1.基本计算参数
(1)基本参数
卸料平台宽度6.00m,长度7.00m,搭设高度18.00m。采用Φ48×3.5钢管。内立杆离墙0.20m,中立杆采用单扣件。立杆步距h=1.80m,立杆纵距b=1.20 m,立杆横距L=1.40m。横向水平杆上设2根纵向水平杆;施工堆载、活荷载1.00kN/m2;平台上满铺木脚手板。
(2)钢管截面特征
壁厚t=3.5mm,截面积A=4mm2,惯性矩I=121900mm4;截面模量W=5080mm3,回转半径i=15.8mm,每米长质量0.0376kN/m;钢材抗拉,抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2,弹性模量E=206000N/mm2。
(3)荷载标准值
1)永久荷载标准值
每米立杆承受的结构自重标准值0.1161kN/m
脚手板采用钢筋条栅脚手板,自重标准值为0.35kN/m2
2)施工均布活荷载标准值
施工堆载、活荷载1.00kN/m2
3)作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk
平台搭设高度为18.00m,地面粗糙度按C类;风压高度变化系数μz=0.65(标高+5m)
挡风系数 =0.868,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算,则脚手架风荷载体型系数
μs=1.3 =1.3×0.868=1.128,工程位于广东深圳市,基本风压ω0=0.45kN/m2;
水平风荷载标准值ωk=μzμsωο=0.65×1.128×0.45=0.33kN/m2
2.纵向水平杆验算
(1)荷载计算
钢管自重GK1=0.0376kN/m;脚手板自重GK2=0.35×0.47=0.16kN/m;施工活荷载QK=1.00×0.47=0.47kN/m
作用于纵向水平杆线荷载标准值
永久荷载q1=1.2×(0.0376+0.16)=0.24kN/m
施工活荷载q2=1.4×0.47=0.66kN/m
(2)纵向水平杆受力验算
平台长度7.00m,按5跨连续梁计算L=1.20m
1)抗弯强度验算
弯矩系数KM1=-0.105,M1=KM1q1L2=-0.105×0.24×12002=-36288N·mm=-0.04kN·m
弯矩系数KM2=-0.119,M2=KM2q2L 2=-0.119×0.66×12002=-113098N·mm=-0.11kN·m
Mmax=M1+M2=0.04+0.11=0.15kN.m
σ=M/W=150000/5080=29.53N/mm2
纵向水平杆σ=29.53N/mm2<f=205N/mm2,满足要求。
2)挠度验算
挠度系数Kυ1=0.4,υ1=Kυ1q1L4/(100EI)=0.4×0.24×(1200.00)4/(100×206000×121900)=0.13mm
挠度系数Kυ2=0.704,υ2=Kυ2q2L4/(100EI)=0.704×0.66×(1200.00)4/(100×206000×121900)=0.38mm
υmax=υ1+υ2=0.13+0.38=0.51mm
[υ]=1200/150=8.00mm与10mm
纵向水平杆υmax=0.51mm<[υ]=8.00mm,满足要求。
3)最大支座反力
Rq1=1.132×0.24×1.20=0.33kN,Rq2=1.218×0.66×1.20=0.96kN
最大支座反力 Rmax=Rq1+Rq2=0.33+0.96=1.29kN
3.横向水平杆验算(图6-41)
(1)荷载计算
钢管自重gk1=0.0376kN/m
中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=1.29kN
旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=0.65kN
(2)横向水平杆受力验算
按4跨连续梁计算,跨度为:L=1.40m;q=gk1=0.0376N/m,P1=R边=0.65kN,P2=R中=1.29kN;
横向水平杆计算简图
1)抗弯强度验算
抗弯系数KMq=-0.107,Mq=KMqqL2=-0.107×0.0376×1400×1400=-7885N·mm
抗弯系数KMp=-0.286,Mp=KMpPL=-0.286×1.29×106=-30N·mm
Mmax=Mq+Mp=7885+30=376825N·mm
σ=Mmax/W=376825/5080=74.18N/mm2
横向水平杆σ=74.18N/mm2<f=205N/mm2,满足要求。
2)挠度验算
挠度系数Kυ1=1.7,υ1=Kυ1PL3/(100EI)=1.7×1290×14003/(100×206000×121900)=2.49mm
挠度系数Kυ2=0.632,υ2=Kυ2qL4/(100EI)=0.632×0.0376×14004/(100×206000×121900)=0.04mm
υmax=υ1+υ2=2.49+0.04=2.53mm
[υ]=1400/150=9.33mm与10mm
横向水平杆υmax=2.53mm<[υ]=9.33mm,满足要求。
4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑验算
(1)边立杆
均布荷载产生的支座反力为:R1=0.39×0.0376×1.40=0.02kN
集中荷载产生的支座反力为:R2=0.65+0.714×1.29=1.57kN
支座反力最大值Rmax=R1+R2=0.02+1.57=1.59kN
横向水平杆与边立杆1个扣件连接Rmax=1.59kN<Rc=8.00kN,满足要求。
(2)中立杆
均布荷载产生的支座反力为:R1=1.143×0.0376×1.40=0.06kN
集中荷载产生的支座反力为:R2=3.381×1.29=4.36kN
支座反力最大值Rmax=R1+R2=0.06+4.36=4.42kN
横向水平杆与中立杆1个扣件连接Rmax=4.42kN<Rc=8.00kN,满足要求。
5.立杆承载力验算
(1)立杆容许长细比验算
计算长度附加系数k=1.0;立杆步距h=1.80m
考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数μ=1.60
立杆计算长度Lo=kμh=1.0×1.60×1.80=2.88m,λ=Lo/i=2.88×1000/15.8=182.28
长细比λ=182.28<[λ]=210,满足要求。
(2)立杆稳定性验算
1)荷载计算
平台架体自重N1=0.1161×18.00=2.09kN
平台面荷载传递到中立杆的最大荷载N2=4.42kN
竖向荷载N=N1+N2=2.09+4.42=6.51kN
风荷载标准值ωk=0.33kN/m2
由风荷载设计值产生的立杆段弯矩
MW=0.9×1.4Mωk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.33×1.20×1.80×1.80/10=161663N.mm
2)轴心受压稳定性系数
Lo=kμh=1.155×2.176×1800=4524mm,λ=Lo/i=4524/15.8=286, =0.09
3)立杆稳定性验算
N=6.51kN=6510N,N/(A)+MW/W=6510/0.0/4+161663/5080=181.41N/mm2
立杆稳定性181.41N/mm2<f=205N/mm2,满足要求。
6.立杆地基承载力计算
立杆基础底面面积A=0.35m2
地基承载力标准值为fgk=85kN/m2
地基承载力fg=0.40×85=34kN/m2
上部荷载为F=6.51kN
立杆基础底面的平均压力Pk=F/A=6.51/0.35=18.60kN/m2
立杆基础底面的平均压力Pk=18.60kN/m2<fg=34.00kN/m2,满足要求。
7.计算结果
卸料平台宽度6.00m,长度7.00m,搭设高度18.00m。采用Φ48×3.5钢管。内力杆离墙0.20m,中立杆采用单管。立杆的步距h=1.80m,立杆的纵距 b=1.20m,立杆的横距L=1.40m。横向水平杆上设2根纵向水平杆,横向水平杆与中立杆采用单扣件连接;平台上满铺木脚手板。