型钢悬挑防护棚计算书
??? 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、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
??? 3、《钢结构设计规范》GB50017-2003
?一、基本参数
|
悬挑防护棚类型
|
单层悬挑防护棚
|
防护栏高度h1(mm)
|
1500
|
|
主梁上是否设置悬挑脚手架
|
否
|
主梁间距La(mm)
|
4000
|
|
纵向次梁间距Lb(mm)
|
2000
|
主梁之间添加横向次梁的根数n
|
1
|
?二、主梁布置及锚固参数
|
主梁与建筑物连接方式
|
平铺在楼板上
|
锚固点设置方式
|
几型锚固螺栓
|
|
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
|
3000
|
主梁建筑物外悬挑长度LX(mm)
|
6000
|
|
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离b(mm)
|
150
|
纵向次梁离墙水平距离a(mm)
|
250
|
|
梁/楼板混凝土强度等级
|
C35
|
?三、荷载参数
? 1、防护棚荷载基本参数
|
防护层内材料类型
|
木脚手板
|
防护层内材料自重标准值gk1(kN/m2)
|
0.35
|
|
栏杆与挡脚板类型
|
栏杆、竹串片脚手板挡板
|
栏杆与挡脚板自重标值gk2(kN/m)
|
0.17
|
|
安全网自重gk3(kN/m2)
|
0.01
|
冲击荷载pk(kN)
|
1
|
??? 示意图：
剖立面示意图
平面图
?四、次梁验算
|
次梁材料类型
|
工字钢
|
次梁材料规格
|
18号工字钢
|
|
次梁截面积A(cm2)
|
30.6
|
次梁截面惯性矩Ix(cm4)
|
1660
|
|
次梁截面抵抗矩Wx(cm3)
|
185
|
次梁自重标准值gk(kN/m)
|
0.241
|
|
次梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
|
215
|
次梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
|
125
|
|
次梁弹性模量E(N/mm2)
|
206000
|
次梁允许挠度[υ]
|
1/250
|
|
次梁计算方式
|
三等跨连续梁
|
??? Lc为主梁之间添加的横向次梁的间距，Lc=La/(n+1)=4/(1+1)=2m
??? 承载能力极限状态：
??? q=1.2×(gk1+gk3)×Lb +1.2×gk=1.2×(0.35+0.01)×2+1.2×0.241=1.153kN/m
??? 横向次梁的集中力：
??? R=1.2×Lb×gk =1.2×2×0.241=0.578kN
??? Pk=1.4pk=1.4×1=1.4kN
??? 正常使用极限状态：
??? q'=(gk1+gk3)×Lb+gk=(0.35+0.01)×2+0.241=0.961kN/m
??? 横向次梁的集中力：
??? R'=Lb×gk =2×0.241=0.482kN
??? Pk'=1kN
??? 计算简图
??? 弯矩图(kN·m)
??? 最大弯矩：M=194.332kN.m
??? 剪力图(kN)
??? 最大剪力：V=0kN
??? 变形图(mm)
??? 最大挠度：ν=263.906mm
??? 计算简图
??? 弯矩图(kN·m)
??? 最大弯矩：M=194.332kN.m
??? 剪力图(kN)
??? 最大剪力：V=0kN
??? 变形图(mm)
??? 最大挠度：ν=263.906mm
? 1、抗弯验算
??? Mmax=Max(194.332，194.332)=194.332kN.m
??? σ=Mmax/WX=194.332×106/(185×103)=1050.445N/mm2> [f]=215N/mm2
??? 次梁强度不满足要求！建议次梁采用更大截面抵抗矩的材料，或减少防护棚次梁间距或主梁间距。
? 2、抗剪验算
??? Vmax=Max(0，0)=0kN
??? τmax＝Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=0×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=0N/mm2≤[τ]=125N/mm2
??? 满足要求！
? 3、挠度验算
??? νmax=Max(263.906，263.906)=263.906mm> [ν]=La/250=4000/250=16mm
? ??次梁挠度不满足要求！建议次梁采用更大截面抵抗矩的材料，或减少防护棚次梁间距或主梁间距。
? 4、支座反力计算
??? 极限状态下支座反力：
??? R次梁=Rmax=Max(269.782，269.782)=269.782kN
??? 正常使用状态下支座反力：
??? R'次梁=R'max=Max(224.863，224.863)=224.863kN
?五、主梁验算
? 1、主梁验算
|
主梁材料类型
|
工字钢
|
主梁材料规格
|
18号工字钢
|
|
主梁截面积A(cm2)
|
30.6
|
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
|
1660
|
|
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
|
185
|
主梁自重标准值gk(kN/m)
|
0.241
|
|
主梁材料抗弯强度设计值f(N/mm2)
|
215
|
主梁材料抗剪强度设计值τ(N/mm2)
|
125
|
|
主梁弹性模量E(N/mm2)
|
206000
|
主梁允许挠度[υ](mm)
|
1/250
|
??? 承载能力极限状态：
??? q=1.2×gk=1.2×0.241=0.289kN/m
??? F1=···=Fn=R次梁=269.782kN
??? 正常使用极限状态：
??? q'=gk=0.241kN/m
??? F'1=···=F'n=R'次梁=224.863kN
??? 计算简图
?? 1）抗弯验算
??? 弯矩图(kN·m)
??? Mmax=648.055kN.m
??? σ=Mmax/W=648.055×106/(185×103)=3502.999N/mm2> [f]=215N/mm2
??? 主梁抗弯度不满足要求！建议主梁采用更大截面抵抗矩的材料，或减少防护棚主梁间距。
?? 2）抗剪验算
??? 剪力图(kN)
??? Vmax=540.142kN
??? τmax＝Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=540.142×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=528.521N/mm2>[τ]=125N/mm2
??? 不满足要求，请减小主梁间距、调整各支撑件的位置或调整主梁外悬挑和内锚固长度、或选择合适的主梁材料类型等！
?? 3）挠度验算
??? 变形图(mm)
??? νmax=880.75mm>[ν]=2Lx/250=2×6000/250=48mm
??? 主梁挠度不满足要求！建议主梁采用更大截面抵抗矩的材料，或减少防护棚次梁间距或主梁间距。
?? 4）支座反力计算
??? R1=9.89kN；
??? R2=173.166kN；
??? R3=898.673kN；
? 2、支撑杆件设置
|
支撑点号
|
支撑方式
|
材料类型
|
距主梁外锚固点水平距离(mm)
|
支撑件上下固定点的垂直距离n(mm)
|
支撑件上下固定点的水平距离m(mm)
|
是否参与计算
|
|
1
|
上拉
|
钢丝绳
|
4000
|
3500
|
4000
|
是
|
? 3、上拉杆件验算
|
上拉杆件类型
|
钢丝绳
|
钢丝绳型号
|
6×19(a)
|
|
钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)
|
1570(纤维芯)
|
钢丝绳直径(mm)
|
18
|
|
钢丝绳不均匀系数α
|
0.85
|
钢丝绳安全系数k
|
9
|
|
钢丝绳绳夹型式
|
马鞍式
|
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
|
15.19
|
|
钢丝绳绳夹数量n
|
3
|
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
|
14
|
|
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
|
170
|
钢筋拉环直径d(mm)
|
18
|
|
角焊缝焊角尺寸hf(mm)
|
8
|
角焊缝长度lw(mm)
|
160
|
|
角焊缝强度设计值ffw(N/mm2)
|
160
|
??? 上拉杆件角度计算：
??? α1=arctan(n1/m1)= arctan(3500/4000)=41.186°
??? 上拉杆件支座力：
??? RS1=R3=898.673kN
??? 由上拉钢丝绳（杆件）作用造成的主梁轴向力：
??? NSZ1= RS1/tanα1=898.673/tan(41.186°)=1027.053kN
??? 上拉钢丝绳（杆件）轴向力：
??? NS1= RS1/sinα1=898.673/sin(41.186°)=1364.717kN
??? 上拉钢丝绳（杆件）的最大轴向拉力：NS=max[NS1] =1364.717kN
??? 查(《建筑施工计算手册》江正荣著 2001年7月第一版)表13-4、13-5、13-6得，钢丝绳破断拉力总和：Fg=203.952kN
??? [Fg]=α×Fg/k=0.85×203.952/9=19.262kNS=1364.717kN
?? ?不符合要求！调整钢丝绳直径、型号！
??? n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×19.262/(2×15.19)=2个≤[n]=3个
??? 符合要求！
??? 花篮螺栓验算：
??? σ=[Fg]/(π×de2/4)=19.262×103/(π×142/4)=125.128N/mm2≤[ft]=170N/mm2
??? 符合要求！
??? 拉环验算：
??? σ =[Fg]/(2A)=2[Fg]/πd2=2×19.262×103/(π×182)=37.847N/mm2≤[f]=65N/mm2
??? 注：[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》9.7.6 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
??? 符合要求！
拉环详图(主梁为工字钢)
??? 角焊缝验算：
??? τf= NS1cosα1/(0.7hflw)=1364.717×103×cos(41.186)/(0.7×8×160)=1146.265N/mm2＞ffw=160N/mm2
??? 不符合要求，增加焊缝长度、调整焊缝高度！
??? σf=NS1sinα1/(0.7hf×lw)=1364.717×103×sinα1/(0.7×8×160)=1002.984N/mm2 ＞βfffw=1.22×160=195.2N/mm2
??? 不符合要求，增加焊缝长度、调整焊缝高度！
??? [(σf/βf)2+τf2]0.5=[(1002.984/1.22)2+1146.2652]0.5=1410.603N/mm2＞ffw=160N/mm2
??? 不符合要求，增加焊缝长度、调整焊缝高度！
? 4、悬挑主梁整体稳定性验算
??? 主梁轴向力：N =Nsz1 =1027.053kN
??? 压弯构件强度：σmax=Mmax/(γW)+N/A=648.055×106/(1.05×185000)+1027.053/3060=3671.828 N/mm2> [f]=215N/mm2
??? 不满足要求，调整主梁材料类型！
??? 受弯构件整体稳定性分析：
??? 其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
??? 查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=0.68
??? 由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.655。
??? σ = Mmax/(φbWx)=648.055×106/(0.655×185×103)=5348.09N/mm2>[f]=215N/mm2
??? 不符合要求，调整主梁材料类型！
? 5、悬挑主梁与结构连接节点验算
|
主梁外锚固点离建筑物距离(mm)
|
150
|
锚固螺栓直径d(mm)
|
18
|
|
混凝土与螺栓表面的容许粘结强度τb(N/mm2)
|
2
|
锚固螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
|
50
|
|
梁/楼板混凝土强度等级
|
C35
|
?? 1）螺栓粘结力锚固强度计算
??? 锚固螺栓不受力
?? 2）混凝土局部承压计算
??? 混凝土的局部挤压强度设计值：
??? fcc=0.95×fc=0.95×16.7=15.865N/mm2
???? N/2 =86.583kN ≤2×(b2-πd2/4)×fcc=2×(902-3.14×182/4)×15.865/1000=248.943kN
??? 满足要求
??? 注：锚板边长b一般按经验确定，不作计算，此处b=5d=5×18=90mm
?六、节点详图
?
?
第二次计算
?
型钢悬挑防护棚计算书
??? 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、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
??? 3、《钢结构设计规范》GB50017-2003
?一、基本参数
|
悬挑防护棚类型
|
单层悬挑防护棚
|
防护栏高度h1(mm)
|
1500
|
|
主梁上是否设置悬挑脚手架
|
否
|
主梁间距La(mm)
|
4000
|
|
纵向次梁间距Lb(mm)
|
2000
|
主梁之间添加横向次梁的根数n
|
1
|
?二、主梁布置及锚固参数
|
主梁与建筑物连接方式
|
平铺在楼板上
|
锚固点设置方式
|
几型锚固螺栓
|
|
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
|
3000
|
主梁建筑物外悬挑长度LX(mm)
|
6000
|
|
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离b(mm)
|
150
|
纵向次梁离墙水平距离a(mm)
|
250
|
|
梁/楼板混凝土强度等级
|
C35
|
?三、荷载参数
? 1、防护棚荷载基本参数
|
防护层内材料类型
|
木脚手板
|
防护层内材料自重标准值gk1(kN/m2)
|
0.35
|
|
栏杆与挡脚板类型
|
栏杆、竹串片脚手板挡板
|
栏杆与挡脚板自重标值gk2(kN/m)
|
0.17
|
|
安全网自重gk3(kN/m2)
|
0.01
|
冲击荷载pk(kN)
|
1
|
??? 示意图：
剖立面示意图
平面图
?四、次梁验算
|
次梁材料类型
|
工字钢
|
次梁材料规格
|
18号工字钢
|
|
次梁截面积A(cm2)
|
30.6
|
次梁截面惯性矩Ix(cm4)
|
1660
|
|
次梁截面抵抗矩Wx(cm3)
|
185
|
次梁自重标准值gk(kN/m)
|
0.241
|
|
次梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
|
215
|
次梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
|
125
|
|
次梁弹性模量E(N/mm2)
|
206000
|
次梁允许挠度[υ]
|
1/250
|
|
次梁计算方式
|
三等跨连续梁
|
??? Lc为主梁之间添加的横向次梁的间距，Lc=La/(n+1)=4/(1+1)=2m
??? 承载能力极限状态：
??? q=1.2×(gk1+gk3)×Lb +1.2×gk=1.2×(0.35+0.01)×2+1.2×0.241=1.153kN/m
??? 横向次梁的集中力：
??? R=1.2×Lb×gk =1.2×2×0.241=0.578kN
??? Pk=1.4pk=1.4×1=1.4kN
??? 正常使用极限状态：
??? q'=(gk1+gk3)×Lb+gk=(0.35+0.01)×2+0.241=0.961kN/m
??? 横向次梁的集中力：
??? R'=Lb×gk =2×0.241=0.482kN
??? Pk'=1kN
??? 计算简图
??? 弯矩图(kN·m)
??? 最大弯矩：M=0.578kN.m
??? 剪力图(kN)
??? 最大剪力：V=0kN
??? 变形图(mm)
??? 最大挠度：ν=0.494mm
??? 计算简图
??? 弯矩图(kN·m)
??? 最大弯矩：M=0.578kN.m
??? 剪力图(kN)
??? 最大剪力：V=0kN
??? 变形图(mm)
??? 最大挠度：ν=0.494mm
? 1、抗弯验算
??? Mmax=Max(0.578，0.578)=0.578kN.m
??? σ=Mmax/WX=0.578×106/(185×103)=3.124N/mm2≤[f]=215N/mm2
??? 次梁强度满足！
? 2、抗剪验算
??? Vmax=Max(0，0)=0kN
??? τmax＝Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=0×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=0N/mm2≤[τ]=125N/mm2
??? 满足要求！
? 3、挠度验算
??? νmax=Max(0.494，0.494)=0.494mm≤[ν]=La/250=4000/250=16mm
??? 次梁挠度满足要求！
? 4、支座反力计算
??? 极限状态下支座反力：
??? R次梁=Rmax=Max(1.224，1.224)=1.224kN
??? 正常使用状态下支座反力：
??? R'次梁=R'max=Max(1.021，1.021)=1.021kN
?五、主梁验算
? 1、主梁验算
|
主梁材料类型
|
工字钢
|
主梁材料规格
|
18号工字钢
|
|
主梁截面积A(cm2)
|
30.6
|
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
|
1660
|
|
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
|
185
|
主梁自重标准值gk(kN/m)
|
0.241
|
|
主梁材料抗弯强度设计值f(N/mm2)
|
215
|
主梁材料抗剪强度设计值τ(N/mm2)
|
125
|
|
主梁弹性模量E(N/mm2)
|
206000
|
主梁允许挠度[υ](mm)
|
1/250
|
??? 承载能力极限状态：
??? q=1.2×gk=1.2×0.241=0.289kN/m
??? F1=···=Fn=R次梁=1.224kN
??? 正常使用极限状态：
??? q'=gk=0.241kN/m
??? F'1=···=F'n=R'次梁=1.021kN
??? 计算简图
?? 1）抗弯验算
??? 弯矩图(kN·m)
??? Mmax=3.516kN.m
??? σ=Mmax/W=3.516×106/(185×103)=19.003N/mm2≤[f]=215N/mm2
??? 主梁抗弯度满足！
?? 2）抗剪验算
??? 剪力图(kN)
??? Vmax=3.026kN
??? τmax＝Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=3.026×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=2.961N/mm2≤[τ]=125N/mm2
??? 满足要求！
?? 3）挠度验算
??? 变形图(mm)
??? νmax=4.491mm≤[ν]=2Lx/250=2×6000/250=48mm
??? 主梁挠度满足要求！
?? 4）支座反力计算
??? R1=0.375kN；
??? R2=1.826kN；
??? R3=5.296kN；
? 2、支撑杆件设置
|
支撑点号
|
支撑方式
|
材料类型
|
距主梁外锚固点水平距离(mm)
|
支撑件上下固定点的垂直距离n(mm)
|
支撑件上下固定点的水平距离m(mm)
|
是否参与计算
|
|
1
|
上拉
|
钢丝绳
|
4000
|
3500
|
4000
|
是
|
? 3、上拉杆件验算
|
上拉杆件类型
|
钢丝绳
|
钢丝绳型号
|
6×19(a)
|
|
钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)
|
1570(纤维芯)
|
钢丝绳直径(mm)
|
18
|
|
钢丝绳不均匀系数α
|
0.85
|
钢丝绳安全系数k
|
9
|
|
钢丝绳绳夹型式
|
马鞍式
|
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
|
15.19
|
|
钢丝绳绳夹数量n
|
3
|
花篮螺栓在螺纹处的有效直径de(mm)
|
14
|
|
花篮螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
|
170
|
钢筋拉环直径d(mm)
|
18
|
|
角焊缝焊角尺寸hf(mm)
|
8
|
角焊缝长度lw(mm)
|
160
|
|
角焊缝强度设计值ffw(N/mm2)
|
160
|
??? 上拉杆件角度计算：
??? α1=arctan(n1/m1)= arctan(3500/4000)=41.186°
??? 上拉杆件支座力：
??? RS1=R3=5.296kN
??? 由上拉钢丝绳（杆件）作用造成的主梁轴向力：
??? NSZ1= RS1/tanα1=5.296/tan(41.186°)=6.053kN
??? 上拉钢丝绳（杆件）轴向力：
??? NS1= RS1/sinα1=5.296/sin(41.186°)=8.043kN
??? 上拉钢丝绳（杆件）的最大轴向拉力：NS=max[NS1] =8.043kN
??? 查(《建筑施工计算手册》江正荣著 2001年7月第一版)表13-4、13-5、13-6得，钢丝绳破断拉力总和：Fg=203.952kN
??? [Fg]=α×Fg/k=0.85×203.952/9=19.262kN≥NS=8.043kN
??? 符合要求！
??? n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×19.262/(2×15.19)=2个≤[n]=3个
??? 符合要求！
??? 花篮螺栓验算：
??? σ=[Fg]/(π×de2/4)=19.262×103/(π×142/4)=125.128N/mm2≤[ft]=170N/mm2
??? 符合要求！
??? 拉环验算：
??? σ =[Fg]/(2A)=2[Fg]/πd2=2×19.262×103/(π×182)=37.847N/mm2≤[f]=65N/mm2
??? 注：[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》9.7.6 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
??? 符合要求！
拉环详图(主梁为工字钢)
??? 角焊缝验算：
??? τf= NS1cosα1/(0.7hflw)=8.043×103×cos(41.186)/(0.7×8×160)=6.756N/mm2≤ffw=160N/mm2
??? 符合要求！
??? σf=NS1sinα1/(0.7hf×lw)=8.043×103×sinα1/(0.7×8×160)=5.911N/mm2 ≤βfffw=1.22×160=195.2N/mm2
??? 符合要求！
??? [(σf/βf)2+τf2]0.5=[(5.911/1.22)2+6.7562]0.5=8.314N/mm2≤ffw=160N/mm2
??? 符合要求！
? 4、悬挑主梁整体稳定性验算
??? 主梁轴向力：N =Nsz1 =6.053kN
??? 压弯构件强度：σmax=Mmax/(γW)+N/A=3.516×106/(1.05×185000)+6.053×103/3060=20.076 N/mm2≤[f]=215N/mm2
??? 满足要求！
??? 受弯构件整体稳定性分析：
??? 其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
??? 查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=0.68
??? 由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.655。
??? σ = Mmax/(φbWx)=3.516×106/(0.655×185×103)=29.013N/mm2≤[f]=215N/mm2
??? 符合要求！
? 5、悬挑主梁与结构连接节点验算
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主梁外锚固点离建筑物距离(mm)
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150
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锚固螺栓直径d(mm)
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18
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混凝土与螺栓表面的容许粘结强度τb(N/mm2)
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2
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锚固螺栓抗拉强度设计值[ft](N/mm2)
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50
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梁/楼板混凝土强度等级
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C35
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?? 1）螺栓粘结力锚固强度计算
??? 锚固螺栓不受力
?? 2）混凝土局部承压计算
??? 混凝土的局部挤压强度设计值：
??? fcc=0.95×fc=0.95×16.7=15.865N/mm2
???? N/2 =0.913kN ≤2×(b2-πd2/4)×fcc=2×(902-3.14×182/4)×15.865/1000=248.943kN
??? 满足要求
??? 注：锚板边长b一般按经验确定，不作计算，此处b=5d=5×18=90mm
?六、节点详图
节点详图
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