng)計(jì)算得: =3618/(0.19×424)=45.030N/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! 2.考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算 其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=3.450kN； i 計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm； 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=1.500； l0 計(jì)算長(zhǎng)度 (m),由公式 l0 =

17、 kuh 確定，l0=1.155×1.500×1.800=3.118m； A 立桿凈截面面積，A=4.239cm2； W 立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 由長(zhǎng)細(xì)比，為3118/16=196； 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0.190； MW 計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.138kN.m； 鋼管立桿受壓強(qiáng)度計(jì)算值 (N/mm2)；f 鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=205.00N/mm2；經(jīng)計(jì)算得到 =3450/(0.19×424)+138000/4491=73.619N/mm2；考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)

18、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 × Aw wk 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，wk = 0.225kN/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 = 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(jì)算得到 Nlw = 5.103kN，連墻件軸向力計(jì)算值 Nl = 8.103kN根據(jù)連墻件桿件強(qiáng)度要求，軸向力

19、設(shè)計(jì)值 Nf1 = 0.85Acf根據(jù)連墻件桿件穩(wěn)定性要求，軸向力設(shè)計(jì)值 Nf2 = 0.85Af連墻件軸向力設(shè)計(jì)值 Nf = 0.85Af其中 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比 l/i=30.00/1.60的結(jié)果查表得到=0.95； 凈截面面積Ac = 4.24cm2；毛截面面積 A = 18.10cm2；f = 205.00N/mm2。經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 Nf1 = 73.865kNNf1>Nl，連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求!經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 Nf2 = 300.110kNNf2>Nl，連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要求! 連墻件拉結(jié)樓板焊接鋼管示意圖七、聯(lián)梁的計(jì)算按照集中荷載作用下

20、的簡(jiǎn)支梁計(jì)算集中荷載P傳遞力，P=7.24kN計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 支撐按照簡(jiǎn)支梁的計(jì)算公式 其中 n=1.50/1.50=1經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)支梁的計(jì)算得到支座反力(考慮到支撐的自重) RA = RB=(1-1)/2×7.24+7.24+1.50×0.17/2=7.36kN通過(guò)傳遞到支座的最大力為(考慮到支撐的自重) 2×0.00+7.24+1.50×0.17=7.49kN最大彎矩(考慮到支撐的自重) Mmax=(1×1-1)/(8×1)×7.24×1.50+0.17×1.50×抗彎計(jì)算強(qiáng)度 f=0.05

21、5;106/102000.0=0.46N/mm2水平支撐梁的抗彎計(jì)算強(qiáng)度小于215.0N/mm2,滿足要求!八、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。懸臂部分腳手架荷載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800mm，內(nèi)側(cè)腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點(diǎn)距離墻體 = 1050mm，水平支撐梁的截面慣性矩I = 245.00cm4，截面抵抗矩W = 49.00cm3，截面積A = 14.30cm2。受腳手架作用的聯(lián)梁傳遞集中力 N=7.49kN水平鋼梁自重荷載 q=1.2×14.30×0.0001×7.85

22、×10=0.14kN/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=0.647kN,R2=9.595kN,R3=5.752kN,R4=-0.067kN最大彎矩 Mmax抗彎計(jì)算強(qiáng)度 f=M/1.05W+N/A=1.176×106/(1.05×49000.0)+3.257×1000/1430.0=25.139N/mm2水平支撐梁的抗彎計(jì)算強(qiáng)度小于215.0N/mm2,滿足要求!九、懸挑梁的整體穩(wěn)定性計(jì)

23、算水平鋼梁采用10號(hào)工字鋼,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)，查表鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2011)附錄得到：b=2.00由于b大于0.6，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2011)附錄B其值b'b=0.929經(jīng)過(guò)計(jì)算得到強(qiáng)度 =1.18×106/(0.929×49000.00)=25.84N/mm2；水平鋼梁的穩(wěn)定性計(jì)算 < f,滿足要求!十、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

24、右各鋼繩拉力分別為 RU1=0.793kN RU2=9.995kN十一、拉桿的強(qiáng)度計(jì)算拉繩或拉桿的軸力RU我們均取最大值進(jìn)行計(jì)算，為RU=9.995kN 拉繩的強(qiáng)度計(jì)算：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)； 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)。選擇拉鋼絲繩的破斷拉力要大于8.000×9.995/0.850=94.069kN。選擇6×19+1鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度

25、1400MPa，直徑14.0mm。鋼絲拉繩的吊環(huán)強(qiáng)度計(jì)算：鋼絲拉繩的軸力RU我們均取最大值進(jìn)行計(jì)算作為吊環(huán)的拉力N，為N=RU=9.995kN 鋼絲拉繩的吊環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為 其中 f 為吊環(huán)抗拉強(qiáng)度，取f = 50N/mm2，每個(gè)吊環(huán)按照兩個(gè)截面計(jì)算；所需要的鋼絲拉繩的吊環(huán)最小直徑 D=9995×4/(3.1416×50×2)1/2=10mm十二、錨固段與樓板連接的計(jì)算1.水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)如果采用鋼筋拉環(huán)，拉環(huán)強(qiáng)度計(jì)算如下：水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)受力R=5.752kN 水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為 其中f為拉環(huán)鋼筋抗拉強(qiáng)度，每個(gè)拉環(huán)按照兩個(gè)截面計(jì)算，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范9.7.6 f = 65N/mm2；壓點(diǎn)處采用1個(gè) U 形鋼筋拉環(huán)連接；所需要的水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)最小直徑 D=5752×4/(3.1416×65.00×2)1/2=8mm水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)一定要壓在樓板下層鋼筋