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; 大横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.5×2/2=0.058 kN; 小横杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.05/2=0.02 kN; 脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×1.05×1.5/2=0.276 kN; 活荷载标准值: Q = 2×1.05×1.5 /2 = 1.575 kN;
荷载的设计值: R=1.2×(0.058+0.02+0.276)+1.4×1.575=2.629 kN; R < 8.00 kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
五、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。静荷载标准值包括以下内容:
(1)每米立杆承受的结构自重标准值,为0.1297kN/m
NG1 = [0.1297+(1.50×2/2)×0.038/1.70]×17.00 = 2.781kN; (2)脚手板的自重标准值;采用木脚手板,标准值为0.35kN/m2 NG2= 0.35×2×1.5×(1.05+0.6)/2 = 0.866 kN;
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用栏杆、木脚手板挡板,标准值为0.14kN/m NG3 = 0.14×2×1.5/2 = 0.21 kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网;0.005 kN/m2 NG4 = 0.005×1.5×17 = 0.128 kN; 经计算得到,静荷载标准值
NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 3.985 kN;
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。
经计算得到,活荷载标准值
NQ= 2×1.05×1.5×1/2 = 1.575 kN; 风荷载标准值按照以下公式计算
其中 Wo -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Wo = 0.45 kN/m2;
Uz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:
Uz= 1 ;
Us -- 风荷载体型系数:取值为1.13; 经计算得到,风荷载标准值
Wk = 0.7 ×0.45×1×1.13 = 0.356 kN/m2; 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= 1.2×3.985+ 1.4×1.575= 6.987 kN; 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×3.985+ 0.85×1.4×1.575= 6.656 kN; 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为
Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.356×1.5× 1.72/10 = 0.184 kN.m;
六、立杆的稳定性计算:
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
立杆的轴向压力设计值 :N = 6.987 kN; 计算立杆的截面回转半径 :i = 1.58 cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :k = 1.155 ;当验算杆件长细比时,取块1.0;
计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :μ = 1.5 ; 计算长度 ,由公式 lo = k×μ×h 确定 :l0 = 2.945 m; 长细比 Lo/i = 186 ;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 :φ=
0.207 ;
立杆净截面面积 : A = 4.89 cm2; 立杆净截面模量(抵抗矩) :W = 5.08 cm3; 钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205 N/mm2; σ = 6987/(0.207×489)=69.022 N/mm2;
立杆稳定性计算 σ = 69.022 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
立杆的轴心压力设计值 :N = 6.656 kN; 计算立杆的截面回转半径 :i = 1.58 cm;
计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 : k = 1.155 ; 计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 :μ = 1.5 ; 计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定:l0 = 2.945 m; 长细比: L0/i = 186 ;
轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 :φ= 0.207 立杆净截面面积 : A = 4.89 cm2; 立杆净截面模量(抵抗矩) :W = 5.08 cm3; 钢管立杆抗压强度设计值 :[f] =205 N/mm2;
σ = 6655.83/(0.207×489)+183622.147/5080 = 101.9 N/mm2;
立杆稳定性计算 σ = 101.9 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
七、最大搭设高度的计算:
按《规范》5.3.6条不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为: NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.204 kN; 活荷载标准值 :NQ = 1.575 kN;
每米立杆承受的结构自重标准值 :Gk = 0.13 kN/m; Hs =[0.207×4.89×10-4×205×103-(1.2×1.204 +1.4×1.575)]/(1.2×0.13)=109.877 m;
按《规范》5.3.6条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
[H] = 109.877 /(1+0.001×109.877)=98.999 m;
[H]= 98.999 和 50 比较取较小值。经计算得到,脚手架搭设高度限值 [H] =50 m。
脚手架单立杆搭设高度为17m,小于[H],满足要求!
按《规范》5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算:
构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为: NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.204 kN; 活荷载标准值 :NQ = 1.575 kN;
每米立杆承受的结构自重标准值 :Gk = 0.13 kN/m;
计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩: Mwk=Mw / (1.4×0.85) = 0.184 /(1.4 × 0.85) = 0.154 kN.m;
Hs =( 0.207×4.89×10-4×205×103-(1.2×1.204+0.85×1.4×(1.575+0.207×4.89×100×0.154/5.08)))/(1.2×0.13)=88.494 m;
按《规范》5.3.6条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米,按照下式调整且不超过50米:
[H] = 88.494 /(1+0.001×88.494)=81.299 m;
[H]= 81.299 和 50 比较取较小值。经计算得到,脚手架搭设高度限值 [H] =50 m。
脚手架单立杆搭设高度为17m,小于[H],满足要求!
八、连墙件的稳定性计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算: Nl = Nlw + N0
风荷载标准值 Wk = 0.356 kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 15.3 m2;
按《规范》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 = 7.624 kN;
连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 12.624 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 = 600/15.8的结果查表得到 φ=0.893,l为内排架距离墙的长度;
又: A = 4.89 cm2;[f]=205 N/mm2;
连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.893×4.89×10-4×205×103 = 89.519 kN; Nl = 12.624 < Nf = 89.519,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 = 12.624小于双扣件的抗滑力 16 kN,满足要求!
连墙件扣件连接示意图
九、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p ≤ fg 地基承载力设计值: fg = fgk×kc = 120 kPa;
其中,地基承载力标准值:fgk= 120 kPa ; 脚手架地基承载力调整系数:kc = 1 ;
立杆基础底面的平均压力:p = N/A =34.933 kPa ;
其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 :N = 6.987 kN; 基础底面面积 :A = 0.2 m2 。
p=34.933 ≤ fg=120 kPa 。地基承载力满足要求!