钢管扣件式悬挑脚手架强度计算书.doc

钢管扣件式悬挑脚手架强度计算书根据施工现场的使用要求，施工现场中使用14#槽钢及211mm钢丝绳构成的三角形受力体系来悬挑30m高度的钢管扣件式脚手架，现根据现行建筑行业标准JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范及施工现场的其他相关安全技术规范的规定，对该脚手架及悬挑三角形结构体系进行强度校核计算，以完善施工技术资料，并为保证施工安全提供依据。1、计算力学模型悬挑式钢管扣件脚手架的构造与几何尺寸见图1，每根立杆下设置一根14#槽钢悬挑梁211mm钢丝绳构成的受力体系。2、悬挑梁脚手架的钢管及承载体系的几何特性与强度2.1 483.5mm钢管（1）几何特性1）截面积：A=/4（D2-d2）=/4(482-142=489(mm2 (12转动惯量：I=/64（D4-d4）=/64(484-144=121900(mm4 (23）抗弯模量：W=I/（D/2）=121900（48/2）=5079(mm3 (34）回转半径：I=I/A=121900/489=15.79(mm (45计算长度：l0=kh (5式中：k-计算长度附加系数，取k=1.155;-考虑脚手架整体稳定性因素的单杆计算长度系数；当立杆横距为0.8m、连墙杆二步三跨布置时，可取=1.50;h-立杆步距，h=1800(mm;则得： Lc=kl0=1.155*1.50*1800=3119(mm6长细比：= Lc/I=3119/15.79=198 (67稳定系数：查表得=0.184(2钢材抗压强度设计值:=205(N/ mm2=205（MPa）22 14#槽钢（1）几何特性由建筑施工脚手架实用手册（建筑工业出版社）查得：1）截面积：A=1851（mm2）2）转动惯量：I=5637000（mm4）3）抗弯模量：W=80500（mm3）4）回转半径：I=55.2(mm(2钢材抗压强度设计值：=205(N/ mm2=205（MPa）23钢丝绳由起重机设计手册（机械工业出版社）查得，当钢丝绳的工作级别为重型M5，6*19-140-11型（11mm）钢丝绳的破断拉力为TP=61.3(KN，安全系数取为n=6，则该钢丝绳的许用拉力为：TP=TP/n=61300/6=10217(N (73强度计算31脚手架311立杆（1）计算荷载1）轴向压荷载根据JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范，组合风荷载时，架体立杆的计算荷载为：N=1.2(NG1K+NG2K+0.85*1.4NQK (8式中：NG1K-脚手架结构自重标准产生的轴向力：立杆：2h1=2*1.8*0.0384=0.1382(kN，大横杆：2l1=2*1.5*0.0384=0.1152(kN，小横杆：n(0.1+b+0.2 1=1*（0.1+0.8+0.2）*0.0384=0.042(kN，扣件：2+2（h/6*2+l/6*2）*0.015=2+2+(1.8*2/6+1.5*2/6*0.015=0.0765(kN，步数：H/h=30/1.8=17(步每纵距全高：NG1K0=0.3719*17=6.324(kN，每根立杆承载：NG1K=6.324/2=3.162(kN;NG2K-构配件自重标准值产生的轴向力：脚手板：n(b+0.2l2=17*(0.8+0.2*1.5*0.08=2.04(kN,小横杆及扣件：n(0.1+b+0.2 1+22=17*(0.1+0.8+0.2*0.0384+2*0.015=1.228(kN,护栏及扣件：n(3l1+32=17*3*(1.5*0.0384+0.015=3.703(kN挡脚板：3l3=3*1.5*0.08=0.36(kN剪刀撑：2hn1/6cos45+102=2*1.8*17*0.0384/6cos45+10*0.015=0.704(kN，密目安全网：H l4=30*1.5*0.003=0.135(kN,则全高一纵距构配件自重标准值产生的轴向力合计为：NG2K0=2.04+1.228+3.703+0.36+0.704+0.135=8.17(kN,每根立杆承受构配件自重标准值产生的轴向力为：NG2K=8.17/2=4.085(kN。NQK-施工荷载标准值产生的轴向力，根据现行脚手架规范，在建筑结构主体施工阶段，脚手架上的施工面荷载为2（kN/层）*3（层），在建筑外墙装潢施工阶段，脚手架上的施工面荷载为3（kN/层）*2（层），则：脚手架在投影面上的施工面荷载：qQ=6( kN/施工荷载标准值在立杆上产生的轴向力：NQK0=l(b+0.2 qQ=1.5*(0.8+0.2*6=6( kN每根立杆上承受的轴向力：NQK=9/2=4.5(kN组合风荷载时，架体每根立杆承受的计算轴向压荷载为：N=1.2*(3.162+4.085+0.85*1.4*4.5=14.051(kN2弯矩立杆截面上承受的弯矩由风荷载产生，根据JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范，风荷载产生的弯矩计算式为：MW=0.85*1.4Wklh2/10 (9式中：Wk-风荷载标准值，Wk =0.7zs w0z-风压高度变化系数，预计该脚手架在郊区50m高度上使用，则z=1.67；s-风荷载体型系数，当建筑物墙体已砌完，s=1.0,当建筑物为框架或开洞，s=1.3，-挡风系数，密目式安全网=0.4，取不利情况：s=1.3*0.4=0.52;w0-基本风压（kN/），据GB9建筑结构荷载规范附表D4，南京地区50年一遇的基本风压为w0=0.4（kN/）,风荷载标准值为：Wk =0.7*1.67*0.52*0.40=0.24（kN/）风荷载产生的弯距为：MW=0.85*1.4*0.24*1.5*1.82/10=0.138(kNm(2单肢抗压稳定性当架体单根立杆承受轴向压力N与弯距MW时，单肢抗压稳定性计算式为：N/A+MW/M （11）将以上计算结果代入式（11），得：14051/0.184*789+138000/5079=156.16+27.17=183(MPa=205(MPa，以上计算结果表明，架体底部单根立杆的单肢抗压稳定性满足。312架体搭设高度验算根据JGJ130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范，组合风荷载时，本脚手架架体可搭设高度计算式为：Hs=A-1.2 NG2K +0.85*1.4(NQK + MW /wA/1.2gkH (12式中：gk-每米立杆承受的结构自重标准值（KN/m），由上述标准可查得gk =0.1248（KN/m）；H-脚手架搭设高度限值，H= Hs /1+0.001 Hs (13则得：Hs=0.184*489*205-1.2*4085+0.85*1.4(4500+27.17*0.184*489/1.2*0.1248=18445-(4167+8267/0.1498=40126(mm=40.126(mH=40.126/1+0.001*40.126=30.578(m本脚手架实际搭设高度为H=30（m）H=30.578(m，符合上述安全技术规范的要求。313连墙体（1）连墙体的轴向力设计值Nl=Nlw+N0 (14式中：Nlw -风荷载产生的连墙件的轴向力设计值，NlW=1.4WKAW N单扣件=8（KN），不能用；Nl=5.443+5=10.443(KN N双扣件=10（KN），能用；则按2步3跨布置的连墙件应安装双扣件。32悬挑梁支撑结构321计算简图悬挑梁支撑结构的计算简图见图2。322计算荷载（1）立杆支撑点的计算荷载由前计算结果知，每根立杆支撑点的计算荷载为N=14.051(KN。（2）钢丝绳的拉力悬挑梁的计算力学模型可视为简支梁，见图3（a）。建筑物常规层高为2.83.6m，在图3（a）计算力学模型中，显然层高越小，钢丝绳的拉力越大，则取支高2.8m计算。由图3（a）知：=tg-1h/(a+b=tg-12.8/(0.3+0.8=68.55,MAi=0，1.1Tsin-0.3N-1.1N=0,T=（0.3+1.1）N/1.1sin=1.4*14051/1.1sin68.55=19829(N,Nxi=0，RAX-Tcos=0, RAX=Tcos=19829cos68.55=7251(N,NYi=0, RAY+T sin-2N=0,RAY=2N- T sin=2*14051-19829 sin68.55=9646(N。（3）结构内力1弯矩： MA=MC=0，MB=300 RAY=300*9646=2893800(Nmm；2剪力：QA= QB左=- RAY=-9646（N），QB右 = T sin-N=19829 sin68.55-14051=4406（N）= QC；3轴力：NAC=-RAX=-7251（N）；将以上结构内力计算结果绘制成内力图，见图3(b、(c、(d。3.2.3强度计算3.2.3.1钢丝绳的强度计算由前计算结果知，当采用双股钢丝绳，且安全系数取n=6时，其计算拉力为：T=19829(N 0 =2*10217=20433(N ，则钢丝绳使用安全。 （1）悬挑梁梁身的结构强度承受图3（a）的各种荷载时，悬挑梁梁身的强度计算式为：=（NAC/A+Mb/w）2+3(QB/A2=(-7251/1851+-2893800/805002+3*(-9646/18512=(1.979+35.9482+3*5.212=39(N/2=39(MPa=205(MPa，悬挑梁梁身的强度满足。为防止14#槽钢发生局部失稳，建议在B、C点槽钢开口处焊接厚度8，宽度100的立板封口。（2）支撑点A的焊缝的强度支撑点A采用50*50*5角钢横向焊接构成，角钢长度50（），中部焊接三角肋板，以防角钢受载变形，见图2。1）焊缝面积：A=2lhcos45=2*50*5 cos45=354(2,2）焊缝强度：= RAX/A=7251/354=21（N/2）Q=120(MPa，支撑点A焊缝强度满足。（3）钢丝绳下拉结点C的强度1）焊缝面积：钢丝绳下拉结点C采用一根48*3.5钢管立焊在槽钢底部构成，其焊缝面积为：A=2Dhcos45=2*48*4 cos45=853(2,2）焊缝强度：= T/A=19829/853=23（N/2）=23（MPa）Q=120(MPa，3）钢管强度：= T/A=19829/（2*489）=20（N/