全腳手架施工方案中的受力計(jì)算書

腳手架施工方案中的受力計(jì)算書腳手架受力計(jì)算書依據(jù)規(guī)范:《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011計(jì)算參數(shù):鋼管強(qiáng)度為205.0N/mm2，鋼管強(qiáng)度折減系數(shù)取1.00。雙排腳手架，搭設(shè)高度17.4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。鋼管類型為φ48×2.7，連墻件采用2步3跨，計(jì)算按照豎向間距3.60米（實(shí)際按照2.9m布置），水平間距4.50米。施工活荷載為3.0kN/m2，同時(shí)考慮2層施工。腳手板采用竹串片，荷載為0.35kN/m2，按照鋪設(shè)4層計(jì)算。欄桿采用竹串片，荷載為0.17kN/m，安全網(wǎng)荷載取0.0100kN/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0.25kN/m2，高度變化系數(shù)1.5200，體型系數(shù)1.0880。地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值170kN/m2，基礎(chǔ)底面擴(kuò)展面積0.250m2，地基承載力調(diào)整系數(shù)0.40。鋼管慣性矩計(jì)算采用I=π(D4-d4)/64，抵抗距計(jì)算采用W=π(D4-d4)/32D。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=0.036kN/m腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.350×0.800/2=0.140kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×0.800/2=1.200kN/m靜荷載的計(jì)算值q1=1.2×0.036+1.2×0.140=0.211kN/m活荷載的計(jì)算值q2=1.4×1.200=1.680kN/m大橫桿計(jì)算荷載組合簡圖(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=(0.08×0.211+0.10×1.680)×1.5002=0.416kN.m支座最大彎矩計(jì)算公式如下:支座最大彎矩為M2=-(0.10×0.211+0.117×1.680)×1.5002=-0.490kN.m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：σ=0.490×106/4248.0=115.265N/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=0.036+0.140=0.176kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q2=1.200kN/m三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.677×0.176+0.990×1.200)×1500.04/(100×2.06×105×101950.0)=3.150mm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=0.036×1.500=0.053kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN荷載的計(jì)算值P=1.2×0.053+1.2×0.210+1.4×1.800=2.836kN小橫桿計(jì)算簡圖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=(1.2×0.036)×0.8002/8+2.836×0.800/4=0.571kN.mσ=0.571×106/4248.0=134.319N/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=5.0×0.036×800.004/(384×2.060×105×101950.000)=0.009mm集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=0.053+0.210+1.800=2.063kN集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度V2=2063.250×800.0×800.0×800.0/(48×2.06×105×101950.0)=1.048mm最大撓度和V=V1+V2=1.057mm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,單扣件取8.0kN,雙扣件取12.0kN；R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；1.荷載值計(jì)算橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值P1=0.036×0.800=0.028kN腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值P2=0.350×0.800×1.500/2=0.210kN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN荷載的計(jì)算值R=1.2×0.028+1.2×0.210+1.4×1.800=2.806kN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0.1001NG1=0.100×17.400=1.742kN(2)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；本例采用竹串片腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.35NG2=0.350×4×1.500×(0.800+0.300)/2=1.155kN(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)；本例采用欄桿、竹串片腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.17NG3=0.170×1.500×4=1.020kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.010NG4=0.010×1.500×17.400=0.261kN經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.178kN?；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=3.000×2×1.500×0.800/2=3.600kN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=0.250Uz——風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，Uz=1.520Us——風(fēng)荷載體型系數(shù)：Us=1.088經(jīng)計(jì)算得到：Wk=0.250×1.520×1.088=0.413kN/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+0.9×1.4NQ經(jīng)過計(jì)算得到，底部立桿的最大軸向壓力：N=1.2×4.178+0.9×1.4×3.600=9.549kN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經(jīng)過計(jì)算得到，底部立桿的最大軸向壓力：N=1.2×4.178+1.4×3.600=10.053kN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——立桿的縱距(m)；h——立桿的步距(m)。經(jīng)過計(jì)算得到風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩：Mw=0.9×1.4×0.413×1.500×1.800×1.800/10=0.253kN.m五、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算: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=10.053kN；i——計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm；k——計(jì)算長度附加系數(shù)，取1.155；u——計(jì)算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.500；l0——計(jì)算長度(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=3.974cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；λ——長細(xì)比，為3118/16=195λ0——允許長細(xì)比(k取1)，為2700/16=169<210長細(xì)比驗(yàn)算滿足要求!φ——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比l0/i的結(jié)果查表得到0.191；σ——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:σ=10053/(0.19×397)=132.140N/mm2；不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算σ<[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=9.549kN；i——計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.60cm；k——計(jì)算長度附加系數(shù)，取1.155；u——計(jì)算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.500；l0——計(jì)算長度(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=3.974cm2；W——立桿凈截面模量(抵抗矩),W=4.248cm3；λ——長細(xì)比，為3118/16=195λ0——允許長細(xì)比(k取1)，為2700/16=169<210長細(xì)比驗(yàn)算滿足要求!φ——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比l0/i的結(jié)果查表得到0.191；MW——計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的彎矩，MW=0.253kN.m；σ——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σ=9549/(0.19×397)+253000/4248=185.114N/mm2；考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算σ<[f],滿足要求!六、最大搭設(shè)高度的計(jì)算:不考慮風(fēng)荷載時(shí)，當(dāng)立桿采用單管時(shí)，單、雙排腳手架允許搭設(shè)高度[H]，按下式計(jì)算：[H]=[φAσ-(1.2NG2k+1.4NQk-NXie)]/1.2gk其中NG2k——構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力，NG2k=2.436kN；NQk——活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，NQk=3.600kN；gk——每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，gk=0.100kN/m；NXie——軸向力鋼絲繩卸荷部分，NQk=0.001kN；σ——鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，σ=205.00N/mm2；經(jīng)計(jì)算得到，不考慮風(fēng)荷載時(shí)，按照穩(wěn)定性計(jì)算的搭設(shè)高度[H]=63.549米?？紤]風(fēng)荷載時(shí)，當(dāng)立桿采用單管時(shí)，單、雙排腳手架允許搭設(shè)高度[H]，按下式計(jì)算：[H]={φAσ-[1.2NG2k+0.9×1.4(NQk+φAMwk/W)-NXie]}/1.2gk其中NG2k——構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力，NG2k=2.436kN；NQk——活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，NQk=3.600kN；gk——每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，gk=0.100kN/m；Mwk——計(jì)算立桿段由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩，Mwk=0.201kN.m；NXie——軸向力鋼絲繩卸荷部分，NQk=0.001kN；σ——鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，σ=205.00N/mm2；經(jīng)計(jì)算得到，考慮風(fēng)荷載時(shí)，按照穩(wěn)定性計(jì)算的搭設(shè)高度[H]=29.996米。取上面兩式計(jì)算結(jié)果的最小值，腳手架允許搭設(shè)高度[H]=29.996米。七、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×Awwk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，wk=0.413kN/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=9.377kN，連墻件軸向力計(jì)算值Nl=12.377kN根據(jù)連墻件桿件強(qiáng)度要求，軸向力設(shè)計(jì)值Nf1=0.85Ac[f]根據(jù)連墻件桿件穩(wěn)定性要求，軸向力設(shè)計(jì)值Nf2=0.85φA[f]其中φ——軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比l/i=30.00/1.60的結(jié)果查表得到φ=0.95；凈截面面積Ac=3.97cm2；毛截面面積A=18.10cm2；[f]=205.00N/mm2。經(jīng)過計(jì)算得到Nf1=69.247kNNf1>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)樓板預(yù)埋鋼管示意圖八、立桿