大跨度悬挑部位悬挑型钢脚手架设计计算书.doc

x悬挑型钢脚手架（大跨度悬挑部位）设计计算书型钢悬挑脚手架(扣件式)计算书(空调板处大悬挑部位） 计算依据： 1、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011 2、建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范JGJ128-2010 3、建筑结构荷载规范GB50009-2012 4、钢结构设计规范GB50017-2003 5、混凝土结构设计规范GB50010-2010 6、悬挑式脚手架安全技术规程DG/TJ08-2002-2006 架体验算 一、脚手架参数卸荷设置有脚手架搭设排数双排脚手架脚手架钢管类型482.8脚手架架体高度H(m)36立杆步距h(m)1.8立杆纵距或跨距la(m)1立杆横距lb(m)0.8内立杆离建筑物距离a(m)1.4双立杆计算方法不设置双立杆 二、荷载设计脚手架设计类型结构脚手架脚手板类型竹芭脚手板脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)0.1脚手板铺设方式1步1设密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m2)0.01挡脚板类型竹串片挡脚板栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)0.17挡脚板铺设方式1步1设每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)0.12横向斜撑布置方式6跨1设结构脚手架作业层数njj1结构脚手架荷载标准值Gkjj(kN/m2)3地区上海上海安全网设置全封闭风压周期10年一遇基本风压0(kN/m2)0.4风荷载体型系数s1风压高度变化系数z(连墙件、单立杆稳定性)0.938，0.81风荷载标准值k(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)0.375，0.324风荷载计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011 计算简图：立面图侧面图 三、纵向水平杆验算纵、横向水平杆布置方式纵向水平杆在上横向水平杆上纵向水平杆根数n2横杆抗弯强度设计值f(N/mm2)205横杆截面惯性矩I(mm4)101900横杆弹性模量E(N/mm2)206000横杆截面抵抗矩W(mm3)4250纵、横向水平杆布置 承载能力极限状态 q=1.2(0.031+Gkjblb/(n+1)+1.4Gklb/(n+1)=1.2(0.031+0.10.8/(2+1)+1.430.8/(2+1)=1.189kN/m 正常使用极限状态 q=(0.031+Gkjblb/(n+1)+Gklb/(n+1)=(0.031+0.10.8/(2+1)+30.8/(2+1)=0.858kN/m 计算简图如下： 1、抗弯验算 Mmax=0.1qla2=0.11.18912=0.119kNm =Mmax/W=0.119106/4250=27.987N/mm2f=205N/mm2 满足要求！ 2、挠度验算 max=0.677qla4/(100EI)=0.6770.85810004/(100206000101900)=0.277mm max0.277mmminla/150，10min1000/150，106.667mm 满足要求！ 3、支座反力计算 承载能力极限状态 Rmax=1.1qla=1.11.1891=1.308kN 正常使用极限状态 Rmax=1.1qla=1.10.8581=0.944kN 四、横向水平杆验算 承载能力极限状态 由上节可知F1=Rmax=1.308kN q=1.20.031=0.037kN/m 正常使用极限状态 由上节可知F1=Rmax=0.944kN q=0.031kN/m 1、抗弯验算 计算简图如下： 弯矩图(kNm) =Mmax/W=0.351106/4250=82.685N/mm2f=205N/mm2 满足要求！ 2、挠度验算 计算简图如下： 变形图(mm) max0.825mmminlb/150，10min800/150，105.333mm 满足要求！ 3、支座反力计算 承载能力极限状态 Rmax=1.323kN 五、扣件抗滑承载力验算横杆与立杆连接方式单扣件扣件抗滑移折减系数0.9 扣件抗滑承载力验算： 纵向水平杆：Rmax=1.308/2=0.654kNRc=0.98=7.2kN 横向水平杆：Rmax=1.323kNRc=0.98=7.2kN 满足要求！ 六、荷载计算脚手架架体高度H36脚手架钢管类型482.8每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)0.12 立杆静荷载计算 1、立杆承受的结构自重标准值NG1k 单外立杆：NG1k=(gk+lan/20.031/h)H=(0.12+12/20.031/1.8)36=4.944kN 单内立杆：NG1k=4.944kN 2、脚手板的自重标准值NG2k1 单外立杆：NG2k1=(H/h+1)lalbGkjb1/1/2=(36/1.8+1)10.80.11/1/2=0.84kN 1/1表示脚手板1步1设 单内立杆：NG2k1=0.84kN 3、栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2 单外立杆：NG2k2=(H/h+1)laGkdb1/1=(36/1.8+1)10.171/1=3.57kN 1/1表示挡脚板1步1设 4、围护材料的自重标准值NG2k3 单外立杆：NG2k3=GkmwlaH=0.01136=0.36kN 5、构配件自重标准值NG2k总计 单外立杆：NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=0.84+3.57+0.36=4.77kN 单内立杆：NG2k=NG2k1=0.84kN 立杆施工活荷载计算 外立杆：NQ1k=lalb(njjGkjj)/2=10.8(13)/2=1.2kN 内立杆：NQ1k=1.2kN 组合风荷载作用下单立杆轴向力： 单外立杆：N=1.2(NG1k+ NG2k)+0.851.4NQ1k=1.2(4.944+4.77)+ 0.851.41.2=13.085kN 单内立杆：N=1.2(NG1k+ NG2k)+0.851.4NQ1k=1.2(4.944+0.84)+ 0.851.41.2=8.369kN 七、钢丝绳卸荷计算钢丝绳不均匀系数1钢丝绳安全系数k9钢丝绳绳夹型式马鞍式拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)15.19钢丝绳绳夹数量4吊环设置分开设置吊环钢筋直径d(mm)20钢丝绳型号661钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)1400钢丝绳受力不均匀系数Kx1花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)18花篮螺栓抗拉强度设计值ft(N/mm2)170卸荷系数Kf0.8上部增加荷载高度(m)6脚手架卸荷次数5 第N次卸荷钢丝绳直径(mm)卸荷点位置高度hx(m)卸荷点净高hj(m)钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)上吊点距内立杆下吊点的水平距离HS(mm)上吊点距外立杆下吊点的水平距离HS(mm)卸荷点水平间距HL(m)116.563620011001216.593620011001316.5123620011001416.5159620011001516.52412620011001钢丝绳卸荷钢丝绳绳卡作法钢丝绳连接吊环作法（分开设置） 第1次卸荷验算 1=arctan(ls/Hs)=arctan(6000/200)=88.091 2=arctan(ls/Hs)=arctan(6000/1100)=79.611 钢丝绳竖向分力标准值，不均匀系数KX取1 由于脚手架所使用的钢丝绳应采用荷载标准值按容许应力法进行设计计算,计算钢丝绳竖向分力标准值时，立杆所受力按上面计算取标准值。 P1=KfKXNhj(n+1)/HHL/la=0.816.9843/361/1=0.466kN P2=KfKXNhj(n+1)/HHL/la=0.8110.9143/361/1=0.728kN 钢丝绳轴向拉力标准值 T1=P1/sin1=0.466/sin88.091=0.466kN T2=P2/sin2=0.728/sin79.611=0.74kN 卸荷钢丝绳的最大轴向拉力标准值Fg=maxT1，T2=0.74kN 绳夹数量：n=1.667Fg/(2T)=1.6670.74/(215.19)=1个n=4个 满足要求！ 花篮螺栓验算：=Fg103/(de2/4)=0.74103/(182/4)=2.907N/mm2ft=170N/mm2 满足要求！ 钢丝绳： 查表得，钢丝绳破断拉力总和：Fg=144.5kN Fg= Fg/k=1144.5/9=16.056kNFg=0.74kN 满足要求！ 吊环最小直径dmin=(2A/)1/2=(2Fg/(f)1/2=(20.74103/(65)1/2=3mm d=20dmin 满足要求！ 注：f为拉环钢筋抗拉强度，按混凝土结构设计规范9.7.6 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2 第1次卸荷钢丝绳直径16.5mm，必须拉紧至0.74kN，吊环直径为20mm。 满足要求！ 第2次卸荷钢丝绳直径16.5mm，必须拉紧至0.74kN，吊环直径为20mm。 满足要求！ 第3次卸荷钢丝绳直径16.5mm，必须拉紧至0.74kN，吊环直径为20mm。 满足要求！ 第4次卸荷钢丝绳直径16.5mm，必须拉紧至2.219kN，吊环直径为20mm。 满足要求！ 第5次卸荷钢丝绳直径16.5mm，必须拉紧至2.959kN，吊环直径为20mm。 满足要求！ 八、立杆稳定性验算脚手架架体高度H36立杆计算长度系数1.5立杆截面抵抗矩W(mm3)4250立杆截面回转半径i(mm)16立杆抗压强度设计值f(N/mm2)205立杆截面面积A(mm2)398连墙件布置方式一步一跨 1、立杆长细比验算 立杆计算长度l0=Kh=11.51.8=2.7m 长细比=l0/i=2.7103/16=168.75210 满足要求！ 轴心受压构件的稳定系数计算： 立杆计算长度l0=Kh=1.1551.51.8=3.119m 长细比=l0/i=3.119103/16=194.906 查规范表A得，=0.191 2、立杆稳定性验算 不组合风荷载作用 底部卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N1=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(hx1+(1-Kf)(hx顶-hx1)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(6+(1-0.8)(24-6)+max6，(1-0.8)12)/36=5.779KN 第1个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N2=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(hx2-hx1+(1-Kf)(hx顶-hx2)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(9-6+(1-0.8)(24-9)+max6，(1-0.8)12)/36=4.446KN 第2个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N3=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(hx3-hx2+(1-Kf)(hx顶-hx3)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(12-9+(1-0.8)(24-12)+max6，(1-0.8)12)/36=4.223KN 第3个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N4=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(hx4-hx3+(1-Kf)(hx顶-hx4)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(15-12+(1-0.8)(24-15)+max6，(1-0.8)12)/36=4.001KN 第4个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N5=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(hx5-hx4+(1-Kf)(hx顶-hx5)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(24-15+(1-0.8)(24-24)+max6，(1-0.8)12)/36=5.557KN 顶部卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N6=(1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQ1k)(H-hx顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+1.41.2)(36-24)/36=4.446kN 单立杆轴心压力最大值N=max(N1、N2、N3、N4、N5、N6)=5.779KN =N/(A)=5779.28/(0.191398)=76.025N/mm2f=205N/mm2 满足要求！ 组合风荷载作用 底部卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N1=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(hx1+(1-Kf)(hx顶-hx1)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(6+(1-0.8)(24-6)+max6，(1-0.8)12)/36=5.67KN 第1个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N2=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(hx2-hx1+(1-Kf)(hx顶-hx2)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(9-6+(1-0.8)(24-9)+max6，(1-0.8)12)/36=4.362KN 第2个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N3=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(hx3-hx2+(1-Kf)(hx顶-hx3)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(12-9+(1-0.8)(24-12)+max6，(1-0.8)12)/36=4.144KN 第3个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N4=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(hx4-hx3+(1-Kf)(hx顶-hx4)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(15-12+(1-0.8)(24-15)+max6，(1-0.8)12)/36=3.925KN 第4个卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N5=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(hx5-hx4+(1-Kf)(hx顶-hx5)+max6，(1-Kf)hj顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(24-15+(1-0.8)(24-24)+max6，(1-0.8)12)/36=5.452KN 顶部卸荷段立杆 单立杆的轴心压力设计值N6=(1.2(NG1k+NG2k)+0.851.4NQ1k)(H-hx顶)/H=(1.2(4.944+4.77)+0.851.41.2)(36-24)/36=4.362kN 单立杆轴心压力最大值N=max(N1、N2、N3、N4、N5、N6)=5.67KN Mw=0.851.4Mwk=0.851.4klah2/10=0.851.40.32411.82/10=0.125kNm 风荷载引起立杆轴向力标准值 Nw=Mw/(0.85*1.4*W)*A =0.125106/(0.851.44250)0.191398=1.878 kN =N/(A)+ Mw/W=5670.08/(0.191398)+124921.44/4250=103.982N/mm2f=205N/mm2 满足要求！ 九、连墙件承载力验算连墙件布置方式一步一跨连墙件连接方式焊接连接连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)3连墙件计算长度l0(mm)1500连墙件截面类型槽钢连墙件型号10号槽钢连墙件截面面积Ac(mm2)1274连墙件截面回转半径i(mm)39.5连墙件抗压强度设计值f(N/mm2)205对接焊缝的抗拉、抗压强度ft(N/mm2)185 Nlw=1.4k1h1la=1.40.37511.811=0.945kN 长细比=l0/i=1500/39.5=37.975，查钢结构设计规范GB50017-2003表C得，=0.922 (Nlw+N0)/(Ac)=(0.945+3)103/(0.9221274)=3.359N/mm20.85f=0.85205N/mm2=174.25N/mm2 满足要求！ 对接焊缝强度验算： =(Nlw+N0)/Ac=(0.945+3)103/1274=3.097N/mm2ft=185N/mm2 满足要求！ 悬挑梁验算 一、基本参数主梁离地高度(m)36悬挑方式普通主梁悬挑主梁间距(mm)1000主梁与建筑物连接方式平铺在楼板上锚固点设置方式压环钢筋压环钢筋直径d(mm)16主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)2400主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm)100主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)4000梁/楼板混凝土强度等级C30 二、荷载布置参数支撑点号支撑方式距主梁外锚固点水平距离(mm)支撑件上下固定点的垂直距离L1(mm)支撑件上下固定点的水平距离L2(mm)是否参与计算1上拉115033001050是2下撑116033001050否 作用点号立杆传至梁上恒载标准值FGi(kN)立杆传至梁上活载标准值FQi(kN)恒载分项系数Gi活载分项系数Qi各排立杆传至梁上荷载标准值F(kN)各排立杆传至梁上荷载设计值F(kN)各排立杆距主梁外锚固点水平距离(mm)主梁间距la(mm)14.2093.0781.351.47.2879.3451500100024.2093.0781.351.47.2879.34523001000 附图如下：平面图立面图 三、主梁验算主梁材料类型工字钢主梁合并根数nz1主梁材料规格18号工字钢主梁截面积A(cm2)30.6主梁截面惯性矩Ix(cm4)1660主梁截面抵抗矩Wx(cm3)185主梁自重标准值gk(kN/m)0.241主梁材料抗弯强度设计值f(N/mm2)215主梁材料抗剪强度设计值(N/mm2)125主梁弹性模量E(N/mm2)206000主梁允许挠度(mm)1/250 荷载标准值： q=gk=0.241=0.241kN/m 第1排：F1=F1/nz=7.287/1=7.287kN 第2排：F2=F2/nz=7.287/1=7.287kN 荷载设计值： q=Gigk=1.350.241=0.325kN/m 第1排：F1=F1/nz=9.345/1=9.345kN 第2排：F2=F2/nz=9.345/1=9.345kN 1、强度验算 弯矩图(kNm) max=Mmax/W=14.271106/185000=77.143N/mm2f=215N/mm2 符合要求！ 2、抗剪验算 剪力图(kN) max=Qmax/(8Iz)bh02-(b-)h2=19.0961000941802-(94-6.5)158.62/(8166000006.5)=18.685N/mm2 max=18.685N/mm2=125N/mm2 符合要求！ 3、挠度验算 变形图(mm) max=2.883mm=2lx/250=22400/250=19.2mm 符合要求！ 4、支座反力计算 设计值：R1=0.919kN,R2=-12.778kN,R3=32.629kN 标准值：R1=0.697kN,R2=-10.009kN,R3=25.429kN 四、上拉杆件验算 钢丝绳型号619钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)1550钢丝绳直径(mm)14钢丝绳不均匀系数0.85钢丝绳安全系数k9钢丝绳绳夹型式马鞍式拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)15.19钢丝绳绳夹数量n3花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)10花篮螺栓抗拉强度设计值ft(N/mm2)170主梁拉环直径d(mm)20焊缝厚度he(mm)10焊缝长度lw(mm)100角焊缝强度设计值ffw(N/mm2)160钢丝绳绳卡作法钢丝绳连接吊环作法 上拉杆件角度计算： 1=arctanL1/L2=arctan(3300/1050)=72.35 上拉杆件支座力： 标准值：RS1=nzR3=125.429=25.429kN 设计值：RS1=nzR3=132.629=32.629kN 主梁轴向力设计值： NSZ1=RS1/tan1=32.629/tan72.35=10.382kN 上拉杆件轴向力： 标准值：NS1=RS1/sin1=25.429/sin72.35=26.685kN 设计值：NS1=RS1/sin1=32.629/sin72.35=34.241kN 上拉杆件的最大轴向拉力标准值 ：NS=maxNS1.NSi=26.685kN 上拉杆件的最大轴向拉力设计值：NS=maxNS1.NSi=34.241kN 钢丝绳： 由于脚手架所使用的钢丝绳应采用荷载标准值按容许应力法进行设计计算 查(建筑施工计算手册江正荣 著 2001年7月第一版)表13-4、13-5、13-6得，钢丝绳破断拉力总和：Fg=112kN Fg= Fg/k=0.85112/9=10.578kNNS=26.685kN 绳夹数量： n=1.667Fg/(2T)=1.66710.578/(215.19