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【建筑工程管理】墩柱脚手架施工荷载计算书

墩柱脚手架施工验算
一、受力分析
作用于脚手架上的荷载,可分为永久荷载(恒荷载)和可变荷载(活荷载)两类。

1、脚手架的永久荷载,一般包括下列荷载:
①组成脚手架结构的杆系自重,包括:立杆、纵向横杆、横向横杆、剪刀撑等自重;
②配件重量,包括:脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等防护设施及附加构件的自重;
设计脚手架时,其荷载应根据脚手架实际架设情况进行计算。

2、脚手架的可变荷载,包括下列荷载:
①脚手架的施工荷载,脚手架作业层上的操作人员、器具及材料等的重量。

②风荷载。

3、荷载取值
①脚手架结构杆系自重标准值
②脚手架配件重量标准值。

脚手板自重标准值统一按0.35kN/m2 取值。

操作层的栏杆与挡脚板自重标准值按0.14kN/m2 取值。

脚手架上满挂密目安全网自重标准值按0.01kN/m2 取值。

施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载取1.0kN/m2。

3、受力分析
架体结构的主要传力途径为:操作平台上的各种竖向荷载—横向—水平杆—纵向水平杆—立杆—垫木—地基。

从传力途径可以看出,结构杆件中立杆底段是受力最大,因此在计算过程中主要计主杆底段和地基。

在脚手架的搭设计算中,主要的是通过荷载的分布情况及大小,验算立杆的刚度和稳定性是否满足要求。

另外,脚手架构造、脚手架加强加固必须满足施工要求和安全技术规范要求。

跨铁路桥墩墩身高度最高的为Z27一号墩柱,墩身高25.20米,对其进行支架验算,(验算过程中未做特殊说明的,均需参见《建筑施工碗口式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008))
一、脚手板验算
均布荷载q1为:(脚手板自重0.35kN/m2*1.2+1.4*施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载1.0 KN/M2)=1.82 kN/m2
脚手板最大弯矩为:Mmax=ql2/8=1.82*1.22/8=0.328kN.m
脚手板截面的抵抗矩为:W=bh2/6=450*502/6=1.875*105mm
(脚手板采用厚度为5cm、长度为450cm的松木板)
脚手板最大应力为:б= Mmax/ W=1.749*10-3Mpa
查《路桥施工计算手册》知采用松木脚手板时能承受的应力为[б]=8 Mpa б<[б]
故采用厚度为5cm、长度为450cm的松木脚手板满足施工要求
二、钢管横杆计算
脚手板的应力值为:R B =0.5*1.82*1.2=1.092 kN
均布荷载q1为:(钢管自重0.0384KN/m*1.2+脚手板的应力1.092 kN)=1.128kN/m
横杆最大弯矩为:Mmax=ql2/8=1.128*1.22/8=0.203kN.m
横杆抵抗矩为:W=bh2/6=5.08cm3(横杆采用ф48×3.5钢管)
横杆最大应力为:б= Mmax/ W=0.04Mpa
查《路桥施工计算手册》知钢管承受的应力值为[б]=215 Mpa
б<[б]
故横杆采用φ48×3.5钢管满足施工要求
三、扣件抗滑承载力计算
P c=[1.2*(钢管自重+脚手板自重)+1.4*施工人员及设备荷载标准值按均布活荷载]/2*2
=[(1.2(0.0384*1.2*4+0.35*1.2*1.2)+1.4*(1.0*1.2*1.2) ]/2*2=2.842
P c<F b=12.8 kN(F b为扣件摩擦力设计值,取12.8 kN)
故横杆扣件满足施工要求
四、立杆计算
1、组合风荷载时单肢立杆承载力计算:
1)风荷载对立杆产生弯矩按下式计算:
M W =1.4*a*l02 *W k/10
=1.4×0.9×1.22×0.8/10=0.145K N·m
式中:Mw——单肢立杆弯矩(KN·m);
a——立杆纵矩(m);
W k——风荷载标准值,取0.8kN/m2,参见《路桥施工计算手册》;
l0——立杆计算长度(m)。

单肢立杆轴向力按下式计算:
N w=1.2*( NG1+ NG2)+0.9*1.4*NQ1)
=﹝1.2*(108.69+52.65)+0.9*1.4*7.02﹞/40=5.06kN 2)立杆压弯强度按下式计算:
N W/(φA)+0.9*β*M W/(γW(1-0.8* N w/ N E))
=5060/(0.391×489)+0.9*1*145/﹝ 1.15*5.08*(1-0.8*5.06/171.34)﹞
=26.46+22.89
=49.35N/ mm2≤[f]=205 N/ mm2
式中:β——有效弯矩系数,采用1.0;
γ——截面塑性发展系数,钢管截面为1.15;
W——立杆截面模量5.08 cm3;
N E——欧拉临界力,N E=3.142EA/λ2=171.34 kN
(E为材料弹性模量2.05*105 N/ mm2,λ为长细比λ= l0/i
=130.9)。

根据以上计算结果,支架立杆受压应力和稳定性指标都小于容许值,可满足施工要求。

五、立杆的稳定性计算:
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);0.265
NG1 =0.265×25.2=6.67kN
(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用木脚手板,标准值为0.35
NG2 = 0.35×4×6×1.1=9.24kN
(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m);采用栏杆、木脚手板挡板,标准值为0.14
NG3 = 0.14×0.9×2=0.252kN
(4)吊挂的安全设施荷载,包括安全网(kN/m2);0.01
NG4 = 0.01×1.20×25.2= 0.30kN
经计算得到,静荷载标准值NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 13.54kN。

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 = 6×0.9×0.9/2=2.43kN
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ=23.15kN
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式
其中N ——立杆的轴心压力设计值,N=23.15kN;
φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i 的结果查表得到
0.391;
i ——计算立杆的截面回转半径,i=1.58cm;
l0——计算长度(m),由公式l0 = kuh 确定,l0=2.08m;
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 = 1.5
A ——立杆净截面面积,A=4.89cm2;
W ——立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3;
——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩,M W = 0.145kN.m;
σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2);经计算得到σ= 149.3
[f] ——钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00N/mm2;
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算σ< [f],满足要求!
六、最大搭设高度的计算
组合风荷载时,脚手架搭设高度按照下式计算:
:构配件自重标准值产生的轴向力(KN),取0.5
:活荷载标准值(KN),取2.43
:计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩(KN·m),取0.104
:每米立杆承受的结构自重标准值(KN/m),取0.265
经计算得到,按照稳定性计算的搭设高度Hs = 64米。

搭设高度26.4m,小于稳定性计算搭设高度。

七、立杆的地基承载力计算
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
p ≤ fg
其中p ——立杆基础底面的平均压力(N/mm2),p = N/A;p = 0.02
N ——上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(kN);N = 5.09
A ——基础底面面积(m2);A = 0.25
fg ——地基承载力设计值(N/mm2);fg = 0.08
地基承载力设计值应按下式计算
fg = kc × fgk
其中kc ——脚手架地基承载力调整系数;kc = 0.4
fgk ——地基承载力标准值(N/mm²);基础夯实后承载力达200kPa以上,fgk = 0.2
经计算,地基承载力满足要求。

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