*********************************************工程 脚手架工程施工方案
工荷载的传递路线是:脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆,如图:
横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算,小横杆在大横杆的上面。 (A)抗弯强度计算
1、作用横向水平杆线荷载标准值: qk=(QK+QP1)×S=(2+0.35)×0.75=1.76 kN/m 2、作用横向水平杆线荷载设计值:
q=1.4×QK×S+1.2×QP1×S=1.4×2×0.75+1.2×0.35×0.75=2.415 kN/m
3、考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置(验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载,但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载),最大弯矩: Mmax=
qlb2
= 8
2.415×0.92
8
= 0.245kN·m
4、钢管载面模量W=4.49cm3
5、Q235钢抗弯强度设计值,f=205N/mm2 6、计算抗弯强度 σ=
Mmax
= W
0.245×106 4.49×103
= 54.57N/mm2
〈 205N/mm2
7、结论:满足要求 (B)变形计算
1、钢材弹性模量: E=2.06×105N/mm2 2、钢管惯性矩I=10.78cm4
3、容许挠度:得[ν]=l/150与10mm 4、验算挠度
5qklb4 5×1.76×9004
ν= = = 0.7mm 〈
384EI 384×2.06×105×10.78×104 5、结论:满足要求
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900
150
=6与10mm
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(三)、纵向水平杆(大横杆)验算
纵向水平杆按三跨连续梁计算,如下图:
(A)抗弯强度计算
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 F= 0.5qlb(1+
a1 2
) =0.5×2.415×0.9(1+ lb
0.15 0.9
)2 =1.48kN
最大弯矩Mmax=0.175Fla=0.175×1.48×1.5=0.39kN·m,抗弯强度计算如下: Mmax σ= = W
0.39×106
=86.86N/mm2 〈f=205N/mm2 3
4.49×10
结论:满足要求 (B)挠度计算
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值 Fk=0.5qklb(1+ 挠度计算: 1.146Fkl3 a
v=
100EI
结论:满足要求
= 1.146×1.08×103×15003 100×2.06×105×10.78×104
=1.88mm〈10mm
a1 20.15 2
)=0.5×1.76×0.9(1+ ) =1.08kN lb 0.9
(四)、扣件抗滑承载力验算
水平杆与立杆连接方式采用单扣件,抗滑承载力Rc= 8kN。
纵向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值=1.48×2.15=3.18kN〈Rc=8kN
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结论:扣件抗滑承载力满足要求
(五)、立杆的稳定性计算
1、分析立杆稳定性计算部位
组合风荷载时,由下式计算立杆稳定性 N Mw
+ ≤f ?A W
N——计算立杆段的轴向力设计值;A——立杆的截面面积;
?——轴心受压构件的稳定系数, W——截面模量;f——钢管的抗压强度设计值; Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩; Mw=0.9×1.4Mwk=
0.9×1.4ωklah2
10
其中,风荷载标准值ωk=μz·μs·ω0,
将N=1.2(NG1k+NG2k)+0.9×1.4∑NQk代入上式化简为: 1.2Hgk
+
?A
10W
0.9×1.4×μz·μs·ω0lah2
+
?A 1.2NG2k
+
?A 0.9×1.4∑NQk
≤f
H——脚手架高度;gk——每米立杆承受的结构自重标准值;la——立杆纵距;h——步距;
μz——风压高度变化系数;μs——风荷载体型系数; ω0——基本风压,取***市10年一遇值,ω0=0.2kN/m2 NG1k——脚手架立杆承受的结构自重标准值产生的轴向力;
NG2k——构配件自重标准值产生的轴向力; ∑NQk——施工荷载标准值产生的轴向力总和;
脚手架结构自重产生的轴压应力 σg=
1.2Hsgk ?A
0.9×1.4×μzμsω0lah2
10W
风荷载产生的弯曲压应力: σw=
构配件(安全网除外,但其自重不大)自重荷载、施工荷载作用位置相对不变,其值不随高度变化而变化。风荷载随脚手架高度增大而增大,脚手架结构自重随脚手架高度降低
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而增加(计算中应考虑的架高范围增大),因此,取σ=σg +σW最大时作用部位验算立杆稳定性。
2、计算风荷载产生的弯曲压应力σw 风荷载体型系数μs=1.3?=1.3×0.8=1.04 σw=
0.9×1.4×μz×1.04×0.2×1.5×1.82×106
10×4.49×103
=28.4μz
地面粗糙度C类 有密集建筑群的城市市区。 3、计算脚手架结构自重产生的轴压应力σg 首先计算长细比λ: λ=
l0 i
l0——计算长度,l0=kμh;i——截面回转半径;k——计算长度附加系数,其值取1.155; μ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,应按规范表5.2.8采用; h—步距;
立杆横距lb=0.9m,连墙件布置二步三跨,查规范表5.2.8得μ=1.5,h=1.8m λ=
kμh
= i
1.155×1.5×180.0
1.59
=196
根据λ的值,查规范得轴心受压构件的稳定系数?=0.188。 立杆纵距la=1.5m,查规范附录A表A-1得gk=0.1086kN/m σg =
1.2Hsgk
=
?A
1.2Hs×0.1086×103 0.188×424.00
=1.63HsN/mm2
4、求σ=σw +σg 列表如下:
高度(m) μz σw =28.4μz 2(N/mm) 对应风荷载作用计算段高度取值Hg(m) σg=1.63Hs 2(N/mm) σ=σw +σg 2(N/mm) 5 0.65 18.46 18.74 15.6 10 25.43 16.30 43.89 35.04 15.6 0.66 分析说明:脚手架顶端风荷载产生弯曲压应力相对底部较大,但此处脚手架结构自重产生的轴压应力很小,σw +σg相对较小,脚手架底部风荷载产生的弯曲压应力虽较小,但脚手架自重产生的轴压应力接近最大σ=σw +σg最大,因此脚手架立杆稳定性验算部位取底部。
5、验算长细比
由规范5.2.8式,且K=1,得
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