煤塔施工高大模板及外围施工手架工程施工方案

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煤塔施工高大模板及外围施工手架工程施工方案

立柱截面面积A(mm2)

立柱截面回转半径i(mm)

住宅、商业及车库给排水施工方案立柱截面抵抗矩W(cm3)

立柱抗压强度设计值[f](N/mm2)

λ=h/i=1200/15.8=75.95≤[λ]=150

Mw=0.92×1.4×0.05×0.6×1.22/10=0kN·m

q1=0.9×[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.95)+0.9×1.4×2]×1=28.99kN/m

同上四~六计算过程,可得:

R1=2.16kN,R2=14.42kN,R3=16.68kN,R4=4.46kN

立柱最大受力Nw=Rmax+(1.8×0.6/4)×1.1=16.98kN

f=N/(φA)+Mw/W=16.98/(0.78×424)+0×106/4490=1.14N/mm2≤[f]=205N/mm2

可调托座承载力容许值[N](kN)

由"主梁验算"一节计算可知可调托座最大受力N=max[R2,R3]=16.68kN≤[N]=30kN

(九)立柱地基基础计算

地基承载力设计值fak(kPa)

立柱垫木地基土承载力折减系数mf

垫板底面面积A(m2)

立柱底垫板的底面平均压力p=N/(mfA)=16.98/(1×0.01)=1697.54kPa≤fak=2000kPa

7.4楼梯间一侧(周)标高13m处悬挑扣件式脚手架计算

双排脚手架搭设高度为29m,立杆采用单立杆;

搭设尺寸为:立杆的纵距为1.2m,立杆的横距为0.8m,立杆的步距为1.5m;

内排架距离墙长度为0.25m;

小横杆在上,搭接在大横杆上的小横杆根数为0根;

采用的钢管类型为Φ48×3.0;

横杆与立杆连接方式为单扣件;

连墙件布置取两步三跨,竖向间距3m,水平间距3.6m,采用扣件连接;

连墙件连接方式为双扣件;

施工均布荷载(kN/m2):3.000;脚手架用途:结构脚手架;

本工程地处山西离石,基本风压0.4kN/m2;

风荷载高度变化系数μz,计算连墙件强度时取1.593,计算立杆稳定性时取1.084,风荷载体型系数μs为0.873;

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1291;

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300;栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.150;

安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005;脚手板铺设层数:2层;

脚手板类别:竹笆片脚手板;栏杆挡板类别:竹笆片脚手板挡板;

悬挑水平钢梁采用16号槽钢,其中建筑物外悬挑段长度1.35m。

楼板混凝土标号:C40;

支杆与与梁夹角为(度):72;

支点距离建筑物1.2m,支杆采用12.6号槽钢。

小横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。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

小横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m;

脚手板的荷载标准值:P2=0.3×1.2/1=0.36kN/m;

活荷载标准值:Q=3×1.2/1=3.6kN/m;

荷载的计算值:q=1.2×0.033+1.2×0.36+1.4×3.6=5.512kN/m;

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩,

Mqmax=ql2/8

最大弯矩Mqmax=5.512×0.82/8=0.441kN·m;

最大应力计算值σ=Mqmax/W=98.209N/mm2;

小横杆的最大弯曲应力σ=98.209N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.033+0.36+3.6=3.993kN/m;

νqmax=5ql4/384EI

最大挠度ν=5.0×3.993×8004/(384×2.06×105×107800)=0.959mm;

小横杆的最大挠度0.959mm小于小横杆的最大容许挠度800/150=5.333与10mm,满足要求!

因为此时大横杆没有受到上部结构传来的力的作用,所以,大横杆不需要进行验算。

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):

小横杆的自重标准值:P1=0.033×0.8/2=0.013kN;

脚手板的自重标准值:P3=0.3×0.8×1.2/2=0.144kN;

活荷载标准值:Q=3×0.8×1.2/2=1.44kN;

荷载的设计值:R=1.2×(0.013+0.144)+1.4×1.44=2.205kN;

R<8.00kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载的计算

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,为0.1291kN/m

NG1=[0.1291+(0.80×0/2)×0.033/1.50]×29.00=3.744kN;

(2)脚手板的自重标准值;采用竹笆片脚手板,标准值为0.3kN/m2

NG2=0.3×2×1.2×(0.8+0.25)/2=0.378kN;

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值;采用竹笆片脚手板挡板,标准值为0.15kN/m

NG3=0.15×2×1.2/2=0.18kN;

(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网:0.005kN/m2

NG4=0.005×1.2×29=0.174kN;

经计算得到,静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.476kN;

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和,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=3×0.8×1.2×2/2=2.88kN;

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.476+0.85×1.4×2.88=8.798kN;

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.476+1.4×2.88=9.403kN;

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

经计算得到,风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.4×1.084×0.873=0.265kN/m2;

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.265×1.2×1.52/10=0.085kN·m;

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/(φA)+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值:N=8.798kN;

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/(φA)≤[f]

立杆的轴心压力设计值:N=N'=9.403kN;

计算立杆的截面回转半径:i=1.59cm;

计算长度,由公式l0=kuh确定:l0=2.599m;

长细比:L0/i=163;

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=0.265

立杆净截面面积:A=4.24cm2;

立杆净截面模量(抵抗矩):W=4.49cm3;

钢管立杆抗压强度设计值:[f]=205N/mm2;

σ=8798.28/(0.265×424)+85135.812/4490=97.266N/mm2;

立杆稳定性计算σ=97.266N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

σ=9403.08/(0.265×424)=83.687N/mm2;

立杆稳定性计算σ=83.687N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算:

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz=1.593,μs=0.873,ω0=0.4,

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×1.593×0.873×0.4=0.389kN/m2;

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2;

风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN),按照下式计算:

Nlw=1.4×Wk×Aw=5.888kN;

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.888kN;

连墙件承载力设计值按下式计算:

由长细比l/i=250/15.9的结果查表得到φ=0.958,l为内排架距离墙的长度;

A=4.24cm2;[f]=205N/mm2;

Nl=10.888

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=10.888小于双扣件的抗滑力12kN,满足要求!

八、水平型钢梁的受力计算

悬臂梁受脚手架集中荷载N的作用,A、B点分别为与墙(梁)焊接锚固

本方案中,脚手架排距为800mm,内排脚手架距离墙体250mm,支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm,

水平钢梁的截面惯性矩I=934.5cm4,截面抵抗矩W=116.8cm3,截面积A=25.15cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.476+1.4×2.88=9.403kN;

水平钢梁自重荷载q=1.2×25.15×0.0001×78.5=0.237kN/m;

受力分析此悬挑架为一次超静定结构,采用力法进行受力分析。

悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)

悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)

悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为:

R2=8.363kN;

R3=10.763kN。

计算得出水平悬挑钢梁最大弯矩Mmax=2.401kN·m

计算得出水平悬挑钢梁最大剪力Vmax=10.763kN

水平悬挑钢梁的强度计算

σmax=Mmax/γW≤f

经计算得出σmax=2.401×106/(1.05×116800)=19.578N/mm2

钢梁的正应力计算值σmax=19.578N/mm2小于钢梁抗弯强度设计值f=205N/mm2,满足要求。

τmax=VS/Itw≤fv

钢梁的切应力计算值τmax=9.428N/mm2小于钢梁抗剪切强度设计值fv=185N/mm2,满足要求。

九、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用16号槽钢,计算公式如下

σ=M/φbWx≤[f]

φb=(570tb/lh)×(235/fy)

经过计算得到最大应力φb=(570tb/lh)×(235/fy)=570×10×65×235/(1200×160×235)=1.93

经过计算得到最大应力σ=2.401×106/(0.92×116800)=22.251N/mm2;

水平钢梁的稳定性计算σ=22.251小于[f]=215N/mm2,满足要求!

十、支撑斜杆的受力计算

N=R2/sinθ=9.656kN。

支撑斜杆采用12.6号槽钢,其容许应力按照下式计算:

由长细比λ=l/i=248,λ(fy/235)1/2=234≤250查表得φ=0.14;

经计算得出,支撑斜杆的正应力σ=9.656×103/(0.14×15.69×102)=43.96N/mm2

支撑斜杆的正应力σ=43.96N/mm2小于钢梁抗弯强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求。

斜撑杆采用焊接方式与墙体预埋件连接,对接焊缝强度计算公式如下

σ=N/lwt≤fc或ft

其中N为斜撑杆的轴向力,N=9.656kN;

lwt为焊接面积,取15.69cm2;

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度,取185.0N/mm2;

经过计算得到焊缝抗拉强度σ=9.656×10/15.69=6.154N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!

十一、锚固段与楼板连接的计算

水平钢梁与楼板采用对接焊缝,弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算如下:

对接焊缝在正应力与剪应力作用计算公式为

起重吊装工程安全专项施工方案经过计算得到满足上式的最小对接焊缝面积Amin=96mm2;

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度,取185.0N/mm2;

经过计算得到焊缝正应力强度σ=4828.127/96=50.293N/mm2;

焊缝剪应力强度τ=10763.388/96=112.119N/mm2;

2009年北京常营居住小区20标段园林景观绿化工程施工组织设计焊缝总强度为200.602N/mm2;

对接焊缝的强度计算满足要求!

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