连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=0.92,μs=0.214,ω0=0.5, Wk = 0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.5 = 0.069 kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.2 m2;
按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000 kN;
风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算: Nlw = 1.4×Wk×Aw = 1.563 kN;
连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 6.563 kN; 连墙件承载力设计值按下式计算: Nf = φ·A·[f]
其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数;
由长细比 l/i = 300/15.9的结果查表得到 φ=0.949,l为内排架距离墙的长度; A = 4.5 cm2;[f]=205 N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.949×4.5×10-4×205×103 = 87.545 kN; Nl = 6.563 < Nf = 87.545,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。
由以上计算得到 Nl = 6.563小于双扣件的抗滑力 12 kN,满足要求!
连墙件扣件连接示意图
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。
悬臂部分受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。 本方案中,脚手架排距为1050mm,内排脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体为 1200mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I = 866.2 cm4,截面抵抗矩W = 108.3 cm3,截面积A = 21.95 cm2。
受脚手架集中荷载 P=(1.2×4.739 +1.4×4.725)×11/19= 7.122 kN; 水平钢梁自重荷载 q=1.2×21.95×0.0001×78.5 = 0.207 kN/m;
悬挑脚手架示意图
悬挑脚手架计算简图 经过连续梁的计算得到
悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)
悬挑脚手架支撑梁变形图(mm) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为: R[1] = 9.655 kN;
R[2] = 5.311 kN; R[3] = 0.065 kN。
最大弯矩 Mmax= 1.078 kN·m;
最大应力 σ =M/1.05W+N/A= 1.078×106 /( 1.05 ×108300 )+ 5.266×103 / 2195 = 11.876 N/mm2;
水平支撑梁的最大应力计算值 11.876 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求!
十、悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16a号槽钢,计算公式如下 σ = M/φbWx ≤ [f]
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算: φb = (570tb/lh)×(235/fy)
经过计算得到最大应力φb = (570tb/lh)×(235/fy)=570 ×10×63× 235 /( 3000×160×235) = 0.75
由于φb大于0.6,根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B,得到 φb值为0.69。 经过计算得到最大应力 σ = 1.078×106 /( 0.69×108300 )= 14.357 N/mm2; 水平钢梁的稳定性计算 σ = 14.357 小于 [f] = 215 N/mm2 ,满足要求!
十一、拉绳的受力计算:
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算 RAH = ΣRUicosθi
其中RUicosθi为钢绳的 拉力对水平杆产生的轴压力。 各支点的支撑力 RCi=RUisinθi
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为: RU1=10.273 kN;
十二、拉绳的强度计算:
钢丝拉绳(支杆)的内力计算:
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算,为 RU=10.273 kN
选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa,直径14mm。 [Fg] = aFg/K
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力(kN);
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN),查表得Fg=123KN;
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8。α=0.85;
K -- 钢丝绳使用安全系数。K=6。 得到:[Fg]=17.425KN>Ru=10.273KN。 经计算,选此型号钢丝绳能够满足要求。 钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N,为 N=RU=10.273kN
钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为 σ = N/A ≤ [f]
其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度,按《混凝土结构设计规范》10.9.8 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2;
所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(10273×4/(3.142×50×2)) 1/2 =11.4mm;
实际拉环选用直径D=12mm 的HPB235的钢筋制作即可。
十三、锚固段与楼板连接的计算:
1.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下:
螺栓未受拉力,无须计算,节点按构造做法即可。
2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,混凝土局部承压计算如下:
混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式: N ≤ (b2-πd2/4)fcc
其中 N -- 锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向压力,N = 5.311kN; d -- 楼板螺栓的直径,d = 20mm;
b -- 楼板内的螺栓锚板边长,b=5×d=100mm;
fcc -- 混凝土的局部挤压强度设计值,计算中取0.95fc=16.7N/mm2; (b2-πd2/4)fcc=(1002-3.142×202/4)×16.7/1000=161.754kN>N=5.311kN
经过计算得到公式右边等于161.75 kN,大于锚固力 N=5.31 kN ,楼板混凝土局部承压计算满足要求!