落地架计算书

wjmlq2002 · 发表于 2006-4-8 20:03:10

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 工程名称：天台中央花园二期工程；结构类型：框架；建筑高度：59.00m；标准层层高：2.90m ； 总建筑面积：51686.00m2；总工期：540天；施工单位：浙江实事建筑工程有限公司；
 钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范。 一、参数信息:
 1.脚手架参数 搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.50米，立杆的横距为1.05米，立杆的步距为1.80 米； 计算的脚手架为双排脚手架搭设高度为 25.0 米，立杆采用单立管； 内排架距离墙长度为0.30米； 大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 3； 立杆总数为 230； 采用的钢管类型为 Φ48×3.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；扣件抗滑承载力系数为 0.80； 连墙件采用两步三跨，竖向间距 3.60 米，水平间距4.50 米，采用扣件连接； 连墙件连接方式为双扣件；
 2.活荷载参数 施工荷载均布参数(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架； 同时施工层数:2；
 3.风荷载参数 浙江省杭州市地区，基本风压为0.45，风荷载高度变化系数μz为0.84，风荷载体型系数μs为0.65； 考虑风荷载；
 4.静荷载参数 每米立杆数承受的结构自重标准(kN/m2):0.1248； 脚手板自重标准值(kN/m2 ):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m2):0.110； 安全设施与安全网(kN/m2 ):0.005；脚手板铺设层数:4； 脚手板类别:竹串片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆冲压钢；
 5.地基参数 地基土类型:碎石土；地基承载力标准值(kN/m2):500.00； 基础底面扩展面积(m2):0.09；基础降低系数:0.40。
 
 
 二、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大弯矩和变形。
 1.均布荷载值计算 大横杆的自重标准值

1=0.038 kN/m ； 脚手板的荷载标准值:P2=0.350×1.050/(3+1)=0.092 kN/m ； 活荷载标准值: Q=3.000×1.050/(3+1)=0.788 kN/m； 静荷载的计算值: q1=1.2×0.038+1.2×0.092=0.156 kN/m； 活荷载的计算值: q2=1.4×0.788=1.103 kN/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)
 2.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 跨中最大弯距计算公式如下: 跨中最大弯距为M1max=0.08×0.156×1.5002+0.10×1.103×1.5002 =0.276 kN.m；
 支座最大弯距计算公式如下: 支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.156×1.5002-0.117×1.103×1.5002 =-0.325 kN.m；
 我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： σ=Max(0.276×106,0.325×106)/5080.0=63.976 N/mm2；
 大横杆的抗弯强度:σ= 63.976 N/mm2 小于 [f]=205.0 N/mm2。满足要求！
 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= P1+P2=0.038+0.092=0.130 kN/m； 活荷载标准值: q2= Q =0.788 kN/m；
 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 V= 0.677×0.130×1500.04/(100×2.06×105×121900.0)+0.990×0.788 ×1500.04/(100×2.06×105×121900.0) = 1.750 mm；
 脚手板,纵向、受弯构件的容许挠度为 l/150与10 mm 请参考规范表5.1.8。
 大横杆的最大挠度小于 1500.0/150 mm 或者 10 mm,满足要求!
 三、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。
 1.荷载值计算 大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.500 = 0.058 kN； 脚手板的荷载标准值：P2=0.350×1.050×1.500/(3+1)=0.138 kN； 活荷载标准值：Q=3.000×1.050×1.500/(3+1) =1.181 kN； 荷载的计算值: P=1.2×(0.058+0.138)+1.4 ×1.181 = 1.888 kN；
 小横杆计算简图 2.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: Mqmax = 1.2×0.038×1.0502/8 = 0.006 kN.m；
 集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax = 1.888×1.050/2 = 0.991 kN.m ；
 最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.998 kN.m；
 σ = M / W = 0.998×106/5080.000=196.394 N/mm2 ；
 小横杆的计算强度小于 205.000 N/mm2,满足要求！
 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
 小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下: Vqmax=5×0.038×1050.04/(384×2.060×105×121900.000) = 0.024 mm ；
 P2 = p1 + p2 + Q = 0.058+0.138+1.181 = 1.377 kN；
 集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下: Vpmax = 19 ×1376.663×1050.0003 /(384 ×2.060×105 ×121900.000) = 3.140 mm ；
 最大挠度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.024+3.140 = 3.164 mm；
 小横杆的最大挠度小于 (1050.000/150)=7.000 与 10 mm,满足要求!；
 四、扣件抗滑力的计算:
 按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80， 该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。
 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6.40 kN； R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
 横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.050=0.040 kN；
 脚手板的荷载标准值: P2 = 0.350×1.050×1.500/2=0.276 kN；
 活荷载标准值: Q = 3.000×1.050×1.500 /2 = 2.363 kN；
 荷载的计算值: R=1.2×(0.040+0.276)+1.4×2.363=3.687 kN；
 R < 6.40 kN , 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 
 五、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0.1248 NG1 = 0.125×25.000 = 3.120 kN；
 (2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35 NG2= 0.350×4×1.500×(1.050+0.3)/2 = 1.418 kN；
 (3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆冲压钢，标准值为0.11 NG3 = 0.110×4×1.500/2 = 0.330 kN；
 (4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.005×1.500×25.000 = 0.188 kN；
 经计算得到，静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.055 kN；
 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= 3.000×1.050×1.500×2/2 = 4.725 kN；
 风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 Wo -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用： Wo = 0.450 kN/m2； Uz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用： Uz= 0.840 ； Us -- 风荷载体型系数： 公式为: 其中: An－一步一跨内钢管的总挡风面积； An=(la+h+0.325×la×h)×d； Aw－一步一跨内钢管的总挡风面积； Aw=(la×h-An)×φw； φw－－密目式安全网的挡风系数。由于国家没有出台对密目式安全网挡风系数 的规定，本计算书参照《建筑技术》1999年第8期《脚手架结构的设计规 定和计算方法》一文取密目式安全网的挡风系数，值为0.5； la－－立杆纵距(m)，为1.50； h －－立杆步距(m)，为1.80； 0.325－－脚手架立面每平方米内剪刀撑的平均长度； d －－钢管外径(m)，为0.048； 得到:An=(1.50+1.80+0.325×1.50×1.80)×0.048=0.201m2； Aw=(1.50×1.80-0.201)×0.50=1.250m2； φ=1.2×(0.201+1.250)/(1.50×1.80)=0.645； 全封闭式脚手架风荷载体型系数μs=1.0×φ=0.645； 界面取值为0.649；
 经计算得到，风荷载标准值 Wk = 0.7 ×0.450×0.840×0.649 = 0.172 kN/m2；
 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= 1.2×5.055+ 1.4×4.725= 12.681 kN；
 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×5.055+ 0.85×1.4×4.725= 11.689 kN；
 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式 Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.172×1.500× 1.8002/10 = 0.099 kN.m；
 六、立杆的稳定性计算: 
 不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： 立杆的轴心压力设计值：N =12.681 kN； 计算立杆的截面回转半径：i = 1.58 cm； 计算长度附加系数：K = 1.155 ； 计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：U = 1.500 计算长度 ,由公式 lo = kuh 确定：lo = 3.119 m； Lo/i = 197.000 ； 轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到：φ= 0.186 ； 立杆净截面面积： A = 4.89 cm2； 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3； 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.000 N/mm2；
 σ = 12681.000/(0.186×489.000)=139.422 N/mm2；
 立杆稳定性计算 σ = 139.422 小于 [f] = 205.000 N/mm2 满足要求！
 考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值：N =11.689 kN； 计算立杆的截面回转半径：i = 1.58 cm； 计算长度附加系数： K = 1.155 ； 计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：U = 1.500 计算长度 ,由公式 lo = kuh 确定：lo = 3.119 m； Lo/i = 197.000 ； 轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到：φ= 0.186 立杆净截面面积： A = 4.89 cm2； 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3； 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205.000 N/mm2；
 σ = 11688.750/(0.186×489.000)+99315.668/5080.000 = 148.063 N/mm2；
 立杆稳定性计算 σ = 148.063 小于 [f] = 205.000 N/mm2 满足要求！
 七、最大搭设高度的计算: 
 不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：
 构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为： NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.935 kN；
 活荷载标准值：NQ = 4.725 kN； 每米立杆承受的结构自重标准值：Gk = 0.125 kN/m；
 Hs =[0.186×4.890×10-4×205.000×103-(1.2×1.935 +1.4×4.725)]/(1.2×0.125)=64.828 m；
 脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米： [H] = 64.828 /(1+0.001×64.828)=60.881 m；
 [H]= 60.881 和 50 比较取较小值。得到，脚手架搭设高度限值 [H] =50.000 m。
 考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算： 构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为： NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.935 kN；
 活荷载标准值：NQ = 4.725 kN； 每米立杆承受的结构自重标准值：Gk = 0.125 kN/m；
 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩： Mwk=Mw / (1.4×0.85) = 0.099 /(1.4 × 0.85) = 0.083 kN.m；
 Hs =( 0.186×4.890×10-4×205.000×10-3-(1.2×1.935+0.85×1.4×(4.725+ 0.186×4.890×0.083/5.080)))/(1.2×0.125)=59.580 m；
 脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米： [H] = 59.580 /(1+0.001×59.580)=56.229 m；
 [H]= 56.229 和 50 比较取较小值。经计算得到，脚手架搭设高度限值 [H] =50.000 m。
 八、连墙件的计算: 
 连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：
 Nl = Nlw + No 风荷载基本风压值 Wk = 0.172 kN/m2； 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.200 m2； 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), No= 5.000 kN；
 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算： NLw = 1.4×Wk×Aw = 3.895 kN；
 连墙件的轴向力计算值 NL= NLw + No= 8.895 kN；
 其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数,l为内排架距离墙的长度, 由长细比 l/i=300.000/15.800的结果查表得到0.949； A = 4.89 cm2；[f]=205.00 N/mm2；
 连墙件轴向力设计值 Nf=φ×A×[f]=0.949×4.890×10-4×205.000×103 = 95.133 kN；
 Nl=8.895<Nf=95.133,连墙件的设计计算满足要求！
 连墙件采用双扣件与墙体连接。
 经过计算得到 Nl=8.895小于双扣件的抗滑力 16.0 kN，满足要求! 连墙件扣件连接示意图 九、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 
 p ≤ fg 
 地基承载力设计值: fg = fgk×Kc = 200.000 kN/m2； 
 其中，地基承载力标准值：fgk= 500.000 kN/m2 ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 0.400 ； 
 立杆基础底面的平均压力，p = N/A =129.875 kN/m2 ；
 其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：N = 11.689 kN； 基础底面面积 (m2)：A = 0.090 m2 。
 p=129.875 ≤ fg=200.000 kN/m2 。地基承载力的计算满足要求！
 十、脚手架配件数量匡算: 
 扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要， 因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算： L --长杆总长度(m)； N1 --小横杆数(根)； N2 --直角扣件数(个)； N3 --对接扣件数(个)； N4 --旋转扣件数(个)； S --脚手板面积(m2)； n --立杆总数(根) n=230； H --搭设高度(m) H=25； h --步距(m) h=1.8； la--立杆纵距(m) la=1.5； lb --立杆横距(m) lb=1.05； 长杆总长度(m) L =1.1 ×25.00 ×(230 + 1.50 ×230/1.80 - 2 ×1.50/1.80)=11550.00； 小横杆数(根) N1 =1.1 ×(25.00 /1.80 ×1/2 + 1) ×230 = 2010； 直角扣件数(个) N2 =2.2 ×(25.00 / 1.80 + 1) ×230 = 7534； 对接扣件数(个) N3 =11550.00 / 6.00 = 1925； 旋转扣件数(个) N4 =0.3 ×11550.00 / 6.00 = 578； 脚手板面积(m2) S = 1.1 × ( 230-2) × 1.50 / 1.05=358.29。
 根据以上公式计算得长杆总长11550.00m；小横杆2010根；直角扣件7534个；对接扣件1925个；旋转扣件578个；脚手板358.29m2。

jnwlj · 发表于 2007-4-24 12:55:41

不错,顶.

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