(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15kN/m NG3 = 0.153931.5/2 = 1.012 kN;
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:0.005 kN/m2 NG4 = 0.00531.5315 = 0.112 kN; 经计算得到,静荷载标准值
NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.957 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 = 230.931.532/2 = 2.7 kN; 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2 NG+0.8531.4NQ = 1.235.957+ 0.8531.432.7= 10.361 kN; 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N'=1.2NG+1.4NQ=1.235.957+1.432.7=10.928kN;
六、钢丝绳卸荷计算
钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法。
在脚手架全高范围内卸荷1次;吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置;以卸荷吊点分段计算。
卸荷净高度为1m;
经过计算得到
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a1=arctg[3.000/(0.900+0.300)]=68.199度 a2=arctg[3.000/0.300]=84.289度 卸荷处立杆轴向力为:
P1 = P2 = 1.5310.36131/15 =1.036 kN; kx为不均匀系数,取1.5 各吊点位置处内力计算为(kN): T1 = P1/sina1 = 1.036/0.928 = 1.116 kN T2 = P2/sina2 = 1.036/0.995 = 1.041 kN G1 = P1/tana1 = 1.036/2.500 = 0.414 kN G2 = P2/tana2 = 1.036/10.000 = 0.104 kN 其中T钢丝绳轴向拉力,G钢丝绳水平分力。 卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]= T1 =1.116 kN。 钢丝绳的容许拉力按照下式计算: [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),
计算中可以近似计算Fg=0.5d2,d为钢丝绳直径(mm); α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数,取0.82; K -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[Fg]取 1.116kN,α=0.82,K=10,得到:
选择卸荷钢丝绳的最小直径为:d =(231.116310.000/0.820)0.5 = 5.2 mm。 吊环强度计算公式为:σ = N / A ≤ [f]
其中 [f] -- 吊环钢筋抗拉强度,《混凝土结构设计规范》规定[f] = 50 N/mm2; N -- 吊环上承受的荷载等于[Fg];
A -- 吊环截面积,每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2;
选择吊环的最小直径要为:d =(23[Fg]/[f]/π)0.5 =(231.1163103/50/3.142)0.5 = 3.8 mm。
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钢丝绳最小直径为 5.2 mm,必须拉紧至 1.116 kN,吊环直径为 6.0 mm。
七、立杆的稳定性计算
风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7μz·μs·ω0
其中 ω0 -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:ω0 = 0.35 kN/m2;
μz -- 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:μz= 0.74;
μs -- 风荷载体型系数:取值为0.214; 经计算得到,风荷载标准值为:
Wk = 0.7 30.3530.7430.214 = 0.039 kN/m2; 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为:
Mw = 0.85 31.4WkLah2/10 = 0.85 31.430.03931.531.752/10 = 0.021 kN2m; 考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 σ = N/(φA) + MW/W ≤ [f]
立杆的轴心压力设计值 :N = 10.361314/15 =9.670 kN; 不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 σ = N/(φA)≤ [f]
立杆的轴心压力设计值 :N = 10.928314/15 =10.2kN; 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《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 : k = 1.155 ;
计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 :μ = 1.5 ;
计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定:l0 = 3.032 m; 长细比: L0/i = 192 ;
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= 0.195
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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; 考虑风荷载时
σ = 9670.32/(0.195×489)+21209.279/5080 = 105.589 N/mm2;
立杆稳定性计算 σ = 105.589 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
不考虑风荷载时
σ = 10199.52/(0.195×489)=106.964 N/mm2;
立杆稳定性计算 σ = 106.964 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求!
八、连墙件的计算
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=0.92,μs=0.214,ω0=0.35, Wk = 0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.35 = 0.048 kN/m2;
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 10.5 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 = 1.43Wk3Aw = 0.709 kN;
连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 5.709 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 = 300/15.8的结果查表得到 φ=0.949,l为内排架距离墙的长度; A = 4.89 cm2;[f]=205 N/mm2;
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连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.94934.89310-432053103 = 95.133 kN; Nl = 5.709 < Nf = 95.133,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 = 5.709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900mm,内排脚手架距离墙体300mm,支拉斜杆的支点距离墙体为 300mm,
水平支撑梁的截面惯性矩I = 712 cm4,截面抵抗矩W = 102 cm3,截面积A = 21.5 cm2。 受脚手架集中荷载 P=(1.235.957 +1.432.7)314/15= 10.2 kN; 水平钢梁自重荷载 q=1.2321.530.0001378.5 = 0.203 kN/m;
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