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1、 8.计算书 8.1 依据规范 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011 建筑结构荷载规范GB50009-2012 钢结构设计规范GB50017-2003 建筑地基基础设计规范GB50007-2011 8.2 计算参数 钢管强度为 205.0 N/m，钢管强度折减系数取 1.00。单排脚手架，搭设高度 19.0 米，立杆采用单立管。立杆的纵距 1.50 米，立杆的横距 0.40 米，内排架距离结构 0.30 米，立杆的步距1.50 米。钢管类型为48.33.6，连墙件采用 3 步 3 跨，竖向间距 4.50 米，水平间距 4.50米。施工活荷载为 3.0kN/，同时考虑 2
2、层施工。脚手板采用木板，荷载为 0.35kN/，按照铺设 1 层计算。栏杆采用木板，荷载为 0.17kN/m，安全网荷载取 0.0100kN/。脚手板下大横杆在小横杆上面，且主结点间增加一根大横杆。基本风压 0.30kN/，高度变化系数 1.0000，体型系数 0.6000。地基承载力标准值 240kN/，基础底面扩展面积 0.250，地基承载力调整系数0.40。钢管惯性矩计算采用 I=(D4-d4)/64，抵抗距计算采用 W=(D4-d4)/32D。8.2.1 大横杆的计算 大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最
3、大弯矩和变形。8.2.1.1 均布荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.040kN/m 脚手板的荷载标准值 P2=0.3500.400/2=0.070kN/m 活荷载标准值 Q=3.0000.400/2=0.600kN/m 静荷载的计算值 q1=1.20.040+1.20.070=0.132kN/m 活荷载的计算值 q2=1.40.600=0.840kN/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)8.2.1.2 抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩 跨中最大弯矩计算公式如下:跨中最大弯矩为 M1=(0.080.132
4、+0.100.840)1.5002=0.213kN.m 支座最大弯矩计算公式如下:支座最大弯矩为 =-(0.100.132+0.1170.840)1.5002=-0.251kN.m 我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：=0.251106/5260.0=47.671N/m 大横杆的计算强度小于 205.0N/m,满足要求!8.2.1.3.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=0.040+0.070=0.110kN/m 活荷载标准值 q2=0.600kN/m 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 V=(0.677 0.110+0.990
5、 0.600)1500.04/(100 2.06 105 127100.0)=1.292mm 大横杆的最大挠度小于 1500.0/150 与 10mm,满足要求!8.2.2 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。8.2.2.1 荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.0401.500=0.060kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.3500.4001.500/2=0.105kN 活荷载标准值 Q=3.0000.4001.500/2=0.900kN 荷载的计算值 P=1.20.060+1
6、.20.105+1.40.900=1.457kN 小横杆计算简图 8.2.2.2 抗弯强度计算 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:集中荷载最大弯矩计算公式如下:M=(1.20.040)0.4002/8+1.4570.400/4=0.147kN.m=0.147106/5260.0=27.890N/m 小横杆的计算强度小于 205.0N/m,满足要求!8.2.2.3 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 均布荷载最大挠度计算公式如下:集中荷载最大挠度计算公式如下:小横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V
7、1=5.00.040400.004/(3842.060105127100.000)=0.001mm 集中荷载标准值 P=0.060+0.105+0.900=1.065kN 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度 V2=1064.550400.0400.0400.0/(482.06105127100.0)=0.054mm 最大挠度和 V=V1+V2=0.055mm 小横杆的最大挠度小于 400.0/150 与 10mm,满足要求!8.2.3 扣件抗滑力的计算: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(规范 5.2.5):R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取 8.0kN
8、；R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；8.2.3.1 荷载值计算 横杆的自重标准值 P1=0.0400.400=0.016kN 脚手板的荷载标准值 P2=0.3500.4001.500/2=0.105kN 活荷载标准值 Q=3.0000.4001.500/2=0.900kN 荷载的计算值 R=1.20.016+1.20.105+1.40.900=1.405kN 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取 8.0kN；双扣件在 20kN 的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取 12.0kN。8.2
9、.4 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 0.1570 NG1=0.15719.000=2.983kN(2)脚手板的自重标准值(kN/)；本例采用木脚手板，标准值为 0.35 NG2=0.35011.500(0.400+0.300)=0.368kN(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.17 NG3=0.1701.5001/2=0.128kN(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/)；0.010 NG4=0.0101.50019.000=
10、0.285kN 经计算得到，静荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.891kN。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=3.00021.5000.400/2=1.800kN 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压(kN/)，W0=0.300 Uz 风荷载高度变化系数，Uz=1.000 Us 风荷载体型系数：Us=0.600 经计算得到：Wk=0.3001.0000.600=0.180kN/。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N=1.2NG+0.91.4NQ 经过计算得到，底
11、部立杆的最大轴向压力：N=1.23.891+0.91.41.800=6.937kN 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 经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力：N=1.23.891+1.41.800=7.189kN 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 计算公式 MW=0.91.4Wklah2/10 其中 Wk 风荷载标准值(kN/)；la 立杆的纵距(m)；h 立杆的步距(m)。经过计算得到风荷载产生的弯矩：Mw=0.91.40.1801.5001.5001.500/10=0.077kN.m 8.2.5 立杆的稳定性计算:8.2.5.1 不考虑风荷载时,立杆
12、的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=7.189kN；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.59cm；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=2.000；l0计算长度(m),由公式 l0=kuh 确定，l0=1.1552.0001.500=3.465m；A 立杆净截面面积，A=5.060 cm2；W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.260cm3；由长细比，为 3465/16=218；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到 0.155；钢管立杆受压强度计算值(N/m3)；f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/m；经
13、计算得到:=7189/(0.16506)=91.854N/m；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 f,满足要求!8.2.5.2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=6.937kN；i 计算立杆的截面回转半径，i=1.59cm；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=2.000；l0计算长度(m),由公式 l0=kuh 确定，l0=1.1552.0001.500=3.465m；A 立杆净截面面积，A=5.060cm2；W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.260cm3；由长细比，为 3465/16=218；轴心受压立杆的稳定系
14、数,由长细比 l0/i 的结果查表得到 0.155；MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.077kN.m；钢管立杆受压强度计算值(N/m)；f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/m；经计算得到 =6937/(0.16506)+77000/5260=103.186N/m；考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 Nl，连墙件的设计计算满足强度设计要求!经过计算得到 Nf=303.873kN Nf2Nl，连墙件的设计计算满足稳定性设计要求!连墙件连接示意图 八、立杆的地基承载力计算:立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 pk fg 其中 pk 脚手架立杆基础底面处的平均压力标准值，pk=Nk/A=22.76(kPa)Nk 上部结构传至基础顶面的轴向力标准值 Nk=3.89+1.80=5.69kN A 基础底面面积()；A=0.25 fg 地基承载力设计值(kN/)；fg=96.00 地基承载力设计值应按下式计算 fg=kc fgk 其中 kc 脚手架地基承载力调整系数；kc=0.40 fgk 地基承载力标准值；fgk=240.00 地基承载力的计算满足要求!