某工程悬挑脚手架设计验算

悬挑脚手架设计验算一、本工程悬挑脚手架在四层楼面开始搭设，共分五段；每段高度为3.05m×6层=18.30m，验算高度取18.3m。悬挑钢梁拟采用16#槽钢，其钢梁间距等同于立杆纵距1.5m，立杆横杆0.80m，步距1.8m。钢梁长3.0m，伸入楼板内1.725m，楼板上埋设两组φ16钢筋套环（按一组计算），两组套环间距0.3m；里面一组套环距伸入楼板内钢梁端0.10m。二、主要材料：φ48×3.5钢管、扣件，HPB235级的16#槽钢，HPB235级的φ16钢筋套环，φ16钢丝绳。三、验算方式：第一、验算悬挑钢梁（16#槽钢）时，钢丝绳的承载力不予考虑，仅作为安全储备；第二、验算钢丝绳的承载力时，不计算钢筋套环的强度。四、23.80m高架体的强度和稳定性计算已在落地式脚手架部份进行了验算，这里从略。五、悬挑梁使用安全验算：1：荷载清理：①脚手架立杆承受的结构自重标准值：0.1248×18.3=2.284KN②毛竹脚手片自重标准值（按六层计算）：0.35×1.5×0.40×6=1.26KN③安全网自重标准值（按六层计算）：0.011×1.5×18.3=0.302KN④安全防护栏杆装置（按六层计算）：0.14×1.5×6=1026KN⑤施工荷载（按两层荷载计算）：1.5×0.40×3×2=3.60KN2：内、外力杆轴向力设计值：eq\o\ac(○,1)、F内=1.2NGK+1.4NQK=1.2×（2.284+0.35×1.5×0.7×6）+1.4×3×1.5×0.7×2=14.21KNeq\o\ac(○,2)、F外=1.2NGK+1.4NQK=1.2×（2.284+1.26+0.302+1.26）+1.4×3.60=11.17KN360036003：内力计算：P×1.55=F内×0.45+F外×（0.45+0.8）∴P=(0.45×14.21+1.25×11.17)/1.55=13.134KNRA=P+F内+F外∴RA=13.134+14.21+11.17=38.514KNMmax=P·L=13.34×1.55=20.36KN·mVmax=F内+F外=14.21+11.17=25.38KN4、强度验算：Mx/Rx·WNx≤f其中：Rx=1.05WNx=108.275×103㎜3Mx/Rx·WNx=20.36×106/1.05×108.275×103=188N/mm2＜f=215N/mm2（强度满足要求）5、剪应力验算：6、挠度验算：ω=ω1+ω2=F外·Lb3/3EI+F内·a2/6EI×(3Lb-a)≤［ω］其中：E-槽钢的弹性模量，E=2.06×105N/㎜2I-槽钢的截面惯性矩，I=866.2×104㎜4ω=F外·Lb3/3EI+F内·a2/6EI×(3Lb-a)=11.17×103×12253/3×2.06×105×866.2×104+14.21×103×4502×（3×1225-450）/6×2.06×105×866.2×104=3.836+0.867=4.7㎜<［ω］=L/250=1225/250=4.9㎜（挠度满足要求）7、预埋钢筋套环的使用安全验算：在钢丝绳尚未使用前，仅钢筋套环单独承担挑梁传下来的上部荷载，所以设置两道预埋钢筋套环（仅计算一道钢筋套环的强度，另一道作为安全储备）。预埋钢筋套环的强度(材料选用HPB235级中φ16钢筋)：σ=P/2AS=P/(2×1/4×d2)=P/0.5·πd2≤［σ］其中：P—作用于钢筋套环的轴向拔力。d—预埋钢筋套环直径㎜。AS—预埋钢筋套环截面积㎜2。则拉应力：σ=13.134×103/0.5×3.14×162=32.68N/mm2＜［σ］=210N/mm2（钢筋强度满足要求）②预埋钢筋套环的锚固长度(见图8)N=［τ］则：h≥P/［τ］其中：d—预埋钢筋直径。h—预埋钢筋套环锚固深度㎜，同时满足20～30d要求。［τ］—混凝土与钢筋表面的容许粘结度，取1.5h=350mm≥13.134×103/3.14×16×1.5=174.3mm8、斜拉钢丝绳及吊环强度（不考虑预埋钢筋套环的强度）：eq\o\ac(○,1)斜拉钢丝绳强度：钢丝绳与建筑物的斜拉角度为β则：F·cosβ·(Lb+a)=F外·(Lb+a)+F内·aF=F外·(Lb+a)+F内·a/cosβ·(Lb+a)其中：F－钢丝绳拉力总和F=11.17×（1.250+0.45）+14.21×0.45/cos11.58°×（1.250+0.45）=22.83KN当钢丝绳拉力总和小于等于钢丝绳的容许拉应力时，系统满足要求。现选6×37+1股，直径为16mm的钢丝绳，钢丝绳的公称抗拉强度1700N/mm2，破断拉力总和为145.0KN的钢丝绳。［S］=Sb/K=145.0/7=20.71KN其中：［S］—钢丝绳的容许拉应力Sb—钢丝绳的破断拉力K—钢丝绳的使用安全系数，取K=7又：S´b=a·F=0.85×F=0.85×22.83=19.40KN其中：a—荷载不均匀系数，取a=0.85则：S´b≤［S］（钢丝绳的拉力满足要求）eq\o\ac(○,2)吊环的强度：钢筋吊环选用HPB235级，直径16mm的钢筋，锚固长度≥30dσ=F/n·A=F/n·（1/4）πd2＜［σ］=50N/mm2其中：F—作用于吊环上的拉力n—吊环的截面个数，一个吊环时n=2一个吊环的截面积σ=16.14×103/2×3.14×（1/4）162=40.16N/mm2＜［σ］=50N/mm2（吊环强度满足要求）吊环锚固长度计算：锚固长度为350㎜（前有计算，这里从略）。eq\o\ac(○,3)钢丝绳的绳端固定采用卡接法，每端设置4个卡子，其间距为150mm，在最后一个卡具后面约500㎜处，再安一个卡头，并将绳头放出一个“安全弯”。但当安全弯被拉直时，说明钢丝绳发生滑动，这时必须立即采取加固措施。卡子拧紧程度，应使钢丝绳原来高度压偏1/3左右，保证钢丝绳受拉力后，直径虽稍有减少，但不会产生脱机。9、eq\o\ac(○,1)悬挑槽钢最大间距验算：工字钢间距按两跨（3.0m），进行安全验算。外立杆集中荷载F外´=F外×2=11.17×2=22.34KNT=F外´/cosβcos11.58°［S］/7=145/7=20.7所以：槽钢悬挑梁的间距严禁随意加大，最大间距不得大于1.8m。否则必须增加钢丝绳吊索。所以：槽钢悬挑梁的间距严禁随意加大，最大间距不得大于1.8m。否则必须增加钢丝绳吊索。eq\o\ac(○,2)悬挑槽钢最大悬挑长度验算：根据悬挑脚手架平面布置图，槽钢最大悬挑长度为3.0mP×2.9=F内×2.1+F外×2.9∴P=(2.1×14.21+2.9×11.17)/2.9=21.46KNMmax=P·L=21.46×2.9=62.234KN·mσ=Mx/WNx=62.234×106/108.275×103=574.78N/mm2＞［σ］=215N/mm2则：槽钢强度不能满足要求，需增加吊点卸载。在悬挑槽钢距支点1.5m处增设一道φ20钢丝绳。P×2.9+F´×1.5·Sin76.03°=F内×