某悬挑脚手架工字型钢挑梁设计及计算

悬挑脚手架工字型钢挑梁设计方案一、悬挑脚手架搭设要求（结构脚手架，详见附图）挑杆采用16号工字钢，间距1500mm。架管采用ф48钢管搭设。吊环采用ф16钢筋。设计高度按18000mm计，立杆横距800㎜，纵距1500㎜，步距1800mm。（双排架体）在工字钢上焊ф60钢管，长100mm，作为立杆套管，起稳定作用。二、挑杆及吊环验算经查表可知：普通钢的抗压、抗拉强度设计值均为205N/mm2,16号工字钢的截面面积为A=2611mm2，截面抵抗矩Wx=140900mm3,回转半径ix=65.7mm、iy=18.9㎜，b=88㎜，h=160㎜，t=9.9㎜，Ix=1127㎝4。荷载计算：取1500mm宽为一计算单元，荷载如下：=1\*GB3①、外架自重：由JGJ130－2001规范中附录A表A－1可知，步距1800mm，纵距1500mm的双排架每米立杆承受的结构自重标准值为0.1248kN/m（内、外侧立杆平均值），Ф60钢管自重为4.22kg/m则：N1=0.1248×18×2+0.042×0.2×2=4.5096kN=2\*GB3②、施工活荷载：（按两层计）N2=1.5×1.0×3.0×2=9kN=3\*GB3③、木架板自重：（按3层计）N3=1.5×1.0×0.35×3=1.575kN=4\*GB3④、安全网自重：N4=1.5×1.0×0.01×2+1.5×18×0.01=0.33kN=5\*GB3⑤、挑出段型钢自重：N5`=0.21×1.0=0.21kN=6\*GB3⑥、内段型钢自重：N5``=0.21×2.5=0.525kN构件受力简图：挑杆验算：由于挑出段将产生弯矩影响，则内力:Mx=N×0.6+N5`×0.5=(1.2×N1+1.4×N2+1.2×N3+1.2×N4)×0.6+1.2×N5`×0.5=12.32kN·m根据公式：Mx/Wx=(12.32×106)/140900=87.44N/mm2<205N/mm2∴16号型钢满足要求。吊环验算：①拉力强度验算由受力简图可知：N`×2.35+N5``×1.25=MxN`=（Mx-N5``×1.25）/2.35=（12.32-0.656）/2.35=11.664/2.35=4.96kN∵吊环为Φ16钢筋∴N`/A==12.34N/mm2<<50N/mm2∴Φ16钢筋吊环满足要求。②抗拔力验算抗拔力验算系假定吊环全靠混凝土的握裹力来承受拉拔力。即：N≥K式中：N—混凝土的握裹力，N=;d—吊环的直径;l—吊环埋入砼中的深度;--混凝土的握裹力，对光面钢筋，=1.5~3.0MPa，取2.0MPa;K—安全系数，K≥4;Q—吊环所承受的拉力。由上可知：吊环直径为16mm，Q=4960÷2=2480N，∴l==49mm,取锚固30d=480mm》49mm。∴N=3.14×16×480×2=48230N》=4960N∴吊环的抗拔力满足要求。③局部承压验算局部承压按下式计算：式中：K—动力系数，K=1.5;Q--每个吊环所承担的重力;b—吊钩的宽度;d—吊环的直径;--钢材局部承压设计值=215N/mm2由上可知：b取100mm，Q=4960÷2=2480N，∴∴吊环的局部承压满足要求。整体稳定性验算：受弯构件整体稳定计算公式如下：式中：Mx—绕强轴作用最大弯矩Wx—截面抵抗矩--梁的整体稳定系数双轴对称工字形等截面悬臂梁的整体稳定系数，可按下式计算，但式中系数应按表A-4钢结构设计与计算包头钢铁设计研究院、中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会编著查得，中的L1为悬臂梁的悬伸长度。当求得的大于0.6时，应按表A-2查出相应的代替值。钢结构设计与计算包头钢铁设计研究院、中国钢结构协会房屋建筑钢结构协会编著===52.9式中：A—梁的截面面积h、t1—梁截面的全高和受压翼缘厚度--截面不对称影响系数，对双轴对称工字形截面，其值取0。--系数=235N/㎜2由查表A-4确定：当时，=0.21+0.67,当时，=0.72+0.26,当时，=1.17+0.03,=式中：b1为受压翼缘的宽度L1为悬伸长度∴==0.7031∴=0.21+0.67=0.21+0.67×0.7031=0.68∴=0.68×=3.89>0.6查表A-2可知：==0.987∴==88.59N/㎜2<=205N/㎜2∴梁的整体稳定性符合要求。挠度验算：由图可知，挠度计算按外伸梁计算。挑架的外侧立杆受力F2、内侧立杆受力F1及挑出段型钢自重F3将分别使梁产生不同的挠度，叠加后可得出总的挠度值。外伸梁挠度计算公式为：式中：a—外伸段长度E—弹性模量=206×103N/㎜2由附图可知：F2=(++1.5×18×0.01)×1.2+(N2×1.4)/2=10.30KNF1=(+)×1.2+(N2×1.4)/2=9.98KNF3=0.21KN∴1==0.15㎜2==4.96㎜3==0.02㎜∴max=1+2+3=5.1㎜计算挠度：>（按钢结构其它梁挠度要求为，因此施工中应严格控制荷载，将钢梁挠度控制在许可范围内）。水平风荷载计算：（连墙杆按两步三跨计）其中：取2.09（B类、100米高，GB5009-2001表）=1.3×0.089=0.1157（JGJ130-2001表A-3）。由于安全网挡风系数无法考虑，因此，取=0.5。（GB5009-2001）∴0.7×2.09×0.5×300=219.45两步三跨面积：1.8×2×1.5×3=16.2㎡风压：16.2×219.45=3555N<8000N。因连墙杆的设置间距不大于两步三跨，扣件的抗拉力设计值为8000N，因此连墙杆设置满足要求。三、特殊部位的验算对于房屋转角处，如型钢按常规布置，则会产生交叉、重叠的现象，因此需作特殊处理，如下图所示：注：转角处立杆由挑出段桁架支撑，桁架布置在转角处的连续三垮内，具体搭设如上图所示。由于阳台处情况较为复杂，应视具体情况而定，这里不作设计。由于挑出段型钢越长，其承受的弯矩越大，因此仅需验算挑出段为1180mm长的型钢受力情况即可。验算如下：荷载计算：取1500mm宽为一计算单元，荷载如下：=1\*GB3①、外架自重：由JGJ130－2001规范中附录A表A－1可知，步距1800mm，纵距1500mm的双排架每米立杆承受的结构自重标准值为0.1248kN/m（内、外侧立杆平均值），Ф60钢管自重为4.22kg/m则：N1=0.1248×18×2+0.042×0.2×2=4.5096kN=2\*GB3②、施工活荷载：（按两层计）N2=1.5×1.0×3.0×2=9kN=3\*GB3③、木架板自重：（按3层计）N3=1.5×1.0×0.35×3=1.575kN=4\*GB3④、安全网自重：N4=1.5×1.0×0.01×2+1.5×18×0.01=0.33kN=5\*GB3⑤、挑出段型钢自重：N5`=0.21×1.18=0.25kN=6\*GB3⑥、内段型钢自重：N5``=0.21×2.32=0.49kN构件受力简图：参考前部分受力简图。挑杆验算：由于挑出段将产生弯矩影响，则内力:Mx=(N+N5`)×L=(1.2×N1+1.4×N2+1.2×N3+1.2×N4)×0.69+1.2×N5`×0.59=14.18kN·m根据公式：Mx/Wx=(14.18×106)/140900=1000.64N//mm2<205NN/mm2∴16号型钢满足足要求。吊环验算：①拉力强度验算由受力简图可知：：N`×2.17+N5```×1.16=MxN`=（Mx-N5```×1.116）/2.17=（14.188-0.56884）/2.17=113.61116/2.17=66.27kNN∵吊环为Φ16钢筋∴N`/A==15..6N/mmm2<<50N/mm2∴Φ16钢筋吊环满足要求求。②抗拔力验算抗拔力验算算系假定吊环环全靠混凝土土的握裹力来来承受拉拔力力。即：N≥K式中：NN—混凝土的握握裹力，N=;d—吊环的直径;l—吊环埋入砼中的深深度;--混凝土的握裹力，对对光面钢筋，=1.5~3.0MPa，取2.0MPa;K—安全系数，K≥4;Q—吊环所承受受的重力。由上可知：：吊环直径为为16mm，Q=62770÷2=33135N，∴l==62mm,取锚锚固30d=4880mm》62mm。∴N=3.14×116×4800×2=488230N》=62700N∴吊环的抗拔力满足足要求。③局部承压验算局部承压按按下式计算：：式中：K—动力系数，K=1.55;Q---每个吊环所所承担的重力力;b—吊钩的宽度;d—吊环的直径;--钢材局部承压设计计值=215NN/mm2由上可知：b取100mmm，Q=62770÷2=33135N，∴∴吊环的局部承压满满足要求。整体稳定性验算：：受弯构件整体稳定定计算公式如如下：式中中：Mx—绕强轴作用用最大弯矩Wx—截面抵抗矩矩--梁的整体稳定系数数双轴对称工字形等等截面悬臂梁梁的整体稳定定系数，可按按下式计算，但但式中系数应应按表A-4查得，中的L1为悬臂梁的的悬伸长度。当当求得的大于于0.6时，应应按表A-2查出相应的的代替值。===62.4式中：A—梁的截截面面积h、t1—梁截面的全高和受受压翼缘厚度度--截面不对称影响系系数，对双轴轴对称工字形形截面，其值值取0。--系数=235N/㎜22由查表A-4确定定：当时，=0.21++0.67,,当时，=0.72++0.26,,当时，=1.17++0.03,,=式中：b1为受压翼缘缘的宽度L1为悬伸长度度∴==0.8297∴=0.21+0..67=0.21+0..67×0..8297=00.77∴=0.77×=3.37>0..6查表A-2可知：===0.97∴==103.75NN/㎜2<=205NN/㎜2∴梁的整体稳定性符符合要求。挠度由于挑出段型钢加加长，荷载略略微增加，故故挠度应较前前部分计算值值略微增大，这这里不作验算算。但在施工工中应严格限限制此处荷载载，控制挠度度在允许范围围内（L/2500=11800/250==4.72㎜）。总结：1、整体稳定措施钢管架必须设扫地地横杆，且在在扫地杆平面面作水平剪刀刀撑。2、挠度必须按钢结结构设计规范范中其它梁容容许挠度=4㎜来控制，即即施工中不能能满荷载使用用外架。（转转角处挠度控控制在4.72㎜）3、风荷载产生的效效应由钢性连连墙杆承担，要要求两步三跨跨作一钢性连连墙杆，并符符合JGJ1330-20001第6.4条要求。4、后端吊环锚入砼砼长度为30d=4880mm，宽宽度=100mmm，吊钩置于于现浇板底筋筋之下，前端端吊环仅起稳稳定作用，因因此对锚固长长度无特殊要要求，仅将吊吊钩置于现浇浇板底筋之下下即可。预埋埋吊环的高度度在浇筑砼时时应