外架力学性能计算书.doc

悬挑外架施工方案外架力学性能计算书悬挑架一、 总述：1、 情况概述：采用悬挂挑梁式外架，从建筑物二层结构板面（即一层顶）开始悬挑搭设。外架设高度12米，架顶距自然地坪最大高度15米。架体采用483.5钢管和直角扣件、对接扣件、旋转扣件搭设。双排外架架宽1m，纵距1.42.0米，步距1.5米，里排立杆距建筑边缘300。小横杆在里立杆内伸出200mm，离开墙面100mm。挑梁采用14b槽钢，内端固定在建筑物予埋环上，予埋环采用14圆钢制作。建筑物无外挑结构的部位，外架内立杆距建筑物墙面300，槽钢直接挑出；建筑物有外挑结构部位，外架内立杆距建筑物墙面900，外端采用钢丝绳拉到上层边梁上。布置形式如附图 ：作业层与底层满铺竹串片架板封闭，架外设密目安全网满封。2、 荷载传递：14槽钢悬挑支架是主要受力构件，立杆将外架荷载传至槽钢上，槽钢又将受力传给钢丝绳和U形拉环，最终传至建筑结构。采用483.5钢管和扣件等构成的脚手架，立杆大横杆和小横杆是主要受力杆件，剪力撑和连墙杆保证脚手架整体强度和稳定性，并且加强脚手架抵抗垂直和水平力作用的能力，其中连墙杆还要承受风荷载，扣件是脚手架组织整体的连接件和传力件。本外架需进行力学性能验算的项目有：立杆稳定性计算、连墙壁件的强度、稳定性和连接强度的计算、悬挑槽钢稳定性的计算。3、 材料自重：483.5钢管 3.84kg/m直角扣件 13.2N/个旋转扣件 14.5N/个对接扣件 18.4N/个木脚手板 0.35KN/m钢脚手板 0.3KN/m木挡脚板 0.14KN/m钢挡脚板 0.11KN/m安全网 0.015N/m4、 荷载：施工荷载3000N/m。西安地区基本风压：0.35 N/m二、 小横杆计算：外架最大跨距2米，立杆横距1.0米，相应小横杆最大间距1.0米，跨距1.0米。作业层小横杆跨距1.0米，内挑0.2米，在此作为计算依据。1、 脚手板自重在小横杆上产生的荷载:1.1 小横杆荷载分析：脚手板自重在小横杆上产生的荷载：qGK0.352.0/20.35 KN/mqGK脚手板自重标准值：0.35 KN/m小横杆上的荷载：qqGK+ q10.35+0.038=0.388 KN/mQ1脚手板自重标准值：0.35 KN/m1.2 脚手板自重产生的弯矩:A支座弯矩：M支q/40.20.388/40.20.004 KNm跨中弯矩：M中ql/8M支/20.3881/80.04/20.045 KNml小横杆计算跨度：1.0mq小横杆自重：0.038KN/ m1.3 脚手板自重产生的支座反力:小横里侧支座反力:P里（qGKq）（l0a）/（2l0）（0.350.038）1.2/（21）0.279 KN小横外侧支座反力:P外（qGKq）1.2P里（0.350.038）1.20.2790.187 KN2、 施工荷载在小横杆上产生的荷载：2.1 施工荷载标准值集中到小横杆上的荷载：qQK2.02.0/22.0 KN/mqqK施工荷载标准值：2.0 KN/m2.2 施工荷载标准值产生的弯矩:如下图受力组合下,小横杆受力分析。小横杆支座最大弯矩：MAqQKa/42.00.2/40.02 KNm小横杆跨中最大弯矩：M中1/8qQKl0MA0.1252.010.02/20.49 KNm2.3 施工荷载标准值产生的支座反力:小横里侧支座反力:P里qQK1.2/（21.0）2.01.2/（21）1.44 KN小横外侧支座反力:P外qQK1.2P里2.01.21.440.96 KN3、 小横杆抗弯强度验算：小横杆跨中设计弯矩值:M=1.2MGK1.4MGK =1.20.0451.40.5=0.758 KNm=785000N横向水平杆的抗弯强度：=M/W=785000/5080=154.5 N/W钢管截面模量：5.08钢管抗弯强度设计值205 N/，安全。4、 小横杆挠度验算：小横杆挠度：v5ql04/(384EI)=53.26611012/（3842.0610512.19104）1.693l0小横杆计算跨距：1.0m=1000q小横杆上累加荷载:q=1.2（0.350.038）1.42.03.266 KN/m3.266 N/E钢管弹性模量：2.06105 N/I钢管惯性矩：12.19412.191044钢管容许挠度：L/1501000/1506.710,v取6.7vv,安全。三、 大横杆计算：外架最大跨距2米。据小横杆受力分析，里侧大横杆受力较大，以此作为计算依据。根据规范规定，按三跨简支梁计算。支座处小横杆压力不影响弯矩计算结果，计算时不做考虑。1、 脚手板自重在大横杆上产生的荷载:大横杆受力情况如下图：PGK0.279 KN1.1 大横杆受力分析：脚手自重施加于大横杆上的荷载如下图：杆端： AB BA BC CB CD DC分配系数：0.4290.5710.5710.429固端力矩：00.1050.0700.0700.105 0放松B0 0.0150.020 0.010放松C0.013 0.0260.019 0放松B0 0.0060.007 0.004放松C0.0020.002 0杆端弯矩00.0840.0840.0840.084分配系数：结点B：mBA=SBA/（SBASBC）=31/（3141）=3/7=0.429 mBC=SBC/（SBASBC）=41/（3141）=4/7=0.571结点C：mCB=SCB/（SCBSCD）=41/（3141）=4/7=0.571 mCD=SBC/（SCBSCD）=31/（3141）=3/7=0.429固端力矩：MFAB= MFDC =0MFBA=MFCD =3pl/16=30.2792/16=0.105 KNmMFBC=MFCB =pl/8=0.2792/8=0.070 KNm跨中力矩：M中AB= M中BC= M中CD=Pl/4=0.2792/4=0.140 KNm1.2 脚手板自重产生的弯矩:支座处弯矩：A、D支座处弯矩为0B、C支座处弯矩为0.084 KNm。跨中弯矩：AB、CD跨：0.084/20.14=0.098 KNmBC跨：0.0840.14=0.056 KNm2、 施工荷载在大横杆上产生的荷载：2.1 大横杆施工荷载组合分析：由于施工荷载是活荷载，大横杆受力状态不稳定，对大横杆受力组合逐一分析，最终求出大横杆最不利受力组合，作为计算依据。大横杆受力状态共有以下四种：P=PGK1.44 KN2.2 组合一力学分析：力矩分配：杆端： AB BA BC CB CD DC分配系数：0.4290.5710.5710.429固端力矩：00.540000放松B0 0.2310.309 0.154放松C0.044 0.0880.066 0放松B0 0.0190.025 0.013放松C0.004 0.0070.006 0放松B 0.0020.002杆端弯矩00.2880.2880.0720.072分配系数：结点B：mBA=SBA/（SBASBC）=31/（3141）=3/7=0.429 mBC=SBC/（SBASBC）=41/（3141）=4/7=0.571结点C：mCB=SCB/（SCBSCD）=41/（3141）=4/7=0.571 mCD=SBC/（SCBSCD）=31/（3141）=3/7=0.429固端力矩：MFAB= MFDC =0MFBA=3Pl/16=31.442/16=0.54 KNmMFCD =0MFBC=MFCB =0跨中力矩：M中AB= M中BC= M中CD=Pl/4=1.442/4=0.72 KNm2.3 组合二力学分析：力矩分配：杆端： AB BA BC CB CD DC分配系数：0.4290.5710.5710.429固端力矩：00.360.3600放松B0 0.1540.206 0.103放松C0.132 0.2650.198 0放松B0 0.0570.075 0.038放松C0.011 0.0220.016 0放松B0 0.0050.006 0.003放松C0.0020.001杆端弯矩00.2160.2160.2150.2150分配系数：同上固端力矩：MFAB= MFDC =0MFBA=MFCD =0MFBC=MFCB =Pl/8=1.442/8=0.36 KNm跨中力矩：M中AB= M中CD=0M中BC=Pl/4=0.2792/4=0.72 KNm2.4 组合三力学分析：力矩分配：杆端： AB BA BC CB CD DC分配系数：0.4290.5710.5710.429固端力矩：00.540.360.3600放松B0 0.0770.105 0.051放松C-0.088 0.177-0.132 0放松B0 +0.038+0.050 +0.025放松C-0.007 -0.014-0.011 0放松B0 +0.003+0.004杆端弯矩00.504-0.5040.143-0.1430分配系数：同上固端力矩：MFAB= MFDC =0MFBA=3Pl/16=31.442/16=0.54 KNmMFBC=MFCB =Pl/8=1.442/8=0.36 KNmMFCD =0跨中力矩：M中AB= M中BC= Pl/4=1.442/4=0.720 KNmM中CD=02.5 组合四力学分析：力矩分配：杆端： AB BA BC CB CD DC分配系数：0.4290.5710.5710.429固端力矩：00.540.360.36 0.54 0放松B0 0.0770.105 0.051放松C+0.066 +0.132+0.099 0放松B0 -0.028-0.038 -0.019放松C+0.005 +0.011+0.008 0放松B -0.002-0.003杆端弯矩00.433-0.4330.433-0.4330分配系数：同上固端力矩：MFAB= MFDC =0MFBA=MFCD =3Pl/16=31.442/16=0.54 KNmMFBC=MFCB =Pl/8=1.442/8=0.36 KNm跨中力矩：M中AB= M中BC= M中CD=Pl/4=1.442/4=0.72 KNm2.6 各部位最不利荷载弯矩值:支座处弯矩：A、D支座处弯矩为0B、C支座处弯矩为0.504KNm。跨中弯矩：AB、CD跨：0.288/2-0.72=-0.576 KNmBC跨：0.216-0.72=0.504 KNm3、 大横杆抗弯强度验算：大横杆跨中设计弯矩值:A、D支座：0B、C支座：M=1.2MGK1.4MGK =1.20.0841.40.504=0.773 KNmAB、CD跨中：M=1.2MGK1.4MGK =1.20.0981.40.576=0.924 KNmBC跨中：M=1.2MGK1.4MGK =1.20.0561.40.504=0.758 KNm横向水平杆的抗弯强度：大横杆最大弯矩为：0.924 KNm=924000N=M/W=924000/5080=181.9 N/W钢管截面模量：5.085080钢管抗弯强度设计值205 N/，安全。4、 大横杆挠度验算：大横杆挠度：v5ql04/(384EI)=53.26611012/（3842.0610512.19104）1.693l0小横杆计算跨距：1.0m=1000q小横杆上累加荷载:q=1.2（0.350.038）1.42.03.266 KN/m3.266 N/E钢管弹性模量：2.06105 N/I钢管惯性矩：12.19412.191044钢管容许挠度：L/1502000/15013.310,v取10vv,安全。四、 立杆计算：北侧外架高度最高（共搭设三层）,搭设最高高度12米，最大跨度2.0米，底层立杆受力最大，以此作为计算依据。1、 立杆受力：1.1 脚手架结构自重产生的轴向力：NG1KHgk120.13941.673 KNH架子最高搭设高度：12 mgk每米立杆承受的结构自重标准值：0.1394 KN1.2 构配件自重标准值产生的轴向力：NG2K0.351.22.0/20.142.00.7 KN1.3 施工荷载产生的轴向力：NQK32.01.2/23.6 KN1.4 立杆根部的轴向力：N1.2（NG1KNG2K）1.4NQK1.2（1.6730.7）1.43.68.31 KN8310N2、 立杆稳定性验算：2.1 轴心受压构件的稳定系数：立杆的计算长度：l0kmh1.1551.501.52.60 m260k计算长度附加系数：1.155 m考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数：1.5h立杆步距长细比：l0/i260/1.58165i载面回转达半径：1.58 查得Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数：0.2592.2 立杆稳定性验算：N/（A）8310/（0.259489）65.6 N/Q235钢抗压强度设计值205 N/，N/（A），安全。五、 悬殊挑支架承载力计算：根据荷载情况，先取受力较大的两个支架进行验算。如附图所示：1、 1#支架力学验算：1.1 里侧立杆压力：结构自重产生的压力：NG1K1.673 KN脚手板自重产生的压力：0.27922=1.116 KN（每跨两根小横杆,两层脚手板）施工荷载产生的压力:1.4422=5.76 KN里侧立杆压力P里1.2（1.637+1.116）+1.45.7611.368 KN1.2 外侧立杆压力：踢脚板自重产生的压力：0.140.24=0.224 KN栏杆自重产生的压力：0.0382.02=0.304 KN安全网自重产生的压力:0.015212=0.36N=0.0004 KN施工荷载产生的压力:0.9622=3.92 KN外侧立杆压力P外1.2（1.637+0.748+0.224+0.304+0.0004）+1.43.928.984 KN1.3 支架力学计算：按仅依靠钢丝绳拉力支承架子荷载考虑。钢丝绳子拉力：N（11.3681.26+8.9842.67）/（2.671.1/2.211/2）19.397 KN2、 2#支架力学验算：P1P2P3为里杆：P1= P2= P3=11.368 KNP4为外立杆：P4=8.984 KN钢丝绳子拉力：N（11.3681.0+11.3