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1、计算常用规范1.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 130-2011)2001、网络资料依据2.建筑结构荷载规范(GB5009-2001)3.钢结构设计规范 (GB50017-2003)第1页/共92页计算基础知识之一 单位问题lN-mm单位制 (1m=1000mm)l质量单位:吨(t),公斤(kg)lkg(质量)与N(力)之间的关系 F=mamX10(重力加速度g=9.8m/s2)故 1kgf=10N 1tf=10kN例如:1、钢管的质量为3.97kg/m,自重荷载标准值39.7N/m;2、外墙装饰脚手板上活荷载 2kN/m2,相当于200kgf/m2(两、三个工人的体重/m2)第
2、2页/共92页 计算基础知识之二 荷载类型 永久荷载在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计。如结构自重、预应力等。钢管自重标准值:1)横杆计算时 39.7N/m(不考虑配件自重 2)立杆计算时:查表 考虑扣件自重,不含栏杆、挡脚板、安全网自重。脚手板自重:冲压钢板 0.3KN/m2 木、竹片脚手板 0.35KN/m2 可变荷载在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。如施工人员及设备材料重量、风荷载等。结构施工用脚手架施工层均布荷载标准值:3KN/m2 装饰装修用脚手架施工层均布荷载标准值:2KN/m2 风荷载计算第3页/共92页计算
3、基础知识之三 分项系数以概率理论为基础的极限状态设计法荷载标准值荷载的基本代表值,为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值。)刚度计算荷载设计值-荷载标准值乘以分项系数 强度计算 永久荷载分项系数:1.2 可变荷载分项系数:1.4 组合系数2个以上可变荷载时:0.9(风+均布活荷载)老规范0.85第4页/共92页风压标准值计算 wk=zsw0 wk=.zsw0(w0取n=50的值)JGJ130-2001 wk风荷载标准值(kN/m2);z风压高度变化系数,应按现行国家标准建筑结构荷载规范GB50009规定采用;s脚手架风荷载体型系数,应按JGJ130-2011表
4、的规定采用;wo基本风压值(kN/m2),应按国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001附表D.4的规定采用,取重现期n=10对应的风压值。郑州:w0=0.3 KN/m2 计算基础知识之四 风荷载第5页/共92页 风压高度变化系数z,按照现行国家标准建筑结构荷载规范规定的值进行选取。我们在设计脚手架时,要注意此值的取法,按现行国家标准建筑结构荷载规范的要求,对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数应依据地面粗糙度类别进行选择确定第6页/共92页第7页/共92页 lz与地面粗糙度有关(A、B、C、D四类)与计算脚手架的离地面高度有关 市区C类10m高处:0.74;30m高处:1.0;60
5、m高处1.35ls 与背靠建筑物的封闭状况有关(墙1.0、其它1.3)与脚手架自身状况有关(是否封闭、挡风系数大小)郑州市区C C类、3030高、框架结构、全封闭外挂密目安全网wk=zs2第8页/共92页计算基础知识之五 钢管()截面特性外径D壁 厚t截面积A惯性矩I截面模量W回转半径i每米长质量(mm)(mm)(cm2)(cm4)(cm3)(cm)(kg/m)48.33.65.0612.715.261.593.97外径壁 厚t截面积A惯性矩I截面模量W回转半径i每米长重力(mm)(mm)(mm2)(mm4)(mm3)(mm)(N/mm)48.33.65.06X1021.271X1055.26
6、X10315.90.0397第9页/共92页计算要点之一 小横杆计算小横杆按照简支梁进行强度(只算弯曲、不算剪切)和挠度计算例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层第10页/共92页第11页/共92页小横杆荷载小横杆荷载恒荷载计算:小横杆的自重标准值:q1=0.038kN/m 脚手板的荷载标准值:q2=0.3501.200/3=0.140kN/m活荷载计算:活荷载标准值:Q=3.01.2/3=1.200kN/m例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层第12页/共92页小横杆荷载设
7、计值及力学模型小横杆荷载设计值及力学模型荷载的设计值:q=1.20.038+1.20.140+1.41.200=1.894kN/m 力学模型:第13页/共92页小横杆力学模型说明小横杆力学模型说明第14页/共92页小横杆力学模型说明小横杆力学模型说明碗扣式脚手架承载能力提高约碗扣式脚手架承载能力提高约15%第15页/共92页简支梁内力图结构力学求解器弯矩图剪力图变形图第16页/共92页小横杆强度与挠度校核l弯曲应力 f =205 N/mm2 l挠度 q标准值 E=2.06X105 N/mm2 第17页/共92页为什么不计算钢管的抗剪强度第18页/共92页 1 作业层上非主节点处的横向水平杆,宜
8、根据支承脚手板的需要等间距设置,最大间距不应大于纵距的1/2;2 当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时,双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上;单排脚手架的横向水平杆的一端应用直角扣件固定在纵向水平杆上,另一端应插入墙内,插入长度不应小于180mm;3 当使用竹笆脚手板时,双排脚手架的横向水平杆的两端,应用直角扣件固定在立杆上;单排脚手架的横向水平杆的一端,应用直角扣件固定在立杆上,另一端插入墙内,插入长度不应小于180mm。主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。(去掉了内排架离墙距离的要求)横向水平杆的构造应符合下列规定:第19页/共92页计
9、算要点之二 大横杆计算荷载:小横杆传递给大横杆的荷载-集中力P设计值 即小横杆的支座反力:P=qlb/2 =1.894kN/mX1.05m/2 =0.994kN大横杆的自重-均布力q设计值 q例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层第20页/共92页 第21页/共92页第22页/共92页集中荷载P作用弯矩最大值(位置)均布荷载q作用弯矩最大值(位置)(l=la=1.2m)第23页/共92页 强度满足要求!第24页/共92页大横杆挠度计算:(荷载标准值)第25页/共92页大横杆挠度小于1200mm/1501200mm/150与10mm10
10、mm刚度满足要求!第26页/共92页 大横杆在上的情况 q1-脚手板及大横杆自重 q2-活荷载第27页/共92页 大横杆的构造规定:1 纵向水平杆应设置在立杆内侧,单根杆长度不应小于3跨;2 纵向水平杆接长应采用对接扣件连接或搭接,并应符合下列规定:1)两根相邻纵向水平杆的接头不应设置在同步或同跨内;不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm;各接头中心至最近主节点的距离不应大于纵距的1/3 第28页/共92页计算要点之三 扣件抗滑验算扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范 R Rc 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;本例即
11、大横杆的支座反力。试验表明:当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时单扣件抗滑承载力为8.0kN;双扣件,考虑受力不均匀,抗滑承载力取12.0kN。第29页/共92页第30页/共92页计算偏不安全!为什么?第31页/共92页较安全算法:荷载计算:扣件覆盖范围内的横杆及脚手板自重、活荷载 大横杆的自重标准值:P1=0.0381.200=0.046kNP1=0.0381.200=0.046kN 小横杆的自重标准值:P1=0.0381.053/2=0.060kNP1=0.0381.053/2=0.060kN 脚手板的荷载标准值:P2=0.3501.051.200/2=0.220kNP2=0.3501
12、.051.200/2=0.220kN 活荷载标准值:Q=3.0001.0501.200/2=1.890kNQ=3.0001.0501.200/2=1.890kN 荷载的设计值:R=1.2(0.046+0.06)+1.20.220+1.41.890=3.0R=1.2(0.046+0.06)+1.20.220+1.41.890=3.0kN kN 扣件抗滑验算满足要求!第32页/共92页计算要点之四 立杆稳定性验算计算方法力求简单、正确、可靠。整体稳定、单杆局部稳定合并为一个公式。计算部位:最底层立杆例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层
13、两步三跨第33页/共92页例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层 两步三跨第34页/共92页例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层 两步三跨第35页/共92页值的说明计算长度系数值是反映脚手架各杆件对立杆的约束作用。采用了中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院19641964年19651965年和19861986年19881988年、哈尔滨工业大学土木工程学院于19881988年19891989年分别进行原型脚手架整体稳定性试验所取得的科研成果,其值在1.52.01.52.0之
14、间。综合了影响脚手架整体失稳的各种因素:连墙件、剪刀撑当然也包含了立杆偏心受荷(初偏心e=53mme=53mm)的实际工况。第36页/共92页例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层 两步三跨第37页/共92页NG1k-架体自重,查表。含:立杆、横杆、剪刀撑、扣件重量。NG2k-构、配件自重,含:脚手板、栏杆、挡脚板、安全网重量。标准值可查表、2。木脚手板:0.35kN/m2 栏杆、木挡脚板:0.17kN/m2 安全网:0.01kN/m2例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层
15、两步三跨第38页/共92页例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层 两步三跨NG1k=0.1336kN/m49m=6.5464kN NG2k=NG2脚手板+NG2栏杆、挡脚+NG2安全网 =0.3502层1.2(1.05+0.3)/2+0.171.22层/2+0.011.20049 =0.567+0.204+0.588 =1.359kN NGk=NG1k+NG2k =6.5464+1.359 =7.9kN 第39页/共92页l活荷载标准值 NQk1=5kN/m21.2m1.05m/2 =3.15kNl风压标准值 wk=0.312kN/m
16、2 风压引起立杆弯矩标准值,公式例:48*3.548*3.5,排距lb=1.05lb=1.05,纵距la=1.2la=1.2,高度H=49mH=49m,步距h=1.5mh=1.5m两个施工层、两步三跨第40页/共92页立杆稳定系数例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层、两步三跨l0=kuh=1.155X1.5X1.5=2.6m计算长度系数,查表=l0/i=2600/15.9=164=210稳定系数 =0.262 查表 第41页/共92页无风工况立杆稳定核算 验算通过!第42页/共92页0.9 组合系数 验算通过!有风工况立杆稳定核算第
17、43页/共92页连墙件受力:1、迎风面上的风力 Nlw=1.4WkAW2、脚手架平面外变形所产生的连墙件轴力 N0=3kN (单排2kN)验算内容:1、强度2、稳定 Ac-净截面(孔、螺纹等)计算要点之五 连墙件验算例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层、两步三跨第44页/共92页第45页/共92页第46页/共92页第47页/共92页连墙件稳定系数例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层、两步三跨=l/i=500/15.9=31.4稳定系数 =0.914 查表 第48页/共92
18、页连墙件稳定核算、连接验算 稳定验算通过!Nl=7717N=7.7kN Rc=8kN 连接扣件抗滑验算通过!(若不通过,增加扣件)第49页/共92页连墙件的说明连墙件的说明 采用形式:扣件式连接、焊接,螺栓连接等,最常用的扣件式连接方式。注意两个问题。1 限制连墙件偏离主节点的最大距离300mm 只有连墙件在主节点附近方能有效地阻止脚手架发生横向弯曲失稳或倾覆,若远离主节点设置连墙件,因立杆的抗弯刚度较差,将会由于立杆产生局部弯曲,减弱甚至起不到约束脚手架横向变形的作用。实际工程中,许多连墙件设置在立杆步距的12附近,这对脚手架稳定是极为不利的。2 第一步立柱所承受的轴向力最大,是保证脚手架稳
19、定性的控制杆件。在该处设连墙件,也就是增设了一个支座,这是从构造上保证脚手架立杆局部稳定性的重要措施之一。第50页/共92页K-标准值(设计值安全)Nk-立杆轴向力13.89kN(取立杆稳定计算时的设计值安全、方便)A-基础地面面积(钢垫板、木垫块等)fg-地基承载能力(天然地基、回填土0.4)例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=49m,步距h=1.5m两个施工层、两步三跨计算要点之六 地基承载力计算第51页/共92页1.抗弯强度、整体稳定性和挠度;2.锚固件及其锚固连接的强度;3.梁下建筑结构的承载能力验算。例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,
20、高度H=19m(总高60m),步距h=1.5m 两个施工层、两步三跨计算要点之七 悬挑钢梁(不小于16工)计算第52页/共92页超过一定规模的危险性较大的分部分项工程深基坑工程(一)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护和降水工程(二)开挖深度虽未超过5m,但地质条件、周围环境和地下管线复杂,或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。模板工程及支撑体模板工程及支撑体系系(一)工具式模板工程:包括滑模、爬模、飞模等工程。(二)混凝土模板支撑工程:搭设高度8m及以上;搭设跨度18m及以上;施工总荷载15kN/m2及以上;集中线荷载20kN/m及以上;(三)
21、承重支撑体系:用于钢结构安装等满堂支撑体系,承受单点集中荷载700kg以上。起重吊装及安装拆卸工程(一)采用非常规起重设备、方法,且单件起吊重量在100kN及以上的起重吊装工程;(二)起重量300kN及以上的起重设备安装工程;高度200m及以上内爬起重设备的拆除工程。脚手架工程脚手架工程(一)搭设高度50m及以上的落地式钢管脚手架工程;(二)提升高度150m及以上附着式整体和分片提升脚手架工程;(三)架体高度20m及以上悬挑式脚手架工程;拆除、爆破工程其他(一)施工高度50m及以上的建筑幕墙安装工程;(二)钢跨度大于36m及以上的钢结构安装工程;跨度大于60m级以上的网架和索膜结构安装工程;(
22、三)开挖深度超过16m的人工挖孔桩工程;(四)地下暗挖、顶管及水下作业工程;(五)采用新技术、新工艺、新材料、新设备及尚无相关技术标准的危险性较大的分部分项工程。第53页/共92页第54页/共92页吊拉钢索为安全储备,按构造设置,不计入悬挑梁受力(变形大)注意lc、lc1、lc2、lc3的取值与上图中L1和L2的关系 L1=Lc1=100+1050+500+100=1750 L21.25L1 故Lc 1.25L1-300=1.25*1750-300=1887.5 取1900mm注意L1 L2构造要求与老规范的区别(更严格)例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=19m(
23、总高60m),步距h=1.5m 两个施工层、两步三跨 里立杆距墙500第55页/共92页荷载N-立杆轴向力 13.89kN12kN(H49 H19)q-悬挑梁自重205.13N/m=0.20513kN/m第56页/共92页 16工截面特性截面积A惯性矩I截面模量W回转半径i每米长质量IxIyWxWyixiy(cm2)(cm4)(cm3)(cm)(kg/m)26.131113093.114121.26.851.8920.513截面积A惯性矩I截面模量W回转半径i每米长重力(mm2)(mm4)(mm3)(mm)(N/mm)2613.1113000009310001410002120068.518.
24、90.20513第57页/共92页例:48*3.5,排距lb=1.05,纵距la=1.2,高度H=19m(总高60m),步距h=1.5m 两个施工层、两步三跨 里立杆距墙500第58页/共92页弯矩图kN.m第59页/共92页剪力图kN第60页/共92页型钢悬挑梁的抗弯强度计算公式:型钢悬挑梁的整体稳定性验算公式:第61页/共92页悬挑梁整体稳定系数 by=lc/iy=1750/18.9=931.750*2/250=0.014m 未通过!(设计值?标准值?)E=2.06X108kN/m2 I=1.13X107mm4=1.13X10-5m42第64页/共92页 悬挑梁构造要点悬挑钢梁前端应采用吊
25、拉卸荷,吊拉卸荷的吊拉构件有刚性的,也有柔性的,如果使用钢丝绳,其直径不应小于14,使用预埋吊环其直径不宜小于20(或计算确定),预埋吊环应使用HPB235级钢筋制作。钢丝绳卡不得少于3个。悬挑钢梁悬挑长度一般情况下不超过2m能满足施工需要,但在工程结构局部有可能满足不了使用要求,局部悬挑长度不宜超过3米。大悬挑另行专门设计及论证。在建筑结构角部,钢梁宜扇形布置(联梁问题);如果结构角部钢筋较多不能留洞,可采用设置预埋件焊接型钢三角架等措施。悬挑钢梁支承点应设置在结构梁上,不得设置在外伸阳台上或悬挑板上,否则应采取加固措施。定位点可采用竖直焊接长0.2m、直径25mm-30mm的钢筋或短管等方
26、式。第65页/共92页第66页/共92页第67页/共92页第68页/共92页第69页/共92页第70页/共92页第71页/共92页第72页/共92页锚固型钢悬挑梁的U型钢筋拉环或螺栓的强度计算公式:式中:Nm型钢悬挑梁锚固段压点U型钢筋拉环或螺栓的拉力设计值;悬挑梁剪力图 (拉14.238kN?压38.925kN?钢垫板)锚固计算第73页/共92页l Al U型钢筋拉环的净截面面积或螺栓的有效截面面积(mm2),一个U型钢筋拉环或一对螺栓按两个截面计算;直径16mml fl U型钢筋拉环或螺栓抗拉强度设计值,应按GB50010的规定,fl=50N/mm2(HPB235)。l当型钢悬挑梁锚固段压
27、点处采用2个(对)及以上U型钢筋拉环或螺栓锚固连接时,其钢筋拉环或螺栓的承载能力应乘以0.85的折减系数。第74页/共92页第75页/共92页锚固钢筋抗拉强度计算14238N 通过!第76页/共92页 锚固构造要求:U型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型。U型钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧。型钢悬挑梁固定端应采用2个(对)及以上U型钢筋拉环或锚固螺栓与梁板固定,U型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置,并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固,其锚固长度应符合现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010中钢筋锚固的规定。30d第77页/共92页重要的构造要求主节点处连墙件必要性立杆直线度(立杆不准搭接)、立杆不准打孔、步距不大于2m等剪刀撑的同步搭设及扣件连接同跨施工层荷载要求(活荷载不大于5kN)地基沉降观测第78页/共92页第79页/共92页第80页/共92页第81页/共92页第82页/共92页第83页/共92页门洞第84页/共92页第85页/共92页单排第86页/共92页第87页/共92页第88页/共92页第89页/共92页第90页/共92页介绍辅助工具结构力学求解器EXCEL第91页/共92页感谢您的观看。第92页/共92页
限制150内