当前层为固定层时计算如下:
1、纵、横向水平杆均按照简支梁进行强度和挠度计算,纵向水平杆在横向水平杆的上面。脚手架面呈正方形或矩形结构,按照横向水平杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算横向水平杆的最大弯矩和变形。(纵向水平杆计算同横向水平杆)。
1.1、均布荷载值计算
横向水平杆的自重标准值:p1= 0.038 kN/m;
脚手板的荷载标准值:P2=0.35×1.5/2=0.263kN/m;
活荷载标准值:Q=2×1.5/2=1.5KN/m;
静荷载的计算值:q1=1.2×(0.038+0.263) = 0.361kN/m; 活荷载的计算值:q2=1.4×1.5= 2.1kN/m;
1.2、抗弯强度验算
静荷载最大弯矩计算公式如下:
1212?0.102KN.mM?ql??0.361?1.51 1max88活荷载最大弯矩计算公式如下:
121 M 2max ? q 2 l ? ? 2.1?1.52?0.591KN.m88取均布荷载的弯矩值和进行强度验算:
横向水平杆计算简图
最大应力计算值:
MM1?M2(0.102?0.591)?106 ?????154.24N/mmWW4493横向水平杆的最大弯曲应力 σ =154.24N/mm2 小于横向水平杆的抗压强
度设计值 205 N/mm2,满足要求! 1.3、挠度验算
最大挠度考虑为横向水平杆均布荷载作用下的挠度, 最大挠度计算公式如下:
4 5 ql 4 5q1?q2l5?(0.301?1.5)?15004Vmax????5.34mm5384EI384EI384?2.06?10?107831
??横向水平杆的最大挠度为5.34mm,小于横向水平杆的最大容许挠度 1500/150与10 mm, 满足要求!
三、扣件抗滑力的计算:
按规范《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011第5.1.7条,
直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数1.00,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。
纵向或横向水平杆与立杆连接时,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8.00 kN;
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;
横向水平杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.5/2=0.0285kN; 脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.75×1.5/4=0.099 kN; 活荷载标准值: Q = 3×0.75×1.5 /4 =0.843 kN;
荷载的设计值: R=1.2×(0.0285+0.099)+1.4×0.843=1.33kN;
R < 8.00 kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
四、脚手架立杆荷载计算:
作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载(忽略不计)。静荷载标准值包括以下内容:
(1)立杆承受的结构自重标准值:单根立杆自重标准值为0.1295(kN/m) NG1 = [0.1295+1.5×0.038/1.80]×18+0.038×1.5×3×4/4 =3.07KN; (2)脚手板的自重标准值:采用海竹笆脚手板,标准值为0.35(kN/m2) NG2= 0.35×4× (1.5+0.3×2)2/4=1.54KN; (3)安全平网自重标准值;为0.005(kN/m2) NG4 = 0.005×6×1.5×1.5/4 = 0.017KN; 经计算得到,静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3 = 4.627KN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按纵距内施工荷载总和的1/4取值。
经计算得到,活荷载标准值 NQ= 3×1.5×1.5×2/4= 3.38 kN;
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.2×4.627+ 1.4×3.38= 10.28kN;
五、连墙件的计算:
1、连墙件的结构:连墙结构由钢筋、短钢管和扣件组成(埋入钢砼结构中的钢筋与短钢管焊接,短钢管与脚手架立杆通过扣件固定)。钢筋采用≥φ14的短钢筋。
2、连墙件的计算:连墙结构按受拉和受压两种荷载计算,分别计算在这两种工况下埋入钢筋、埋入钢筋与短钢管的焊缝、钢管、钢管扣件的承载力。
(1)埋入钢筋的计算: 在受拉荷载作用下,
la??alab??a?fyftd?0.9?0.14?270?14?333mm1.43l a 为受拉钢筋的锚固长度; 其中:
f y 为普通钢筋的抗拉设计值;
f t 为混凝土轴心抗拉强度设计值,本例中取混凝土强度等级C30; d 为锚固钢筋的直径,本例按φ14计算;
? 为锚固钢筋的外形系数,按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
表8.3.1,取0.14;
l ab 为受拉钢筋的基本锚固长度;
?a为锚固长度修正系数;按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
8.3.2条,取0.9; 在受压荷载作用下:
la??alab??a?fyftd?0.9?0.14?270?14?33.3mm14.3l a 为受压钢筋的锚固长度; 其中:
f y 为普通钢筋的抗拉压设计值;
为混凝土轴心抗压强度设计值,本例中取混凝土强度等级C30; 由此看出,随着钢筋规格的增大,锚固长度也随之增加,所以埋入砼墙板长度≥350mm,且在埋入端设置≥50mm的弯钩。
(2)、锚入钢筋与短钢管的焊缝计算:
设埋入钢筋与短钢管的焊缝高度hf?6mm,焊缝长度lw?200mm 则有效焊缝厚度 :he?0.7hf?0.7?6?4.2mm
焊缝受到连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向拉力和压力,拉力等于压力,双排架取3KN。
故,焊缝的强度计算应按公式:
?f?ftw
w
其中,ff为角焊缝的强度设计值160.00N/mm2;
?f为按焊缝有效截面计算,沿焊缝方向的剪切力;
在拉力或压力荷载的作用下,
?f?N3000??3.57N/mm2?ffw?160.00N/mm2 helw4.2?200