沈阳扣件式钢管脚手架的计算书
垂直荷载的传递路线:
施工动、静荷载→脚手板→小横杆→大横杆→立杆→垫木→基础(地面)
沈阳扣件式钢管脚手架的设置:立杆横距b=1.05m,L=1.5m,立杆距外墙距离b1=0.35m
脚手架步距h=1.80m,铺设竹手板3层。
脚手架与建筑主体结构连接点的布置、其竖向间距为
H1=2h=2×1.80=3.60m,水平距离L1=3L=3×1.50=4.50m,钢管Φ48×3.5mm,根据规范施工荷载QK=3.0KN/m2
验算依据,《建筑安全技术手册》及其附表、公式
1)小横杆验算:小横杆受力按简支梁计算。
强度验算
a、首先计算小横杆上所受弯矩
M=1.2MGX+1.4ΣMQK=1.2(GK·C+gk).C2/8+1.4KQ·QM· C3
GK——脚手板自重取值0.35KN/m2,栏杆、木脚手板挡板0.14 KN/m
C——小横杆间距
gk——钢管单位长度承重结构自重标准值,gk=0.1248KN/m,
KQ——施工活荷载不均匀分布系数,KQ=1.2
QM——施工荷载标准值QK=2KN/m2
b、抗弯强度验算
δ=M/W≤f
W——截面模量,Φ48×3.5钢管时W=5.08cm3,
f——钢材抗弯强度设计值,f=205N/mm2
1、小横杆跨中最大弯矩
Mnax=1.2MGK+1.4MQK
恒荷弯矩M=(0.35×1.05+0.1248+0.14) ×1.052/8=0.0871KN·m
活荷弯矩M=(1.2×2×1.053)/8=0.3473KN·m
Mnax=1.2×0.0871+1.4×0.3473=0.591KN·m
δ=Mnax/Wn=0.591/5.08×10-6=0.1163×106KN/m2<f (可)
大横杆恒荷弯矩M=0.1×0.14×1.0×1.52=0.0315KN·m
活荷弯矩M=0.117×3/2×1.0×1.52=0.395KN·m
Mnax=1.2×0.0315+1.4×0.395=0.591KN·m
δ=Mnax/Wn=0.591/5.08×10-6=0.116×106KN·m<f
故大、小横杆满足要求。
2、立柱验算
(1)强度δ=N/A≤f
N为轴心力
A为毛截面面积
脚手架步数(35-2)÷1.8+1=19.5步
脚手架自重193×1.8×1.4=486.4N/m
可复荷载(100N/m+60N/m)×1.2=192N/m
施工荷载3000×1.0×1.2=3600N/m
操作层(二步同时施工)荷载为:
(486.4+192+3600)×2=8556N/m
非操作层(20-2=18步)荷载为
(192+486)×18=12204N/m
每根立柱的荷载为:
N=(8556+12204)×1.5/2=15570N
δ、N/A=15570/1808=8.6N/mm2<f
立柱荷载满足设计要求。
挠度验算:
W=1.165qL2/100EI≤1/150
E——钢管的弹性模量,取值2.1。
I——钢管的截面惯性矩,取值12.19cm。
1、小横杆的验算:
W=1.165×(0.14+3)×1.02×1.5/100×12.19×2.1
=0.0021<1/150
2、大横杆的验算:
W=1.165×(0.14+3)×1.0×1.52/100×12.19×2.1
=0.0032<1/150
挠度满足要求。
稳定性验算:
因为高层脚手架,考虑风荷载。
立杆的稳定性,考虑脚手架局部稳定的设计荷载的计算如下:
A=4.89×102mm2
i=15.78mm
L0=Wl=0.945×1800=1701mm
λ=L0/I=1701/15.78=107.8
δ=π2E/λ2=3.14162×2.1×105/107.82=176.71N/mm2
η=0.3(L0/100i)2=0.3×(1701/100×15.78)2=0.39
fy=170N/mm2则允许设计荷载为:
N=A/K2{fy+(1+η)δ/2-[(fy+<1+η>δ/2)2-fyδ]-1/2}
=4.89×102/2×{(170+1.39×176.71)/2}-{[(170+1.39×176.71)/2]2-170×176.71}-1/2=291440N>每根立柱的最大轴力(15570N)
满足要求。