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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 = 1.250
Us —— 风荷载体型系数:Us = 1.200
经计算得到,风荷载标准值Wk = 0.7×0.450×1.250×1.200 = 0.473kN/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
=1.2×4.86+0.85×+1.4×2.4=8.69KN
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
=0.85×1.4×0.473×1.5×1.82
=2.74KN
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)。
(五)立杆的稳定性计算:
(1)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=1.2×NG+1.4×NQ
=1.2×5.86+1.4×
2.4=10.392kN;
— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比L0/i 的结果查表得到0.19;
i —计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;
L0—计算长度 (m),由公式 L0 = kuh 确定,L0=3.12m;
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=1.50;
A—立杆净截面面积,A=4.24cm2;
W—立杆净截面模量(抵抗矩
),W=4.49cm3;
—钢管立杆受压强度计算值;经计算得到=114.10 N/mm2
[f] — 钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
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不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 < [f],满足要求!
(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=6.81kN;
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 L0/i 的结果查表得到0.19;
I —— 计算立杆的截面回转半径,i=1.60cm;
L0 —— 计算长度 (m),由公式 L0 = kuh 确定,L0=3.12m;
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 = 1.50
A —— 立杆净截面面积,A=4.24cm2;
W —— 立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.49cm3;
MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,
MW =0.328kN.m;
—— 钢管立杆受压强度计算值
(N/mm2);经计算得到 =6.81×103/0.19×4.24×102+0.328×106/4.49×103=157.58
[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!
(六)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
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 = 0.472kN/m2;
Aw —每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积,Aw = 3.60×5.40 = 19.440m2; No —连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN);No = 5.000KN
经计算得到 Nlw = 12.846kN,连墙件轴向力计算值 Nl = 17.860kN
连墙件轴向力设计值 Nf = A[f]
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其中 —— 轴心受压立杆的稳定系数,
由长细比 L/i=25.00/1.60的结果查表得到=0.96;
A = 4.24cm2;[f] = 205.00N/mm2。
经过计算得到 Nf = 0.96×4.24×102mm2×205N/ mm2=83.433kN
Nf>Nl,连墙件的设计计算满足要求!
(七)水平支撑架的验算:
按照集中荷载作用下的简支梁计算
集中荷载P传递力,
P=10.392kN
计算简图如下
支撑按照简支梁的计算公式
其中 n=5.40/1.80=3
经过简支梁的计算得到
支座反力(考虑到支撑的自重)
RA = RB=(3-1)/2×10.392+10.392+5.40×0.24/2
=21.432kN
通过传递到支座的最大力为(考虑到支撑的自重):
2×10.392+10.392+5.40×0.24=32.472kN
最大弯矩(考虑到支撑的自重)
Mmax=(3×3-1)/(8×3)×10.392×5.40+0.24×5.40×5.40/8
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=19.5804kN.m
抗弯计算强度 f=19.5804×106/185000.0
=105.584N/mm2
水平支撑 架的抗弯强度满足要求!
(八)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。
悬臂单跨梁计算简图
支座反力计算公式
支座弯矩计算公式
C点最大挠度计算公式
其中 k = m/l,kl = m1/l,k2 = m2/l。
本工程中,m = 1200mm,l = 1200mm,ml = 400mm,m2 = 1050mm;
水平支撑梁的截面惯性矩I = 1130.00cm4,截面模量(抵抗矩) W = 141.00cm3。 受脚手架作用传递集中力 P=23.52kN
水平钢梁自重强度计算荷载 q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/m
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k=1.20/1.20=1.00
kl=0.25/1.20=0.33
k2=1.05/1.20=0.875
代入公式,经过计算得到
支座反力 RA=75.38kN
支座反力 RB=-28.461kN
最大弯矩 MA=33.92kN.m
抗弯计算强度 f=33.92×106/
(1.05×141000.0)=210.381N/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=2.82+2.88=5.70kN
水平钢梁自重计算荷载 q=26.10×0.0001×7.85×10=0.21kN/m
最大挠度 Vmax=2.806mm
按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录A结构变形规定,受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍,即2400.0mm
水平支撑梁的最大挠度小于2400.0/400,满足要求!
(九)悬挑梁的整体稳定性计算:
水平钢梁采用16号工字钢
,计算公式如下
其中 b —— 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录
B得到:
b=1.93
经过计算得到强度 =30.76×106/(1.93×
141000.00)=113.03N/mm2;
水平钢梁的稳定性计算 < [f]=215,满足要求!
(十)锚固段与楼板连接的计算(U形吊环):
1.水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环,拉环强度计算如下:
水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=22.477 kN;
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:
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其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度,按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f] = 50N/mm2; 所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D[22476.634×4/(3.142×50×2)]1/2 =15.917 mm;
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。
(十一)斜拉杆件验算(钢丝绳)
φ16钢丝绳 查表 (4-4-2) α=0.85 (4-4-6) K=8
Pg=125KN
Px≤a Pg/k(4-4-2)
Pg=125KN≥k Px/α=8×3.78/0.85=35.58KN
因此满足要求。
说明:斜拉钢丝绳用手拉葫芦(倒链)拉紧,做到所有钢丝绳拉紧程度基本相同,避免钢丝绳受力不均匀.
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