腳手架計算書最開始的荷載傳遞求分析指導

時間 2021-08-30 09:17:02

1樓:匿名使用者

先算恆載;2腳手板、懸挑於結構邊上這一部分腳手板等受力;2算得):立杆、大橫杆、恆疊加乘以分項係數);2算(因為是分內外排的),活載就好算了按照規範《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》或《建築施工工具式腳手架安全技術規範》取活荷載值、腳手板按照力學中簡支樑的支座反力求出分別作用於內排和外排的重量。最後將求出的標準值乘以活、恆的分項係數得出設計值(這是活、小橫杆按147、防護竹笆等都是外排架體受力的,二內排主要是147,當然還有其他的就看你們在搭設時所用的東西了,因為剪刀撐計算書都是在分內外排分別計算的、防護網,然後求出分別在內外排的值(和腳手板一樣的演算法),最好按照規範的計算項進行計算、踢腳板,這樣就可以按照規範進行驗算了。

荷載計算:

(1)垂直荷載的傳遞路線:

施工荷載→鋼腳手板→小橫杆→大橫杆→通過扣件抗剪→立杆簡易桁架→懸挑工字鋼。

(2)荷載取值:

① 結構施工用腳手架施工活荷載標準值取為:qk=3.0kn/m2。

② 作用於外架的風荷載標準值:(見高層建築施工手冊公式4-4-1)

ω = 0.75β2μzμstwω0

其中,ω0——基本風壓值,取0.50kn/m2

β2——風振係數,取1.0。

μz——風壓高度變化係數,取1.72。

μstw——風壓體型係數,查表得0.2496。

∴ ω = 0.75×1×1.72×0.2496×0.5 = 0.161(kn/m2)

③ 恆載

鋼腳手板自重245 n/ m2

鋼管自重3.82 kg/m

扣件自重9.8 n/個

(3)荷載分項係數的選擇:

永久荷載的分項係數,採用1.20。

可變荷載的分項係數,採用1.40。

腳手架驗算。

① 小橫杆驗算:

小橫杆受力按簡支樑計算,其上承受施工荷載,鋼腳手板荷載,小橫杆自重。同時,由懸挑架設計可知小橫杆間距500。則荷載組合值為:

q = 1.2×(3.82×9.8×10-3+0.245×0.5)+1.4×3.0×0.5 = 2.36 kn/m

跨中彎矩為:m = —— ql2 = ——×2.36×1.052 = 0.33knm

m 0.33×106

小橫杆受彎應力為:б= — = ———— =64.96 n/mm2 <[б]=205n/mm2

w 5.08×103

符合要求。

1 1其支座反力為:n = —— ql = ——×2.36×1.2 = 1.42kn

2 2② 大橫杆驗算:

大橫杆受力按三跨連續樑考慮,其上承受小橫杆傳來壓力及自重。且大橫杆間距為1.5m。

由小橫杆傳來壓力產生的最大彎矩為:

m1 = 0.311×n×1.5 = 0.311×1.42×1.5 = 0.662knm

由大橫杆自重產生的最大彎矩為:

m2 = 0.117ql2 = 0.117×3.82×10-3 ×1.502 = 0.001knm

m1+ m2 (0.662+0001)×106

則:б= ——— = ————————— = 130.52 n/mm2 <[б]=205n/mm2

w 5.08×103

符合要求。

③ 立杆驗算:

立杆設計由穩定計算控制,腳手架的穩定計算必須計算其結構的整體穩定及單杆的區域性穩定。

計算腳手架的整體穩定及單杆區域性穩定時,其強度設計值應乘以相應的調整係數khka,其中kh為與腳手架的高度有關的調整係數,取

1 1kh = ——— = ———— = 0.781;

1+ h 1+ 28

—— ——

100 100

ka為與立杆截面有關的調整係數,當腳手架內、外排立杆均採用單根鋼管時,取ka = 0.85。

a. 整體穩定驗算:

腳手架的整體穩定按軸心受力格構成壓桿計算,當考慮風荷載時,需滿足如下公式的要求:

n m—— = ——— ≤ kakh[б]

ψa ba

其中,n——格構式壓桿的軸心壓力。由立杆縱距1.5m;外架步距1.

8m,查《高層建築施工手冊》表4—4—4得腳手架自重產生的軸力ngk1=0.442kn。由立杆橫距1.

02m;立杆縱距1.5m;腳手架鋪設層數六層,查《高層建築施工手冊》表4—4—5得腳手架附件及物品重產生的軸力ngk2=4.185kn。

由立杆橫距1.02m;立杆縱距1.5m;均佈施工荷載3.

0kn/m2,查《高層建築施工手冊》表4—4—6得一個縱距內的腳手架施工、荷載標準值產生的軸力nqk=6.30×2=12.60kn。

則:n=1.2(n1ngk1+ ngk2)+ 1.

4nqk

28 =1.2 × 〔—— × 0.442 + 4.185 〕+ 1.4×12.60 = 30.93kn

1.8m——風荷載作用對格構成壓桿產生的彎矩,為:

qh12 0.161×1.82

m = ——— = ————— = 0.065knm

8 8ψ——格構壓桿的整體穩定係數,由換算長細比

λcx=μλx=25×10.28=257,查《高層建築施工手冊》表4—4—7得

ψ=0.242。

n m 30.93×103 0.065×106

則: —— + —— = ———————— + ————————

ψa ba 0.242×4.89×2×102 1050×4.89×2×102

= 130.68 + 0.0633 = 130.74n/mm2

< kakh[б] = 0.781×0.85×205 = 136.13n/mm2

符合要求。

b. 單杆區域性穩定驗算:

雙排腳手架單杆區域性穩定需滿足如下公式要求:

n1 —— +бm ≤ kakh[б]

ψ1a1

n 其中, n1——單根立杆的軸心壓力,取n1=—— = 15.46kn。

2 ψ1——立杆穩定係數,由λ1= h/i = 180/15 = 120,查《高層建築施工手冊》表4—4—7得ψ1 = 0.452。

бm ——操作層處水平杆對立杆偏心傳力產生的附加應力。當施荷載取3000n/m2時,取бm = 55 n/mm2

n1 15.46×103

—— +бm = ———————— + 55

ψ1a1 0.452×4.89×102

=124.95 n/mm2 < kakh[б] = 135.92 n/mm2

符合要求。

④ 連牆點抗風強度驗算:

風荷載對每個連牆點產生的拉力或壓力

nt = 1.4h1l1ω = 1.4 × 2.8 × 6.0 × 0.161 = 3.79 kn

單個扣件連結的抗壓或抗拉設計承載力為6kn/個,符合要求。

⑤ 高度驗算:

由懸挑工字鋼上的每段腳手架最大搭設高度,按《高層建築施工手冊》公式4—4—11計算:

h hmax ≤ ————

1+ h

—— 100

kaψaf-1.30(1.2ngk2+1.4nqk)

其中,h = —————————————•h

1.2ngk1

0.85×48.491-1.3(1.2×4.185+1.4×12.60)

= ———————————————————•1.8 = 39.91

1.2 × 0.442

ψaf由《高層建築施工手冊》表4—4—10查得為ψaf = 48.491。

h 39.91

則:最大允許搭設高度hmax = ——— = ————— = 28.50 m >28 m

1+ h 1+ 39.91

—— ———

100 100

符合要求。

⑥ 分段卸荷措施:

分段解除安裝措施採用斜拉鋼絲繩的方法,起步架解除安裝一次,每隔五層解除安裝一次,解除安裝高度為2.8×5=14.0m,符合搭設高度要求。下面驗算鋼絲繩的強度要求。

a.所卸荷載,應考慮架子的全部荷載由解除安裝點承受,本工程的每個縱距,共有4個斜拉點,每個吊點所承受荷載p1為:

n 30.93

p1= —— × kx = ——— × 1.5 = 11.60 kn

4 4式中kx 為荷載不均勻係數,取為1.5。

b.計算簡圖確定,鋼絲繩內力計算。

計算簡圖如下圖所示

2.82+ 1.352

則:tao= p1 × —————— = 1.11p1 = 12.88 kn

2.81.35

tab = - p1 × ———— = - 0.48p1 = - 5.57 kn

2.82.82+ 0.32

tbo= p1 × —————— = 1.006p1 = 11.67 kn

2.80.30

tbc = -〔p1 × ——— + tab 〕= - 6.81 kn

2.8c. 驗算鋼絲繩抗拉強度:

由上計算可知,鋼絲繩的計算拉力取為:px = 12.88 kn

考慮鋼絲繩受力不均勻的鋼絲破斷拉力換算係數,從《高層建築施工手冊》表4—4—13查得,為α= 0.85。

取鋼絲繩使用的安全係數,查《高層建築施工手冊》表4—4—24得

k= 8。採用6×19,繩芯1鋼絲繩。

kpx 8×12.88

pg= —— = ————— = 121.22 kn

α 0.85

選用φ15.5,pg = 125.0 kn > 121.22 kn。

選擇與鋼絲繩配套使用的卡環,號碼為2.7號,安全荷重為27 kn > 12.88 kn , 符合要求。

d. 計算工程結構上的預埋吊環:

根據《砼結構設計規範》規定,吊環採用一級鋼製作,吊環埋入深度不應小於30d,並應焊接或綁紮鉤住結構主筋,每個吊環可按兩個截面計算。

則:吊環鋼筋截面積

2px 12.88×2

ag= ——— = ———— × 1000 = 61.33 mm2

2×210 420

選用3φ8,ag = 151 mm2 > 61.33 mm2。

符合要求。

e. 驗算吊點處扣件抗滑承載能力:

吊點處水平方向分力最大值tbc = 6.81 kn,垂直方向分力最值為11.60kn, 都只需兩個扣件即可滿足要求,搭設的外架在吊點處已有兩個扣件,符合要求。

5、腳手架承重結構計算:

①由於本工程為剪力牆結構,結構上不允許將工字鋼穿設在結構暗柱上,導致工字鋼間距不均勻,為了便於調節立杆間距保持外架美觀,則採用製作簡易鋼管桁架落在工字鋼上的辦法。(詳見方案)

由此,需驗算鋼管桁架的承受能力。

考慮最不利情況,計算簡圖如下:f = 15.46kn。

由此計算而得的杆件內力及工字鋼反力如下圖所示:

由此,需計算壓桿的穩定設計荷載。

考慮由於施工原因,對杆件會形成初偏心30mm,形成壓彎受力杆,鋼管受力按壓彎失穩計算。其設計荷載應滿足下列要求:

n βmmx

—— + ———————— ≤ [б]m

n ψa wx〔1-0.8——〕

nex1 1兩端鉸支,l0= ——l = —— × 0.92+0.752 = 0.59 m ,

2 2l0 590

則λ= —— = —— = 37.34 ,

i 15.8

查鋼結構設計規範得:ψ = 0.948。

等效彎矩係數取:βmx = 1.0。

截面塑性發展係數數:γx = 1.15。

π2×2.06×105×4.89×102

尤拉臨界力:nex =π2ea/λ2 = ——————————— = 713.60kn。

37.342

則有:n 1.0×30×n

——————— + ——————————————— = 205。

n 0.929×4.89×102 1.15×5.08×103〔1-0.8× ———〕

713060

解得荷載設計值為:n = 28.11 kn

符合要求。

②承重工字鋼驗算:

計算模型

不考慮工字鋼的自重荷載,僅考慮外架傳遞荷載,簡化模型如上圖:

僅考慮工字鋼的自重荷載,簡化模型如下圖:

荷載計算

由以上計算可知:f1 = f2= 15.46kn

1.2×24.14×9.8

工字鋼自重荷載q = ——————— = 0.284 kn/m

1000

b.內力計算:

a點是彎矩、剪力最不利用點。

不考慮工字鋼自重荷載,考慮外加傳遞荷載。

ma架 = f1 × l1 + f2 × l2 = 15.46×1.36 + 15.46×0.3 =25.51 knm

qa架 = f1 + f2 = 15.46 + 15.46 = 30.92 kw

僅考慮工字鋼自重荷載。

1 1ma工 = — ql2 = — × 0.284×1.42 = 0.278 knm

2 2qa工 = ql = 0.284×1.4 = 0.40 kn

綜合考慮。

ma = ma架+ ma工 = 25.51+0.278 = 25.79 knm

q = qa架+ qa工 = 30.92+0.4 = 31.32 kn

強度驗算。

ma 25.79×102

б= —— = ————— = 139.09 n/mm2 < [б] m = 215 n/mm2

wx 185.4×103

qa•sx 31.32×103 ×106.5×103

τ= ——— = ————————— = 30.75 n/mm2 < [б] v = 125 n/mm2

ixtw 1669×104×6.5

滿足要求。

d.錨固抗拔筋驗算:

由以上計算可知,f1 = f2= 15.46kn,q = 0.284 kn/m,則錨固點的抗拔力為:

1.42 1.52

f1×(1.05+0.3)+ f2 × 0.3 + q×—— - q × ——

2 2fb= ————————————————————————— = 16.88 kn

1.5同時,此抗拔筋按錨固拉環考慮,拉應力不應大於50n/mm2,則抗拔筋截面積為:

fb 16.98×103

ag= ——— = ————— = 169.80 mm2 ,符合要求。

2×50 2×50

採用φ25鋼筋,ag = 490.9 mm2 >169.80 mm2 符合要求。

腳手架腳手架(scaffold) 指施工現場為工人操作並解決垂直和水平運輸而搭設的各種支架。建築界的通用術語,指建築工地上用在外牆、內部裝修或層高較高無法直接施工的地方。主要為了施工人員上下幹活或外圍安全網圍護及高空安裝構件等,說白了就是搭架子,腳手架製作材料通常有:

竹、木、鋼管或合成材料等。有些工程也用腳手架當模板使用,此外在廣告業、市政、交通路橋、礦山等部門也廣泛被使用。

中國現在使用的用鋼管材料製作的腳手架有扣件式鋼管腳手架、碗扣式鋼管腳手架、承插式鋼管腳手架、門式腳手架,還有各式各樣的裡腳手架、掛挑腳手架以及其它鋼管材料腳手架。從其材料和構造情況來著手,並可將其大致劃分如下:

按杆件的材料劃分

1)單一規格鋼管的腳手架。它只使用一種規格的鋼管,如扣件式鋼管腳手架,只使用ф48.3×3.5的電焊鋼管。

2)多種規格鋼管組合的腳手架。它由兩種以上的不同規格的鋼管構成,如門式腳手架。

3)以鋼管為主的腳手架。即以鋼管為主,並輔以其它型鋼杆件所構成的腳手架,如設有槽鋼頂託或底座的裡腳手架,有連線鋼板的挑腳手架等。碗扣式鋼管腳手架當採用鋼管橫杆時,為“單一鋼管的腳手架”;當採用型鋼搭邊橫杆時,為“以鋼管為主的腳手架”

按橫杆與立杆之間的傳遞垂直力的方式劃分

1)靠接觸面摩擦作用傳力。即靠節點處的接觸面壓緊後的摩擦反力來支承橫杆荷載並將其傳給立杆,如扣件的作用,通過上緊螺栓的正壓力產生摩擦力;

2)靠焊縫傳力。大多數橫杆與立杆的承插聯結就是採用這種方式,門架也屬於這種方式;

3)直接承壓傳力。這種方式多見於橫杆擱置在立杆頂端的裡腳手架;

4)靠銷杆抗剪傳力。即用銷杆穿過橫杆的立式聯結板和立杆的孔洞實現聯結、銷杆雙面受剪力作用。這種方法在橫杆和立杆的聯結中已不多見。

此外,在立杆與立杆的聯結中,也有3種傳力方式:

1)承插對接的支承傳力。即上下立杆對接,採用連線棒或承插管來確保對接的良好狀態;

2)銷杆連線的銷杆抗剪傳力;

3)螺扣連線的齧合傳力。即內管的外螺紋與外(套)管的內螺紋齧合傳力。其中後兩種傳力方式多用於調節高度要求的立杆連線中。

按連結部件的固著方式和裝設位置劃分

1)定距連線:即聯結焊件在杆件上的定距設定,杆件長度定型,聯結點間距定型;

2)不定距連結:即聯結件為單設件,通過上緊螺栓可夾持在杆件的任何部位上。

按工人固定結點的作業方式劃分

1)插入打緊;

2)擰緊螺栓。

主要特點

不同型別的工程施工選用不同用途的腳手架和模板支架。目前,橋樑支撐架使用碗扣腳手架的居多,也有使用門式腳手架的。主體結構施工落地腳手架使用扣件腳手架的居多,腳手架立杆的縱距一般為1.

2~1.8m;橫距一般為0.9~1.5m。

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