杭州拆迁安置房项目扣件式钢管脚手架(落地、型钢悬挑)工程专项施工方案2009

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杭州拆迁安置房项目扣件式钢管脚手架(落地、型钢悬挑)工程专项施工方案2009

  k——计算长度附加系数,取1.155;

  u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.500;

  L0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=1.155×1.500×1.800=3.118m;

A——立杆净截面面积429 预制外墙板构造防水施工工艺,A=4.239cm2;

W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3;

——由长细比,为3118/16=196;

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.190;

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW=0.271kN.m;

——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=10208/(0.19×424)+271000/4491=187.330N/mm2;

[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

10.6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:

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.189kN;

  NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;

  gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;

经计算得到,不考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=71.013米。

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:

经计算得到,不考虑风荷载时,脚手架搭设高度限值[H]=50.000米。

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:

其中NG2K——构配件自重标准值产生的轴向力,NG2K=1.189kN;

  NQ——活荷载标准值,NQ=3.150kN;

  gk——每米立杆承受的结构自重标准值,gk=0.125kN/m;

  Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩,Mwk=0.228kN.m;

经计算得到,考虑风荷载时,按照稳定性计算的搭设高度Hs=43.081米。

10.7连墙件的计算:

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:

其中Nlw——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

wk——风荷载基本风压标准值,wk=0.468kN/m2;

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=3.60×4.50=16.200m2;

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No=5.000

经计算得到Nlw=10.618kN,

连墙件轴向力计算值Nl=15.618kN

本工程因双扣件连墙件也不能满足最大风压下最大轴向承载力要求,拟自行研发工具式连墙件组织施工,确保其轴向承载力满足15.62kN。

10.8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

其中p——立杆基础底面的平均压力(kN/m2),p=N/A;p=43.48

N——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);N=10.87

本工程部分脚手架立杆设置于地下室顶板结构上,顶板结构设计荷载为55kn/㎡,上部结构传递下来的结构竖向轴向力为10.87kn,只需提供0.3㎡平方的扩展面积就能满足要求,因此基础底部设置槽钢带作为立杆基础即刻,在混凝土结构强度不满足要求时,底部加设钢管顶托支撑作为加强措施。

无结构顶板部分,三合土分层夯实后,浇筑厚100mm砼垫层,设置铸铁立杆底座,规范设置排水沟。

十一、悬挑式扣件钢管脚手架计算书

11.1设计参数及说明

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。

11.2.1均布荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050/3=0.052kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.050/3=1.050kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.052=0.109kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.050=1.470kN/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)

11.2.2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

M1=(0.08×0.109+0.10×1.470)×1.5002=0.350kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算:

=0.412×106/4491.0=91.632N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

静荷载标准值q1=0.038+0.052=0.091kN/m

活荷载标准值q2=1.050kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=(0.677×0.091+0.990×1.050)×1500.04/(100×2.06×105×107780.0)=2.511mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!

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。

12.3.1荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/3=0.079kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/3=1.575kN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.079+1.4×1.575=2.369kN

12.3.2.抗弯强度计算

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:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=(1.2×0.038)×1.0502/8+2.369×1.050/3=0.835kN.m

=0.835×106/4491.0=186.009N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

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均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×1050.004/(384×2.060×105×107780.000)=0.03mm

集中荷载标准值P=0.058+0.079+1.575=1.711kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V=V1+V2=3.194mm

小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!

12.4扣件抗滑力的计算

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):

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN;

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=0.040kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.050×1.500/2=0.118kN

活荷载标准值Q=3.000×1.050×1.500/2=2.362kN

荷载的计算值R=1.2×0.040+1.2×0.118+1.4×2.362=3.498kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN;

12.5脚手架荷载标准值

12.5.1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=0.125×16.800=2.097kN

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);本例采用竹笆片脚手板,标准值为0.15

NG2=0.150×4×1.500×(1.050+0.300)/2=0.608kN

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,标准值为0.11

NG3=0.110×1.500×4/2=0.330kN

(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.005

NG4=0.005×1.500×16.800=0.126kN

经计算得到,静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.160kN。

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=3.000×2×1.500×1.050/2=4.725kN

12.5.2风荷载的计算

风荷载标准值应按照以下公式计算

Us——风荷载体型系数:Us=0.872

经计算得到,风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.670×0.872=0.459kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.85×1.4NQ

经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.160+0.85×1.4×4.725=9.415kN

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

经过计算得到,底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.160+1.4×4.725=10.407kN

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

其中Wk——风荷载基本风压标准值(kN/m2);

la——立杆的纵距(m);

h——立杆的步距(m)。

经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.85×1.4×0.459×1.500×1.800×1.800/10=0.265kN.m

12.6立杆的稳定性计算

12.61不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值,N=10.407kN;

  i——计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;

  k——计算长度附加系数,取1.155;

  u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.500;

  l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=1.155×1.500×1.800=3.118m;

  A——立杆净截面面积,A=4.239cm2;

  W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3;

——由长细比,为3118/16=196;

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.190;

——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=10407/(0.19×424)=129.519N/mm2;

  [f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

16.6.2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值,N=9.415kN;

  i——计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;

  k——计算长度附加系数,取1.155;

  u——计算长度系数,由脚手架的高度确定,u=1.500;

  l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定,l0=1.155×1.500×1.800=3.118m;

  A——立杆净截面面积,A=4.239cm2;

  W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3;

——由长细比,为3118/16=196;

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.190;

  MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,MW=0.265kN.m;

  ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到=9415/(0.19×424)+265000/4491=176.242N/mm2;

  [f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=205.00N/mm2;

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算<[f],满足要求!

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算:

其中Nlw——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

wk——风荷载基本风压标准值,wk=0.459kN/m2;

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw=3.60×4.50=16.200m2;

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No=5.000

经计算得到Nlw=10.404kN,连墙件轴向力计算值Nl=15.404kN

连墙件轴向力设计值Nf=A[f]

连墙件轴向力计算值Nl=15.4kN

本工程因双扣件连墙件也不能满足最大风压下最大轴向承载力要求,拟自行研发工具式连墙件组织施工,确保其轴向承载力满足15.62kN。

12.8悬挑梁的受力计算

悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算悬出端C受脚手架荷载N的作用,里端B为与楼板的锚固点,A为墙支点。

其中k=m/l,kl=ml/l,k2=m2/l。

本工程算例中,m=2500mm,l=1500mm,ml=300mm,m2=1350mm;

水平支撑梁的截面惯性矩I=1272.70cm4,截面模量(抵抗矩)W=141.40cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=10.41kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×25.69×0.0001×7.85×10=0.24kN/m

k=2.50/1.50=1.67

kl=0.30/1.50=0.20

k2=1.35/1.50=0.90

代入公式,经过计算得到

支座反力RA=33.553kN

最大弯矩MA=17.928kN.m

抗弯计算强度f=17.928×106/(1.05×141400.0)=120.752N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=3.16+4.73=7.89kN

水平钢梁自重计算荷载q=25.69×0.0001×7.85×10=0.20kN/m

最大挠度Vmax=12.795mm

水平支撑梁的最大挠度大于5500.0/400,满足要求!

12.9悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用[18a号槽钢U口水平,计算公式如下

其中b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,按照下式计算:

经过计算得到b=570×10.5×68.0×235/(1350.0×180.0×235.0)=1.68

经过计算得到强度=17.93×106/(0.902×141399.99)=140.62N/mm2;

水平钢梁的稳定性计算<[f],满足要求!

12.10锚固段与楼板连接的计算

12.10.1水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=11.771kN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度,每个拉环按照两个截面计算,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f]=50N/mm2;

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[11771×4/(3.1416×50×2)]1/2=13mm

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面,并要保证两侧30cm以上搭接长度。

12.10.2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,螺栓粘结力锚固强度计算如下:

其中N——锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力,N=11.77kN;

d——楼板螺栓的直径,d=20mm;

[fb]——楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度,计算中取1.5N/mm2;

h——楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度,经过计算得到h要大于11770.55/(3.1416×20×1.5)=124.9mm。

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓,混凝土局部承压计算如下:

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式

其中N——锚固力,即作用于楼板螺栓的轴向拉力,N=11.77kN;

d——楼板螺栓的直径,d=20mm;

b——楼板内的螺栓锚板边长,b=5d=100mm;

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值,计算中取0.95fc=13.59N/mm2;

经过计算得到公式右边等于131.6kN

楼板混凝土局部承压计算满足要求!

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