某懸挑腳手架工字型鋼挑梁設(shè)計及計算

懸挑腳手架工字型鋼挑梁設(shè)計方案一、懸挑腳手架搭設(shè)要求（結(jié)構(gòu)腳手架，詳見附圖）挑桿采用16號工字鋼，間距1500mm。架管采用ф48鋼管搭設(shè)。吊環(huán)采用ф16鋼筋。設(shè)計高度按18000mm計，立桿橫距800㎜，縱距1500㎜，步距1800mm。（雙排架體）在工字鋼上焊ф60鋼管，長100mm，作為立桿套管，起穩(wěn)定作用。二、挑桿及吊環(huán)驗算經(jīng)查表可知：普通鋼的抗壓、抗拉強度設(shè)計值均為205N/mm2,16號工字鋼的截面面積為A=2611mm2，截面抵抗矩Wx=140900mm3,回轉(zhuǎn)半徑ix=65.7mm、iy=18.9㎜，b=88㎜，h=160㎜，t=9.9㎜，Ix=1127㎝4。荷載計算：取1500mm寬為一計算單元，荷載如下：=1\*GB3①、外架自重：由JGJ130－2001規(guī)范中附錄A表A－1可知，步距1800mm，縱距1500mm的雙排架每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值為0.1248kN/m（內(nèi)、外側(cè)立桿平均值），Ф60鋼管自重為4.22kg/m則：N1=0.1248×18×2+0.042×0.2×2=4.5096kN=2\*GB3②、施工活荷載：（按兩層計）N2=1.5×1.0×3.0×2=9kN=3\*GB3③、木架板自重：（按3層計）N3=1.5×1.0×0.35×3=1.575kN=4\*GB3④、安全網(wǎng)自重：N4=1.5×1.0×0.01×2+1.5×18×0.01=0.33kN=5\*GB3⑤、挑出段型鋼自重：N5`=0.21×1.0=0.21kN=6\*GB3⑥、內(nèi)段型鋼自重：N5``=0.21×2.5=0.525kN構(gòu)件受力簡圖：挑桿驗算：由于挑出段將產(chǎn)生彎矩影響，則內(nèi)力:Mx=N×0.6+N5`×0.5=(1.2×N1+1.4×N2+1.2×N3+1.2×N4)×0.6+1.2×N5`×0.5=12.32kN·m根據(jù)公式：Mx/Wx=(12.32×106)/140900=87.44N/mm2<205N/mm2∴16號型鋼滿足要求。吊環(huán)驗算：①拉力強度驗算由受力簡圖可知：N`×2.35+N5``×1.25=MxN`=（Mx-N5``×1.25）/2.35=（12.32-0.656）/2.35=11.664/2.35=4.96kN∵吊環(huán)為Φ16鋼筋∴N`/A==12.34N/mm2<<50N/mm2∴Φ16鋼筋吊環(huán)滿足要求。②抗拔力驗算抗拔力驗算系假定吊環(huán)全靠混凝土的握裹力來承受拉拔力。即：N≥K式中：N—混凝土的握裹力，N=;d—吊環(huán)的直徑;l—吊環(huán)埋入砼中的深度;--混凝土的握裹力，對光面鋼筋，=1.5~3.0MPa，取2.0MPa;K—安全系數(shù)，K≥4;Q—吊環(huán)所承受的拉力。由上可知：吊環(huán)直徑為16mm，Q=4960÷2=2480N，∴l(xiāng)==49mm,取錨固30d=480mm》49mm?！郚=3.14×16×480×2=48230N》=4960N∴吊環(huán)的抗拔力滿足要求。③局部承壓驗算局部承壓按下式計算：式中：K—動力系數(shù)，K=1.5;Q--每個吊環(huán)所承擔的重力;b—吊鉤的寬度;d—吊環(huán)的直徑;--鋼材局部承壓設(shè)計值=215N/mm2由上可知：b取100mm，Q=4960÷2=2480N，∴∴吊環(huán)的局部承壓滿足要求。整體穩(wěn)定性驗算：受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計算公式如下：式中：Mx—繞強軸作用最大彎矩Wx—截面抵抗矩--梁的整體穩(wěn)定系數(shù)雙軸對稱工字形等截面懸臂梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，可按下式計算，但式中系數(shù)應按表A-4鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算包頭鋼鐵設(shè)計研究院、中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會編著查得，中的L1為懸臂梁的懸伸長度。當求得的大于0.6時，應按表A-2查出相應的代替值。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算包頭鋼鐵設(shè)計研究院、中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會編著===52.9式中：A—梁的截面面積h、t1—梁截面的全高和受壓翼緣厚度--截面不對稱影響系數(shù)，對雙軸對稱工字形截面，其值取0。--系數(shù)=235N/㎜2由查表A-4確定：當時，=0.21+0.67,當時，=0.72+0.26,當時，=1.17+0.03,=式中：b1為受壓翼緣的寬度L1為懸伸長度∴==0.7031∴=0.21+0.67=0.21+0.67×0.7031=0.68∴=0.68×=3.89>0.6查表A-2可知：==0.987∴==88.59N/㎜2<=205N/㎜2∴梁的整體穩(wěn)定性符合要求。撓度驗算：由圖可知，撓度計算按外伸梁計算。挑架的外側(cè)立桿受力F2、內(nèi)側(cè)立桿受力F1及挑出段型鋼自重F3將分別使梁產(chǎn)生不同的撓度，疊加后可得出總的撓度值。外伸梁撓度計算公式為：式中：a—外伸段長度E—彈性模量=206×103N/㎜2由附圖可知：F2=(++1.5×18×0.01)×1.2+(N2×1.4)/2=10.30KNF1=(+)×1.2+(N2×1.4)/2=9.98KNF3=0.21KN∴1==0.15㎜2==4.96㎜3==0.02㎜∴max=1+2+3=5.1㎜計算撓度：>（按鋼結(jié)構(gòu)其它梁撓度要求為，因此施工中應嚴格控制荷載，將鋼梁撓度控制在許可范圍內(nèi)）。水平風荷載計算：（連墻桿按兩步三跨計）其中：取2.09（B類、100米高，GB5009-2001表）=1.3×0.089=0.1157（JGJ130-2001表A-3）。由于安全網(wǎng)擋風系數(shù)無法考慮，因此，取=0.5。（GB5009-2001）∴0.7×2.09×0.5×300=219.45兩步三跨面積：1.8×2×1.5×3=16.2㎡風壓：16.2×219.45=3555N<8000N。因連墻桿的設(shè)置間距不大于兩步三跨，扣件的抗拉力設(shè)計值為8000N，因此連墻桿設(shè)置滿足要求。三、特殊部位的驗算對于房屋轉(zhuǎn)角處，如型鋼按常規(guī)布置，則會產(chǎn)生交叉、重疊的現(xiàn)象，因此需作特殊處理，如下圖所示：注：轉(zhuǎn)角處立桿由挑出段桁架支撐，桁架布置在轉(zhuǎn)角處的連續(xù)三垮內(nèi)，具體搭設(shè)如上圖所示。由于陽臺處情況較為復雜，應視具體情況而定，這里不作設(shè)計。由于挑出段型鋼越長，其承受的彎矩越大，因此僅需驗算挑出段為1180mm長的型鋼受力情況即可。驗算如下：荷載計算：取1500mm寬為一計算單元，荷載如下：=1\*GB3①、外架自重：由JGJ130－2001規(guī)范中附錄A表A－1可知，步距1800mm，縱距1500mm的雙排架每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值為0.1248kN/m（內(nèi)、外側(cè)立桿平均值），Ф60鋼管自重為4.22kg/m則：N1=0.1248×18×2+0.042×0.2×2=4.5096kN=2\*GB3②、施工活荷載：（按兩層計）N2=1.5×1.0×3.0×2=9kN=3\*GB3③、木架板自重：（按3層計）N3=1.5×1.0×0.35×3=1.575kN=4\*GB3④、安全網(wǎng)自重：N4=1.5×1.0×0.01×2+1.5×18×0.01=0.33kN=5\*GB3⑤、挑出段型鋼自重：N5`=0.21×1.18=0.25kN=6\*GB3⑥、內(nèi)段型鋼自重：N5``=0.21×2.32=0.49kN構(gòu)件受力簡圖：參考前部分受力簡圖。挑桿驗算：由于挑出段將產(chǎn)生彎矩影響，則內(nèi)力:Mx=(N+N5`)×L=(1.2×N1+1.4×N2+1.2×N3+1.2×N4)×0.69+1.2×N5`×0.59=14.18kN·m根據(jù)公式：Mx/Wx=(14.18×106)/140900=1000.64N//mm2<205NN/mm2∴16號型鋼滿足足要求。吊環(huán)驗算：①拉力強度驗算由受力簡圖可知：：N`×2.17+N5```×1.16=MxN`=（Mx-N5```×1.116）/2.17=（14.188-0.56884）/2.17=113.61116/2.17=66.27kNN∵吊環(huán)為Φ16鋼筋∴N`/A==15..6N/mmm2<<50N/mm2∴Φ16鋼筋吊環(huán)滿足要求求。②抗拔力驗算抗拔力驗算算系假定吊環(huán)環(huán)全靠混凝土土的握裹力來來承受拉拔力力。即：N≥K式中：NN—混凝土的握握裹力，N=;d—吊環(huán)的直徑;l—吊環(huán)埋入砼中的深深度;--混凝土的握裹力，對對光面鋼筋，=1.5~3.0MPa，取2.0MPa;K—安全系數(shù)，K≥4;Q—吊環(huán)所承受受的重力。由上可知：：吊環(huán)直徑為為16mm，Q=62770÷2=33135N，∴l(xiāng)==62mm,取錨錨固30d=4880mm》62mm?！郚=3.14×116×4800×2=488230N》=62700N∴吊環(huán)的抗拔力滿足足要求。③局部承壓驗算局部承壓按按下式計算：：式中：K—動力系數(shù)，K=1.55;Q---每個吊環(huán)所所承擔的重力力;b—吊鉤的寬度;d—吊環(huán)的直徑;--鋼材局部承壓設(shè)計計值=215NN/mm2由上可知：b取100mmm，Q=62770÷2=33135N，∴∴吊環(huán)的局部承壓滿滿足要求。整體穩(wěn)定性驗算：：受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定定計算公式如如下：式中中：Mx—繞強軸作用用最大彎矩Wx—截面抵抗矩矩--梁的整體穩(wěn)定系數(shù)數(shù)雙軸對稱工字形等等截面懸臂梁梁的整體穩(wěn)定定系數(shù)，可按按下式計算，但但式中系數(shù)應應按表A-4查得，中的L1為懸臂梁的的懸伸長度。當當求得的大于于0.6時，應應按表A-2查出相應的的代替值。===62.4式中：A—梁的截截面面積h、t1—梁截面的全高和受受壓翼緣厚度度--截面不對稱影響系系數(shù)，對雙軸軸對稱工字形形截面，其值值取0。--系數(shù)=235N/㎜22由查表A-4確定定：當時，=0.21++0.67,,當時，=0.72++0.26,,當時，=1.17++0.03,,=式中：b1為受壓翼緣緣的寬度L1為懸伸長度度∴==0.8297∴=0.21+0..67=0.21+0..67×0..8297=00.77∴=0.77×=3.37>0..6查表A-2可知：===0.97∴==103.75NN/㎜2<=205NN/㎜2∴梁的整體穩(wěn)定性符符合要求。撓度由于挑出段型鋼加加長，荷載略略微增加，故故撓度應較前前部分計算值值略微增大，這這里不作驗算算。但在施工工中應嚴格限限制此處荷載載，控制撓度度在允許范圍圍內(nèi)（L/2500=11800/250==4.72㎜）。總結(jié)：1、整體穩(wěn)定措施鋼管架必須設(shè)掃地地橫桿，且在在掃地桿平面面作水平剪刀刀撐。2、撓度必須按鋼結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范中其它梁容容許撓度=4㎜來控制，即即施工中不能能滿荷載使用用外架。（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處撓度控控制在4.72㎜）3、風荷載產(chǎn)生的效效應由鋼性連連墻桿承擔，要要求兩步三跨跨作一鋼性連連墻桿，并符符合JGJ1330-20001第6.4條要求。4、后端吊環(huán)錨入砼砼長度為30d=4880mm，寬寬度=100mmm，吊鉤置于于現(xiàn)澆板底筋筋之下，前端端吊環(huán)僅起穩(wěn)穩(wěn)定作用，因因此對錨固長長度無特殊要要求，僅將吊吊鉤置于現(xiàn)澆澆板底筋之下下即可。預埋埋吊環(huán)的高度度在澆筑砼時時應