框剪结构外立面落地式扣件脚手架设计计算示范

一、计算依据

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

4、《钢结构设计规范》GB50017-2003

5、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

6、《建筑施工手册》第五版

二、脚手架总参数

架体搭设基本参数


脚手架搭设方式双排脚手架脚手架钢管类型Φ48.3×3.6
脚手架架体高度H(m)35水平杆步距h(m)1.8
立杆纵(跨)距la(m)1.5立杆横距lb(m)1.05
内立杆距建筑距离(m)0.2横向水平杆悬挑长度(m)0.15
纵横向水平杆布置方式横向水平杆在上纵杆上横杆根数n2
连墙件布置方式两步两跨连墙件连接形式扣件连接
连墙件截面类型钢管连墙件型号Ф48×3
扣件连接的连接种类双扣件连墙件与结构墙体连接承载力(kN)80
连墙件计算长度a(m)0.2

荷载参数


脚手板类型竹笆片脚手板挡脚板的类型竹串片挡脚板
脚手板铺设层数每隔(x)一设每2步设置一层密目安全网自重标准值(kN/m^2)0.01
实际脚手板铺设层数3装修脚手架施工层数1
结构脚手架施工层数1横向斜撑每隔(x)跨设置5
架体顶部风压高度变化系数1架体底部风压高度变化系数1
风荷载体型系数1.271脚手架搭设地区江苏(省)南京市(市)
脚手板自重标准值(kN/m^2)0.1

地基参数


基础类型地基地基承载力特征值fak(kPa)170
垫板底面积A(m2)0.25地基土类型粉土

(图1) 落地式脚手架立面图>

(图1) 落地式脚手架立面图

(图1)落地式脚手架立面图

三、横向水平杆验算

横向水平杆内力及挠度按简支梁验算,支座反力按有悬挑的简支梁计算。

承载能力极限状态

q=1.2×(g+gK1×la/(n+1))+1.4×QK×la/(n+1)=1.2×(0.04+0.1×1.5/(2+1))+1.4×3×1.5/(2+1)=2.208kN/m

正常使用极限状态

qK=g+gK1×la/(n+1)+QK×la/(n+1)=0.04+0.1×1.5/(2+1)+3×1.5/(2+1)=1.59kN/m

1、抗弯验算

计算简图如下:>

(图3) 承载能力极限状态受力简图

(图3) 承载能力极限状态受力简图

>

(图4) 弯矩图

(图4) 弯矩图

Mmax=0.292kN·m

σ=Mmax/W=0.292×106/5260=55.504N/mm2≤[f]=205N/mm2

满足要求

2、挠度验算

计算简图如下:>

(图5) 正常使用极限状态受力简图

(图5) 正常使用极限状态受力简图>

(图6) 挠度图

(图6) 挠度图

νmax=0.914mm≤[ν]=min[lb/150,10]=7mm

满足要求

3、支座反力计算

承载能力极限状态

V=1.514kN

正常使用极限状态

VK=1.09kN

四、纵向水平杆验算

根据规范要求,纵向水平杆按三跨连续梁计算,且选择最不利的活荷载布置。

由上节可知F=V,FK=VK

q=1.2×0.04=0.048kN/m

qK=g=0.04kN/m

1、抗弯验算

Fqk=0.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=0.5×3×1.5/(2+1)×1.05×(1+0.15/1.05)2=1.029kN/m

Fq=1.4´0.5QKLa/(n+1)lb(1+a1/lb)2=1.4×0.5×3×1.5/(2+1)×1.05×(1+0.15/1.05)2=1.44kN/m

简图如下:>

(图7) 承载能力极限状态受力简图

(图7) 承载能力极限状态受力简图

>

图8) 弯矩图

(图8) 弯矩图

Mmax=0.712kN·m

σ=Mmax/W=0.712×106/5260=135.407N/mm2≤[f]=205N/mm2

满足要求

2、挠度验算
>

(图9) 正常使用极限状态受力简图

(图9) 正常使用极限状态受力简图>

(图10) 挠度图

(图10) 挠度图

νmax=3.822mm≤[ν]=min[la/150,10]=10mm

满足要求

3、支座反力计算

承载能力极限状态:

Vmax=5.408kN·m

五、扣件抗滑承载力验算

扣件抗滑承载力验算:

R=Vmax=5.408kN≤Rc=8kN

满足要求

六、立杆稳定验算

脚手板理论铺设层数

y=min{H/[(x+1)h],yÎZ}=7

1、立杆承受的结构自重标准值NG1k

NG1K=Hgk+y(lb+a1)ng/2+0.0146n/2=35×0.13+7×(1.05+0.15)×2×0.04/2+0.0146×2/2=4.898kN

2、构配件自重标准值NG2k1

Z=min(y,m)=3

NG2K=Z(Lb+a1)lagk1/2+zgk2la+laHgk3=3×(1.05+0.15)×1.5×0.1/2+3×0.17×1.5+1.5×35×0.01=1.56kN

3、施工活荷载标准值

åNQK=(njgQkj+nzxQkx)(lb+a1)la/2=(1×3+1×2)×(1.05+0.15)×1.5/2=4.5kN

4

风荷载标准值:

wk=mzmsw0=1×1.271×0.25=0.318kN/m2

风荷载产生的弯矩标准值:

Mwk=wklah2/10=0.318×1.5×1.82/10=0.154kN·m

风荷载产生的弯矩设计值:

Mw=0.9´1.4Mwk=0.9×1.4×0.154=0.195kN·m

立杆荷载组合:

不组合风荷载:

N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4åNQK=1.2×(4.898+1.56)+1.4×4.5=14.05kN

组合风荷载:

N=1.2(NG1K+NG2K)+0.9´1.4åNQK=1.2×(4.898+1.56)+0.9×1.4×4.5=13.42kN

长细比验算

l0=kmh=1.155×1.5×1.8=3.119m

l=l0/i=3.119×1000/15.9=196.132£[l]=210

满足要求

根据l值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到j=0.188

则立杆稳定的验算式为:

不组合风荷载:

N/jA=14.05×1000/(0.188×506)=147.9N/mm2£f=205N/mm2

满足要求

组合风荷载:

N/jA+MW/W=13.42×1000/(0.188×506)+0.195×106/5260=178.26N/mm2£f=205N/mm2

满足要求

七、允许搭设高度验算

不组合风荷载:

[H]=[jAf-(1.2NG2K+1.4åNQK)]/1.2gk=(0.188×506×205-(1.2×1.56×1000+1.4×4.5×1000))/(1.2×0.13×1000)=72.448m

组合风荷载:

[H]={jAf-[1.2NG2K+0.9´1.4(åNQK+Mwk/W)]}/1.2gk=(0.188×506×205-(1.2×1.56×1000+0.9×1.4×(4.5×1000+0.154×106/5260)))/(1.2×0.13×1000)=76.249m

H=35m≤[H]=72.448m

满足要求

八、连墙件承载力验算

计算连墙件的计算长度:

a0=a=0.2×1000=200mm,l=a0/i=200/15.9=12.579£[l]=210

根据l值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到j=0.967

风荷载作用在一个连墙件处的面积

Aw=2×h×2×la=2×1.8×2×1.5=10.8m2

风荷载标准值:

wk=mzmsw0=1×1.271×0.25=0.318kN

风荷载产生的连墙件轴向力设计值:

Nlw=1.4wkAw=1.4×0.318×10.8=4.804kN

连墙件的轴向力设计值:

Nl=Nlw+N0=4.804+3=7.804kN

其中N0由JGJ130-2011第5.2.12条进行取值。

将Nl、j带入下式:

强度:s=Nl/Ac=7.804×1000/424=18.407£0.85f= 0.85×205= 174.25

稳定:Nl/jA=7.804×1000/(0.967×424)=19.038N/mm2£0.85f = 0.85×205= 174.25 N/mm2

扣件抗滑移:Nl=7.804kN≤Rc=12kN

满足要求

九、立杆地基承载力验算

立杆上部结构传至立杆基础顶面的轴向力标准值:

NK=NG1K+NG2K+åNQK=4.898+1.56+4.5=10.958kN

立杆上部结构传至立杆基础顶面的轴向力设计值:

N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4åNQK=1.2×(4.898+1.56)+1.4×4.5=14.05kN

底座的验算:

N=7.804kN£Rb=100kN

地基承载力验算:

按照规范JGJ130-2011第5.5.2条要求,考虑部分地基承载力折减系数(一般0.4),可得

Pk=Nk/Ac=10.958/0.25=43.832kPa£fg=68kPa

满足要求

主题:框剪结构