阳台悬挑型钢计算书

阳台悬挑型钢计算书阳台悬挑型钢计算书一、依据规范:建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2011建筑结构荷载规范GB50009-2012钢结构设计规范GB50017-2003混凝土结构设计规范GB50010-2010由于阳台不能作为型钢锚固段，故采用双5槽钢拉杆作为悬挑型钢的支撑点。做法如下图示意：二、计算参数:钢管强度为205.0 N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。双排脚手架，搭设高度26.1米，立杆采用单立管。立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.90米，内排架距离结构0.30米，立杆的步距1.80米。采用的钢管类型为48×3.0，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米。施工活荷载为2.5kN/m2，同时考虑2层施工。脚手板采用钢筋网片，荷载为0.15kN/m2，按照铺设10层计算。栏杆采用木板，荷载为0.16kN/m，安全网荷载取0.0100kN/m2。脚手板下大横杆在小横杆上面，且主结点间增加一根大横杆。基本风压0.30kN/m2，高度变化系数1.7900，体型系数1.1200。卸荷钢丝绳采取1段卸荷，吊点卸荷水平距离1倍立杆间距。卸荷钢丝绳的换算系数为0.85，安全系数K=10.0，上吊点与下吊点距离3.2m。悬挑水平钢梁采用16号工字钢，建筑物外悬挑段长度1.30米，建筑物内锚固段长度2.70米。悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，拉杆采用双5槽钢与框架梁预埋钢板焊接拉结。钢管惯性矩计算采用 I=(D4-d4)/64，抵抗距计算采用 W=(D4-d4)/32D。三、脚手架荷载标准值作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)；本例为0.1072 NG1 = 0.107×26.100=2.799kN(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；本例采用钢筋网片脚手板，标准值为0.15 NG2 = 0.150×10×1.500×(0.900+0.300)/2=1.350kN(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；本例采用栏杆、木板挡板，标准值为0.16 NG3 = 0.160×1.500×10/2=1.200kN(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.010 NG4 = 0.010×1.500×26.100=0.391kN经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.741kN。活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值 NQ = 2.500×2×1.500×0.900/2=3.375kN风荷载标准值应按照以下公式计算 其中 W0 基本风压(kN/m2)，W0 = 0.300 Uz 风荷载高度变化系数，Uz = 1.790 Us 风荷载体型系数：Us = 1.120经计算得到，风荷载标准值 Wk = 0.300×1.790×1.120 = 0.601kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.9×1.4NQ考虑到分段卸荷作用，经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力：N=(1.2×5.741+0.9×1.4×3.375)/2×1.50=8.356kN不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ考虑到分段卸荷作用，经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力：N=(1.2×5.741+1.4×3.375)/2×1.50=8.710kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式 MW = 0.9×1.4Wklah2/10其中 Wk 风荷载标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 立杆的步距 (m)。经过计算得到风荷载产生的弯矩： Mw=0.9×1.4×0.601×1.500×1.800×1.800/10=0.368kN.m四、立杆的稳定性计算1.卸荷计算卸荷吊点按照完全卸荷计算方法。在脚手架全高范围内增加1吊点；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以吊点分段计算。计算中脚手架的竖向荷载按照吊点数平均分配。经过计算得到1=arctg3.15/(0.90+0.30)=69.146°2=arctg3.15/0.30=84.56°最下面的立杆轴向力在考虑风荷载时为8.356kN和8.356kN。最下面的立杆轴向力在不考虑风荷载时为8.710kN和8.710kN。考虑荷载组合，各吊点位置处内力计算为(kN)T1=9.32 T2=8.75 F1=3.32 F2=0.83 其中T钢丝绳拉力，F钢丝绳水平分力。所有卸荷钢丝绳的最大拉力为9.321kN。选择卸荷钢丝绳的破断拉力要大于10.000×9.321/0.850=109.658kN。选择6×19+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，直径15.5mm。满足要求!吊环强度计算公式为 = T / A < f其中f 吊环钢筋抗拉强度，混凝土结构设计规范2010中9.7.6规定f = 65N/mm2；A 吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算。经过计算得到，选择吊环的直径要至少(18641.910×4/3.1416/65/2)1/2=14mm。2.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=8.710kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm； k 计算长度附加系数，取1.155； u 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.155×1.500×1.800=3.118m； A 立杆净截面面积，A=4.239cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 由长细比，为3118/16=196； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.190； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)； f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；经计算得: =8710/(0.19×424)=108.401N/mm2；不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < f,满足要求! 3.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中 N 立杆的轴心压力设计值，N=8.356kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm； k 计算长度附加系数，取1.155； u 计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kuh 确定，l0=1.155×1.500×1.800=3.118m； A 立杆净截面面积，A=4.239cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.491cm3； 由长细比，为3118/16=196； 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 的结果查表得到0.190； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.368kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)；f 钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；经计算得到 =8356/(0.19×424)+368000/4491=185.999N/mm2；考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 < f,满足要求!五、型钢的受力计算1、悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为槽钢上拉点。 悬臂单跨梁计算简图支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中 k = m/l,kl = ml/l,k2 = m2/l。本工程算例中，m = 1300mm，l = 2700mm，ml = 300mm，m2 = 1200mm，m3 = 1950mm，H=3150mm；水平支撑梁的截面惯性矩I = 1130.00cm4，截面模量(抵抗矩) W = 141.00cm3。受脚手架作用集中强度计算荷载 N=8.71kN水平钢梁自重强度计算荷载 q=1.2×26.10×0.0001×7.85×10=0.25kN/m k=1.30/2.70=0.48 kl=0.30/2.70=0.11 k2=1.20/2.70=0.44代入公式，经过计算得到支座反力 RA=22.988kN支座反力 RB=-4.584kN最大弯矩 MA=13.273kN.m抗弯计算强度 f=13.273×106/(1.05×141000.0)=89.654N/mm2水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!受脚手架作用集中计算荷载 N=5.74+3.38=9.12kN水平钢梁自重计算荷载 q=26.10×0.0001×7.85×10=0.21kN/m最大挠度 Vmax=9.646mm按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ 130-2011)表5.1.8规定：水平支撑梁的最大挠度小于2600.0/250,满足要求!2、拉杆的强度计算=arctg3.15/1.95=58.241°型钢T的拉力为：T=27.044 kN，由于拉杆为双5槽钢，故一根5槽钢受到的拉应力为N=T/2=13.522kN拉杆以单 5号槽钢计算，斜拉杆的容许拉应力按照下式计算： =N/A < f其中 N 斜拉杆的轴心拉力设计值，N =13.522kN； A 斜拉杆净截面面积，A =6.93cm2； f 斜拉杆抗拉强度设计值，f = 215N/mm2；=N/A=13.522×103/693=19.512N/mm2受拉斜杆的抗拉强度计算 < f,满足要求! 3、型钢焊接焊缝强度计算：（1）拉杆上端焊缝计算： （1） （2） （3）其中 N 单斜拉杆的轴心拉力N = 13.522kN； 角焊缝的计算厚度，对直角焊缝等于0.7hf,hf为焊脚尺寸，设计值为8mm； 角焊缝的计算长度，取50-2*8=34mm；角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值，根据GB50017-2003钢结构设计规范Q235钢角焊缝强度设计值为160N/mm2； 正面角焊缝的强度设计值增大系数，对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构=1.22；=arctg1.95/3.15=31.759°根据力的分解可得：F1=7.114 kN F2=11.500kN N/mm2 N/mm2 N/mm2受拉斜杆焊缝抗拉强度计算满足要求! 受拉斜杆焊缝抗剪强度计算满足要求! （2）拉杆下端焊缝计算：=arctg3.15/1.95=58.241°根据力的分解可得：F3=7.114kN F4=11.500 kNN/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2受拉斜杆焊缝抗拉强度计算满足要求! 受拉斜杆焊缝抗剪强度计算满足要求! 4、预埋钢板连接计算（1）基本参数法向拉力设计值 N 14.288kN，弯矩设计值 M 0kN·m，剪力设计值 V 22.999kN受力直锚筋的层数 n 2 层，每层直锚筋的根数、直径为： 220；每层直锚筋的间距 b1 120mm，沿剪力方向最外层锚筋中心线之间的距离 z 120mm，每排直锚筋的间距 b 120mm锚板厚度 t 15mm，锚板宽度 B200mm，锚板高度 H200mm混凝土强度等级为 C25， fc 11.94N/mm2； 锚筋的抗拉强度设计值 fy 270N/mm2（2）锚筋的总截面面积 As 验算当有剪力、法向拉力共同作用时，应按混凝土规范式 9.7.21 及式 9.7.22两个公式计算，并取其中的较大值： As V / (r·v·fy) + N / (0.8·b·fy) + M / (1.3·r·b·fy·z) As N / (0.8·b·fy) + M / (0.4·r·b·fy·z)锚筋的受剪承载力系数 v 按混凝土规范式 9.7.25 计算： v (4.0 - 0.08d)(fc / fy)0.5 (4.0-0.08*20)*(11.94/270)0.5 0.505锚板的弯曲变形折减系数 b 按混凝土规范式 9.7.26 计算： b 0.6 + 0.25t / d 0.6+0.25*15/20 0.788当锚筋层数 n 2 时，锚筋层数影响系数 r 1锚筋的总截面面积 As 4*314.21256.8mm2 As1 V / (r·v·fy) + N / (0.8·b·fy) + M / (1.3·r·b·fy·z) 22999/(1*0.505*270)+14288/(0.8*0.788*270)+0 253mm2 As 1256.8mm2 As2 N / (0.8·b·fy) + M / (0.4·r·b·fy·z) 14288/(0.8*0.788*270)+0 84mm2 As 1256.8mm2（3）锚筋间距和锚筋至构件边缘的距离按混凝土规范第 9.7.4 条，对受剪预埋件，其锚筋的间距 b、b1 不应大于 300mm，且 b1 不应小于 6d 和 70mm；锚筋至构件边缘的距离 c1，不应小于 6d 和 70mm，b、c 均不应小于 3d 和45mm。即：b、b1 300mm，b、c 60mm，b1、c1 120mm（4）锚板的构造要求锚板的厚度不宜小于锚筋直径的 60。受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于 b/8。锚板厚度 t 15mm 0.6d 12mm，满足要求。锚板厚度 t 15mm b/8 120/8 15mm，满足要求。锚筋中心至锚板边缘的距离 t1 Max2d, 20 40mm锚板最小宽度 Bmin 1*120+2*40 200mm B 200mm，满足要求。锚板最小高度 Hmin 1*120+2*40 200mm H 200mm，满足要求。六、悬挑梁的整体稳定性计算水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下 其中 b 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)附录得到：b=2.00由于b大于0.6，按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B其值b'=1.07-0.282/b=0.929经过计算得到强度 =13.27×106/(0.929×141000.00)=101.33N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 < f,满足要求!七、锚固段与楼板连接的计算水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=4.584kN 水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为 其中f为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照混凝土结构设计规范9.7.6 f = 65N/mm2；压点处采用2个 U 形钢筋拉环连接，承载能力乘以0.85的折减系数；钢筋拉环抗拉强度为110.50N/mm2；所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=4584×4/(3.1416×110.50×2)1/2=6mm水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。12/10