一、工程概況
本工程位於夏邑縣創業北路東側,為高層建築, 地下一層,層高3.6m,地上十七層,標準層層高3.0m,建築性質為住宅樓,其地面以上建築總高度為53.
25m。我公司承建的工程總建築面積約為126769.9㎡,結構形式為框剪結構。
二、編制依據
三、腳手架工程設計及搭設引數
本工程採用全封閉懸挑雙排外腳手架,計畫做三次懸挑,分別在2、7、13層平面設工鋼懸挑並鋼絲繩斜拉結構,三次懸挑外架之間斷開。
腳手架鋼管選用ф48×3.5;外挑工鋼採用160,長度約為2.8 公尺(陽台為2.
8公尺加陽台寬度);固定工鋼在樓面上用2ф16 的圓鋼。立桿縱向簡距為1.5 公尺,內立杆距外牆0.
35m,外立杆距外牆面為1.4 公尺,大橫桿簡距為1.5 公尺,小橫桿長度為1.
5 公尺。腳手架與建築物的連牆拉結在兩步三跨內採用拉筋和頂撐配合使用的剛性連線方式:拉筋用ф6.
5 鋼筋,頂撐用ф48×3.5 鋼管,或者採用ф48×3.5 鋼管固定在內立桿上,每個節點採用三個直角(旋轉)扣件。
由於一次(在二層平面)懸挑架的高度為6×3公尺=18公尺,二次懸挑(在七層平面)架高為6×3公尺=18公尺,三次懸挑(在十三層平面)架高為4x3=12公尺,再上女兒牆1.5公尺及高出女兒牆1.2公尺,按18公尺對懸挑架高度計算荷載及對水平懸挑梁進行強度、剛度、穩定性等驗算。
四、懸挑架的荷載取值及簡支梁設計
4.1 懸挑架荷載的取值與組合
4.1.1 計算基數:
計算高度 h=18m步距 h=1.5m
立桿縱距 la=1.5m立桿橫距 lb=1.05m
查《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》(jgj130—2011):
鋼管自重 g1=0.0384 kn/m 擋腳板自重g2=0.0262 kn/m
安全立網自重 g3=0.0034 kn/m2 安全平網自重 g4=0.00487 kn/m2
外立杆至牆距 ld =1.40m 主體施工活荷載 qk= 3 kn/m2
內立杆至牆距 lc =0.35m
4.1.2 腳手架結構自重(包括立桿、縱、橫水平杆、剪刀撐、橫向斜撐和
扣件);查《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》(jgj130—2011)附表a-1 得:
架體每公尺高度乙個立桿縱距的自重 gk1=0.1394kn/m
ng1k = h×gk1 = 18×0.1394 =2.5092kn
4.1.3 構配件自重(包括腳手板、防護欄杆、擋腳板、密目網等)
⑴外立杆
①竹串片板按一層考慮,單位荷重按0.35kn/m2計:
ng2k-1 =1×la×lb×0.35×103
= 1×1.05×1.5×0.35×103 = 551.25n
②欄杆、擋腳板(擋腳板按一層考慮,欄杆每步架1根)
ng2k-2 =1×la×g1+18×g2×103
=(1×1.5×0.0384+18×0.0262)×103 =529.2n
③安全網(立網、平網)
ng2k-3 =h×la×g3×103+4×la×lb×g4×103= 22.2×1.5×0.01×103=191.33n
④合計ng2k= 551.25+529.2+191.33=1271.78 n
⑵內立杆
①竹串片板按一層考慮
ng2k-1 =1×la×lb×0.35×103+1×la×lc×0.35×103
=(1×1.05×1.5×0.35+1×1.5×0.35×0.35)×103
= 735n
②安全欄杆
ng2k-2 = 18×0.0262×103 = 471.6 n
③安全網(平網)
ng2k-3=4×la×lb×g4×103=30.681n
合計ng2k = 735+471.6+30.681= 1237.3 n
4.1.4 施工均布活荷載
按主體施工階段一層施工考慮:
外立杆 nqk 外 =1×la×lb×qk/2 = 1×1.5×1.05×3/2=2.3625kn
內立杆 nqk 內 =1×la×lb×qk/2 + 1×la×lc×qk
2.3625+0.3×1.5×0.35×3
3.9375kn
4.1.5 垂直荷載組合
⑴外立杆
n1 =1.2×(ng1k + ng2k)+1.4×nqk 外
=1.2×(4.3911+1.27178)+1.4×2.3625
=10.103kn
⑵內立杆
n2 =1.2×(ng1k + ng2k)+1.4×nqk 內
=1.2×(4.3911+1.2373)+1.4×3.9375
=12.27kn
4.2 簡支梁設計
本工程懸挑架採用鋼絲繩張拉型鋼懸臂式結構,水平懸挑型鋼梁採用16#工鋼,長2.8m,二層樓面上分別在a點、b點預埋16的圓鋼,a點為全封閉,b點為敞開口。
根據《鋼結構設計規範》(gb50017—2014)規定進行下列計算與驗算:
計算模型:按簡支梁考慮
⑴16#工鋼截面特性
wx=49×103mm3,i=245×104mm4,自重q=0.2044 kn/m,彈性模量e=206×103n/mm2,翼緣寬度b=68mm,翼緣平均厚度δ=7.6mm,高度h=160mm。
⑵最大彎矩
mmax =n2×lb×lc/(lb+lc)+1/16 ×q(lb+lc)2
=12.27×1.05×0.35/1.4+1/16×0.2044×1.42=4.025kn·m
⑶強度驗算
σ= mmax /(γx×wx)
γx----截面發展係數,對i形截面,查表得:γx = 1.05;
wx ----對x 軸的淨截面抵抗矩,查表得:wx=49×103mm3。
f ----型鋼的抗彎強度設計值,q235 鋼,取f=215n/mm2。
σ=4.025×106/(1.05×49×103)=78.23n/mm2<f=215n/mm2
∴安全。
⑷整體穩定驗算
根據剛結構設計的規範(gbj50017-2014)的規定,軋制普通工鋼受彎要考慮整體穩定問題。按附錄一之(二),本簡支梁跨長1.4 公尺,按下列公式計算整體穩定係數ψ:
ψ=(570bδ/l1h)·235/σs
= [570×68×7.6/(1400×100)] ×235/215 = 2.3
則簡支梁梁彎曲應力為:
σ= mmax /(ψ×wx)
=4.025×106/(2.3×49×103)=35.71n/mm2<f=215n/mm2
∴安全。
⑸剛度驗算
ω = n2lb/9eil×[(lb2+2lclb)3/3]1/2+5ql4/384ei
n1、n2----作用於水平懸挑梁上的內、外立杆荷載(kn);
e----彈性模量,e=206×103n/mm2。
i----鋼材的抗彎強度設計值,q235 鋼,取f = 215n/mm2。
ω<10mm,滿足要求。
⑹ 16#工鋼後部錨固鋼筋設計
①錨固鋼筋的焊縫驗算
σ = f1/(lw·δ)
f1----作用於錨固鋼筋上的軸心拉力設計值,f1=6.4kn;
lw----焊縫的計算長度,取lw=30-10=20mm。
δ----焊縫的計算厚度,取8mm。
σ = 6.4×103/(20×8)=40n/mm2<[σ]=160 n/mm2
∴滿足要求。
⑺由計算結果可知,當挑樑採用16#工鋼時,其強度、撓度、穩定性均
符合要求。
五、斜拉鋼絲繩計算
選用9.0(7∮3.0)鋼絞線
根據計算得:
f=14.6kn
f/s =14.6×103/3.14×32=516<1670
滿足要求
掛勾鋼筋採用螺紋16鋼筋
f/s=14.6×103/3.14×82=72<310
滿足要求
六、立桿穩定性計算
6.1 無風荷載時,立桿穩定性計算:
n/(∮a)≤f
n ——計算立桿最大垂直力設計值,取n=n2=12.27 kn;
∮——軸心受壓構件的穩定係數,根據長細比λ查(jgj130—2011)附
錄c 表c 取值;
根據第5.3.3 條規定:
立桿計算長度 l0 =kμh=1.155×1.5×150=260cm
長細比 : λ= l0/i(鋼管迴轉半徑)= 260/1.58=164.556,
查附錄c,∮=0.260
a ——立桿的截面面積,查本規範附錄b 表b 採用:a=489mm2
立桿穩定性計算:
n/(∮a)=12270/(0.26×489)=96.51n/mm26.2 在風荷載作用下,立桿穩定性計算:
n/(∮a)+mw/w≤f
mw——由風荷載設計值產生的彎矩,按本規範(5.3.4)式計算;
w ——鋼管立桿的截面模量,查附錄b 表b:w=5.08cm3;
⑴由風荷載產生的彎矩計算
①水平風荷載標準值
ωk=0.7μz·μs·ω0
μz——風壓高度變化係數,查《建築結構荷載規範》(gb50009-2012):
b 類地區,腳手架最高處36.90m,查表得:μz=1.5166;
μs——腳手架風荷載體型係數,按本規範4.2.4 規定採用:
查表得:敞開式腳手架的擋風面積為1.5×1.5×0.095=0.21375m2
密目網的擋風係數取0.5,則在腳手架外立桿裡側滿掛密目網後,
腳手架綜合擋風面積為:
(1.5×1.5-0.21375)×0.5+0.21375=1.231875m2
其綜合擋風係數為∮=1.231875/(1.5×1.5)=0.5475
查規範表4.2.4,背靠開洞牆、滿掛密目網的腳手架風載體型係數
為1.3∮,即:μs =1.3×0.5475=0.71175;
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