连墙件的轴向力设计值应按照下式计算: Nl=Nlw + N0
连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=0.74,μs=0.251,ω0=0.3, Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.74×0.251×0.3=0.039kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw=2.7 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= 5.000kN;
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=0.147kN;
连墙件的轴向力设计值 Nl=Nlw + N0= 5.147kN; 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=250/15.9的结果查表得到 φ=0.958,l为内排架距离墙的长度; A=4.24 cm2;[f]=205N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为 Nf=0.958×4.24×10-4×205×103=83.269kN; Nl=5.147 < Nf=83.269,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=5.147小于双扣件的抗滑力 12kN,满足要求!
连墙件扣件连接示意图
九、悬挑梁的受力计算
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C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900mm,内排脚手架距离墙体250mm,支拉斜杆的支点距离墙体为 1000mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I=10.78 cm4,截面抵抗矩W=4.49 cm3,截面积A=4.24 cm2。 受脚手架集中荷载 N=1.2×2.89 +1.4×1.215=5.169kN; 水平钢梁自重荷载 q=1.2×4.24×0.0001×78.5=0.04kN/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)
悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)
悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为: R2=7.12kN; R3=3.395kN; R4=-0.029kN。
最大弯矩Mmax=0.78kN·m;
最大应力σ=M/1.05W+N/A=0.78×106/( 1.05 ×4490 )+ 4.111×103/424=175.217N/mm2; 水平支撑梁的最大应力计算值175.217N/mm2 小于水平支撑梁的抗压强度设计值 215N/mm2,满足要求!
十、悬挑水平钢管挠度和扣件连接计算
水平支撑钢管的最大挠度为3.071mm小于支撑钢管的最大容许挠度1500/150与10 mm,满足要求!
因为立杆及支杆均需和水平支撑钢管通过扣件连接,需要验算此处的扣件抗滑力 立杆传递给水平支撑杆的最大力5.169kN小于等于16kN, 满足要求!
水平支撑钢管下部的支撑钢管的最大支撑力R[1]=7.12kN小于等于16kN,满足要求!
十一、拉绳与支杆的受力计算
水平钢梁的轴力RAH和钢拉绳的轴力RUi、支杆的轴力RDi按照下面计算 RAH=ΣRUicosθi - ΣRDicosαi
其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力; RDicosαi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。
当RAH>0时,水平钢梁受压;当RAH<0时,水平钢梁受拉;当RAH=0时,水平钢梁不受力。
各支点的支撑力 RCi=RUisinθi+RDisinαi 且有 RUicosθi=RDicosαi 可以得到
RUi=RCicosαi / (sinθicosαi + cosθisinαi) RDi=RCicosθi / (sinθicosαi + cosθisinαi)
按照以上公式计算得到由左至右各杆件力分别为: RU1=4.032kN; RD1=4.151kN。
十二、拉绳与支杆的强度计算
钢丝拉绳(支杆)的内力计算
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU与支杆的轴力RD均取最大值进行计算,分别为 RU=4.032kN RD =4.151kN
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa,直径19.5mm。 [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=239.5kN;
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=0.82;
K -- 钢丝绳使用安全系数。K=3.5。 得到:[Fg]=56.111kN>Ru=4.032kN。 经计算,选此型号钢丝绳能够满足要求。
下面压杆以 48×3mm钢管计算,斜压杆的容许压力按照下式计算: σ=N/φA ≤ [f]
其中 N -- 受压斜杆的轴心压力设计值,N=4.151kN;
φ-- 轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到 φ= 0.401; i -- 计算受压斜杆的截面回转半径,i =1.595cm; l -- 受最大压力斜杆计算长度,l=2.059m; A -- 受压斜杆净截面面积,A =4.241cm2;
σ -- 受压斜杆受压应力计算值,经计算得到结果是24.408N/mm2;