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设计说明
设计说明
1、为贯彻执行“建筑施工安全检查标准”《JGJ59-99》有关条款规定,结合我处施工特点、技术条件,特编制“型钢悬挑脚手架承载装置设计计算书”。
2、本设计是在原有钢管承载装置悬挑脚手架基础上的进一步改进,悬挑承载系统由钢梁、吊索及连墙构件组成。
本设计可作为高层建筑外墙悬挑脚手架专项方案附件使用。
3、本设计适合层高在2.6~4.5米的建筑工程,脚手架一次悬挑总高度不超过30米,离墙间距不超过0.5米,步架高为1.8米、立杆纵距1.5米、横距1.0米。
4、钢梁与剪力墙连接处两预埋螺栓的中心距为140mm,预埋时不超过150mm,选用Φ20螺栓及Φ25套管,螺栓与套管同时预埋在模板中并固定(所有预埋螺栓尽量在同一水平面),在砼浇筑后要派人转动,以便在砼终凝前将螺栓抽出。
5、吊索选用6×19Φ17钢丝绳,宜用新钢丝绳,并应验证其破断拉力满足设计要求。
钢丝绳夹公称直径必须与钢丝绳相符,即为Φ16或Φ18,每个接头处必须用三道钢丝绳夹。
6、阳台部位既有悬挑脚手架钢梁,又有悬挑料台时应加固阳台,加固方法见附图(三)。
7、本设计计算的参考书目:
(1)、《钢结构设计规范》(GBJ17-88)
(2)、《钢结构》----------高等教育出版社
(3)、《建筑施工脚手架实用手册》中国建筑工业出版社
一、承载装置设计构造
型钢悬挑脚手架承载装置构造如附图一、二所示,主要构配件名称、基本尺寸、型号、技术要求等如下表:
序号
构配件名称
尺寸、型号
技术要求
1
工字钢钢梁
I12.6,长1.5、1.7米
A3钢
2
钢梁连墙板
-250×160×10钢板
A3钢
3
钢梁连墙拴
Φ20
A3钢
4
吊索
6×19Φ17光面钢丝绳
破断拉力18400Kg
5
花篮螺丝
OO型3.0
允许荷载≥30KN
6
吊环
Φ16圆钢
热弯直径120mm
7
吊环连墙拴
Φ22
A3钢
二、荷载计算
(一)、静载:
沿纵向截取1.5米长,竖向30米高的一段外脚手架为计算单元
1、取值依据:
钢管:
38.4N/m
扣件:
15N/只
钢笆片:
125N/m2
七夹板:
120N/m2
安全网:
5N/m2
2、荷载组合:
承载体
荷载分项
内立杆(N)
外立杆(N)
立杆自重
30×38.4=1152
1152
大横杆
1.5×(30÷1.8)×2×38.4=1920
1920
小横杆
[1.5×(30÷1.8)×38.4]÷2=480
480
扣件
(30÷1.8)×4×15=900
900
钢笆片
[1.5×1.05×(30÷1.8)×125]÷2=1640.6
1640.6
附墙件
0.8×9×38.4=276.5
内挡板
0.5×1.5×(30÷1.8)×120=1500
剪刀撑
×6×6×2×2×(1.5×30)÷(6×6)×38.4=814.6
安全网
1.5×30×5=225
护栏杆
1.5×(30÷1.8)×38.4=960
踢脚板
1.5×0.2×(30÷1.8)×120=600
合计
7869.1
8692.2
(二)、活载
施工活荷载取2000,按三步架同时施工的装修架计算:
∑M(D)=0q1=2000×1.5×3×1.0×0.5―2000×1.5×3×0.5×0.25=3375(N)
∑M(A)=0q2=2000×1.5×3×1.5×0.75=10125(N)
(三)、总荷载
外立杆:
P1=1.2×8692.2+1.4×3375=15155.6(N)=15.2(KN)
内立杆:
P2=1.2×7869.1+1.4×10125=23497.9(N)=23.5(KN)
三、内力分析
S1、S2分别为斜拉钢丝绳内力
PB为工字钢的支座反力
H为一个楼层高度,一般情况下,2.6m≤H≤4.5m,以下分别取h=2.6m和h=4.5m进行内力分析。
1.H=2.6m时,α=arctg(
)=60ºß=arctg(
)=79º
∑M(D)=0
S1×1.0×Sinα―P1×1.0=0
S1=
=17.6(KN)
∑M(A)=0
S2×1.0×Sinß―P2×1.0=0
S2=
=24.0(KN)
∑X=0S1Cosα+S2Cosß-PB=0
PB=17.6×Cos60º+24×Cos79º=13.38(KN)
2、H=4.5米时,α=arctg(
)=71.6ºß=arctg(
)=83.7º
∑M(D)=0S1=
=16.02(KN)
∑M(A)=0S2=
=23.74(KN)
∑X=0PB=16.02×Cos71.6º+23.74×Cos83.7º=7.66(KN)
因楼层高度的变化,在此选用最不利荷载进行各构件验算,即层高为2.6m时:
S1=17.6(KN),S2=24.0(KN),PB=13.38(KN)。
四、构件验算:
(一)钢梁的验算:
钢梁型号拟选I12.6,各项技术参数分别为:
h=126mm,b=74mm
t=5mm,tw=8.4mm,A=1810mm2
Ix=488cm4,ωx=77.5cm3,ix=5.20cm
Iy=46.9cm4,ωy=12.68cm3,iy=1.61cm
钢梁为轴心受压构件,轴心力为PB
1、截面强度验算:
=
=7.4(N/mm2) 2、整体稳定性验算: 钢梁的计算长度L0取值21,即L0=3m λx= =57.7<[λ]=200 λy= =186<[λ]=200 λy>λx故只对Y-Y轴进行验算,查表得: ψy=0.212 =34.9(N/mm2) 3、局部稳定性验算: (1)、对腹板: 式中以构件两方向长细比的较大者,即λy=180,λy>100,取λ=100代入上式得: = =78.4安全 (2)、对翼板: 代入数据得: 78.4=8.8< =20.9安全 (二)、吊索验算: 1、钢丝绳强度验算: 拟选用6×19Φ17光面钢丝绳,破断拉力PB=18400Kg 钢丝绳允许拉力: S=0.85×18400×10=156.4(KN) 安全系数: K= =6.5>6.0安全 2、花篮螺丝强度验算: 花篮螺丝选用OO型,螺旋扣号码为3.0,许用荷载: f=30KN>S2=24.0KN安全 (三)、节点验算: 1、吊索连墙节点验算: 吊环用Φ16圆钢冷弯而成,焊接在10mm厚的钢板上,焊脚尺寸hf=6mm,焊缝长度Lw=100mm(双面焊),螺栓直径Φ22(如下图): (1)、吊环验算: 吊环受剪力: NV=S1+S2=17.6+24.0=41.6(KN) τ= =103.5(N/mm2)<[τ]=125N/mm2安全 (2)、焊缝强度验算: 焊缝受水平方向拉应力及竖向剪应力共同作用,应满足下式: 式中 为强度增大系数,静载作用下取1.22 为角焊缝强度设计值,取160N/mm2 Nt=S1Cosα+S2Cosβ=17.6×Cos60º+24.0×Cos79º=13.38(KN) Nv=S1Sinα+S2Sinβ=17.6×Sin60º+24.0×Sin79º=38.8(KN) =8.85(N/mm2) =25.7(N/mm2) 26.7(N/mm2)< =160(N/mm2)安全 (3)、钢板强度验算: 钢板承受螺栓传来的竖向反力: N=NV=38.8KN, 受力面积取与螺栓的有效接触面积: A=3.14×11×10=345.4mm2 =112.3(N/mm2)<[f]=215(N/mm2)安全 (4)、连墙螺栓验算: 螺栓直径为Φ22、截面积A=380.1mm2,螺栓受水平拉力及竖向剪力共同作用,则要满足: 式中: Nt、NV分别为螺栓所受拉力、剪力; 、 分别为螺栓受拉、受剪承载力设计值。 Nt=Nc=13.38KN、Nv=Qc=38.8KN查表得: =51.6KN、 =49.4KN 则: <1安全 2.钢梁连接节点验算: (1)、剪力墙结构: 钢梁连墙螺栓只受压力PB作用,故不验算。 (2)、框架结构: 钢梁连墙螺栓及焊缝均受水平剪力作用。 NV=PB=13.38KN (a)、螺栓强度验算: =21.3(N/mm2) < =130N/mm2安全 (b)、焊缝强度验算: 工字钢与钢板间焊缝的焊脚尺寸hf=6mm,焊缝长度lw=160mm: 则 =10.6N/mm2 < =160N/mm2安全
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