脚手板的荷载标准值:P2=0.350×1.0/(2+1)=0.118kN/m ; 活荷载标准值:Q=3.000×1.0/(2+1)=1.0kN/m; 静荷载的计算值:q1=1.2×0.038+1.2×0.123=0.193kN/m; 活荷载的计算值:q2=1.4×1.0=1.4kN/m;
大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
2)强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 跨中最大弯距计算公式如下:
M1max=0.08×0.193×1.5002+0.10×1.40×1.5002=0.66kN.m; 支座最大弯距计算公式如下:
M2max=-0.10×0.193×1.5002-0.117×1.40×1.5002=-0.36kN.m; 强度验算:
σ=Max(0.66×106,0.36×106)/5080.0=129.92N/mm2;
大横杆的抗弯强度:σ=129.92N/mm2 小于 [f]=205.0 N/mm2。 满足要求。 (3)挠度计算:
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 计算公式如下:
静荷载标准值:q1= P1+P2=0.038+0.118=0.156kN/m; 活荷载标准值:q2=Q=1.0kN/m; 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度
V=0.677×0.156×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×1.0×1500.04/(100×2.06×105×121900.0) =2.209mm;
脚手板,纵向、受弯构件的容许挠度为l/150与10 mm。 大横杆的最大挠度小于1500.0/150 mm或者 10 mm。
满足要求。
(3)小横杆的计算
小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算,大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值,在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。 1)荷载值计算
大横杆的自重标准值:p1=0.038×1.500=0.058 kN;
脚手板的荷载标准值:p2=0.350×1.00×1.500/(2+1)=0.175kN; 活荷载标准值:Q=3.000×1.00×1.500/(2+1)=1.5 kN; 荷载的计算值: P=1.2×(0.058+0.175)+1.4×1.5=3.006kN;
小横杆计算简图
2)强度计算
最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:
Mqmax=1.5×0.038×1.02/8=0.007 kN.m; 集中荷载最大弯矩计算公式如下:
Mpmax=3.006×1.0/3=1.002kN.m ; 最大弯矩 M=Mqmax+Mpma=1.009kN.m; σ = M / W=1.002×106/5080.000=197.24N/mm2 ; 横杆的计算强度小于205.000N/mm2,满足要求。 3)挠度计算
最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:
Vqmax=5×0.038×1000.04/(384×2.060×105×121900.000)=0.0197mm ; P2=p1+p2+Q=0.058+0.175+1.5=1.733kN;
集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:
Vpmax=1733×1000.0×(3×1000.02-4×1000.02/9)/(72×2.060×105×121900.0)=2.45mm; 最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.0197+2.45=2.469mm; 小横杆的最大挠度小于 (1000.000/150)=6.667与10mm。 满足要求。
(4)扣件抗滑力的计算:
按规范直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80, 该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。
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 R ≤ Rc
Rc--扣件抗滑承载力设计值,取6.40 kN;
R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值; 横杆的自重标准值:P1=0.038×1.0=0.038kN;
脚手板的荷载标准值:P2=0.350×1.0×1.500/2=0.262kN; 活荷载标准值:Q=3.000×1.0×1.500/2=2.25kN;
荷载的计算值: R=1.2×(0.038+0.262)+1.4×2.25=3.51kN; R<6.40kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。 (5)脚手架荷载标准值:
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(kN/m),本例为0.1248 NG1=0.125×23.000=2.875kN;
2)脚手板的自重标准值(kN/m2),本例采用竹串片脚手板,标准值为0.35 NG2=0.350×4×1.500×(1.0+0.3)/2=1.365kN;
3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆竹串片,标准值为0.14 NG3=0.140×4×1.500/2=0.420 kN;
4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2),0.005 NG4=0.005×1.500×23.000=0.173kN; 经计算得到,静荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.833kN;
5)活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,内、外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=3.000×1.0×1.500×2/2=4.5kN; 风荷载标准值应按照以下公式计算
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 = 0.450 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= 0.840 ;
Us--风荷载体型系数:Us=1.200 ; 经计算得到,风荷载标准值
Wk=0.7×0.840×1.200×0.450=0.318kN/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=1.2×4.833+1.4×4.5=12.1kN; 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.833+0.85×1.4×4.5=12.95kN; 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.318×1.500×1.8002/10=0.184 kN.m。 (6)立杆的稳定性计算:
不组合风荷载时,立杆的稳定性计算公式为:
N——立杆的轴心压力设计值,N=10.725kN;
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i的结果查表得到0.186; i——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0——计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定,l0=3.119m; k——计算长度附加系数,取1.155;
u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.5; A——立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3; σ = 10725.000/(0.186×489.000)=117.918 N/mm2; 立杆稳定性计算σ=117.918 小于[f]=205.000 N/mm2 满足要求。
(7)最大搭设高度的计算:
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:
NG2K=NG2+NG3+NG4=1.958kN; 活荷载标准值:NQk=4.5kN;
每米立杆承受的结构自重标准值:gk=0.125kN/m;
Hs=[0.186×4.890×10-4×205.000×103-(1.2×1.958+1.4×4.5)]/(1.2×0.125)=66.64m; 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]=66.64/(1+0.001×66.64)=62.48m;
[H]=62.48和50比较取较小值。得到,脚手架搭设高度限值[H]=50.000m。
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:
NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.958kN; NQk——活荷载标准值,NQ=4.5kN;
gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m; Mwk=Mw/(1.4×0.85)=0.184/(1.4×0.85)=0.154kN.m;
Hs={0.186×4.890×10-4×205.000×10-3-[1.2×1.958+0.85×1.4×(4.5+0.186×4.890×10-4×0.154/5.080)]}/(1.2×0.125)=52.7 m;
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]=52.7/(1+0.001×52.7)=50.06m;
[H]=50.06和50比较取较小值。经计算得到,脚手架搭设高度限值[H]=50m。 (8)连墙件的计算:
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:
Nl=Nlw+No Nlw = 1.4 × wk × Aw
wk——风荷载基本风压值,wk=0.318kN/m2;
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw =16.2m2; No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No=5
Nlw=7.21kN,连墙件轴向力计算值 Nl=12.21kN 连墙件轴向力设计值 Nf=φA[f]
φ—— 轴心受压立杆的稳定系数,l为内排架距离墙的长度, 由长细比 l/i=300.000/15.800的结果查表得到0.949; A=4.89 cm2; [f]=205.00 N/mm2;
Nf=φ×A×[f]=0.949×4.890×10-4×205.000×103 = 95.133 kN; Nl=12.201 经过计算得到 Nl=12.201小于双扣件的抗滑力16.0kN,满足要求。