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型钢全悬挑脚手架悬挑梁的设计

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 114次

顾晓晴1,倪青2

(1.南京审计大学金审学院工学院,210023,南京;2.江苏兴力工程建设监理咨询有限公司,211102,南京)

摘要:结合某高层住宅楼型钢全悬挑脚手架工程,介绍了带联梁的型钢全悬挑脚手架主梁的设计方法,包括荷载计算、抗弯强度计算、抗剪强度计算、整体稳定性计算和挠度计算。工程实践表明,该设计方法思路清晰,计算结果可靠,可为同类工程设计提供参考。

关键词:悬挑脚手架;型钢梁;设计;计算

Design of Cantilevered Scaffold’s Steel Girder

GU Xiao-qing1, NI Qing2

(1. Institute of technology, Nanjing Audit University Jinshen College, 210023, Nanjing, China;

2.Jiangsu Xingli Engineering Construction Management & Consultant Cl. ,Ltd, 211102, Nanjing, China)

Abstract: The design method of cantilevered Scaffold’s Steel Girder is introduced through a case of a high-rise residential building, including the calculations of loads, flexural strength, shear strength, global stability and deflection. This actual application has shown the design method clear thinking, high reliability, which offered references for the corresponding design of the engineering.  

Key words: cantilevered scaffold; steel girder; analysis; calculation

1 概述

    悬挑脚手脚手架以其构造简单、操作方便、场地适应性强、减少钢管的投入量并节约人工,在实际工程中得到了广泛应用。但是目前《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)[1]等现行规范中并未明确悬挑脚手架的设计方法,导致部分悬挑脚手架设计模型不合理、设计方法不当,给后期悬挑脚手架的使用埋下隐患,甚至造成人身伤亡事故[2]。本文结合某高层住宅楼型钢全悬挑脚手架工程,介绍了带联梁的全悬挑脚手架主梁的设计过程。

2工程概况

某高层住宅楼施工采用型钢全悬挑脚双排手架,架体搭设高度为17.4m,采用Ф48×3.5mm钢管搭设,立杆纵距,立杆横距,立杆步距。主梁间距超过一定范围后,立杆纵距会超过规范中要求的最大间距,这时需在悬挑主梁上增设联梁,联梁上再竖立杆,以保证立杆纵距不超过规范中最大限值的要求,联梁和主梁初步选用18号工字钢,结构布置如图1。              

 

 

 

 

图1 带联梁的型钢全悬挑脚手架布置图

3联梁的设计

3.1 联梁的计算模型

联梁自重标准值为[3],设计值为;立杆传至联梁上的集中荷载的标准值为,设计值为。联梁按照单跨简支梁进行受力分析,计算简图如图2所示。    

图2 联梁的计算简图 

3.2联梁的受力计算

分别进行抗弯强度、抗剪强度和挠度验算,根据计算得出了该联梁弯矩图(图3)、剪力图(图4)、变形图(图5)以及各支座反力。

图3 联梁的弯矩图(kN·m)

    图4 联梁的剪力图(kN)

   图5 联梁的变形图(mm)

各支座的反力如下:

正常使用受力状态下:

    R'1 =13.952kN(↑), R'2 =13.952kN(↑)

    极限受力状态下:

R1=17.744kN(↑),R2 =17.744kN(↑)

3.2.1 联梁的抗弯强度计算

σmax=Mmax/W=8.98×106/185000=48.542 N/mm2≤[f]=205N/mm2,联梁的抗弯强度满足要求。

3.2.2 联梁的抗剪强度计算

τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=17.744×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=17.362 N/mm2

τmax=17.362 N/mm2≤[τ]=125 N/mm2,联梁的抗剪强度满足要求。

3.2.3 联梁的挠度计算

 νmax=1.565mm≤[ν]=la/250=3000/250=12mm,联梁的挠度满足要求。

4主梁的设计

4.1 主梁的计算模型

由于钢丝绳对型钢梁起到重要的吊拉作用,使型钢梁在水平和垂直方向分别受到约束反力,因此计算模型中将其简化为固定铰支座。主梁自重的设计值为;联梁传至主梁上的集中荷载的标准值为,设计值为,计算简图如图6所示。

图6 主梁的计算简图

4.2 主梁的受力计算

分别进行抗弯强度、抗剪强度和挠度验算,根据计算得出了主梁的弯矩图(图7)、剪力图(图8)、变形图(图9)以及各支座反力。

图7 主梁的弯矩图(kN·m)

   8 主梁的剪力图(kN)

 

   9 主梁的变形图(mm)

支座反力计算

R1=1.363kN(↑),R2=15.026kN(↑),R3=19.651kN(↑)

4.2.1 主梁的抗弯强度计算

σmax=Mmax/W=1.782×106/185000=9.632 N/mm2≤[f]=205N/mm2,主梁的抗弯强度满足要求。

4.2.2 主梁的抗剪强度计算

τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=17.802×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=17.419N/mm2

τmax=17.419 N/mm2≤[τ]=125 N/mm2,主梁的抗剪强度满足要求。

4.2.3 主梁的挠度计算

    νmax=0.025mm≤[ν]=2×lx/250=2×1904/250=15.232mm,主梁的挠度满足要求。

4.2.4主梁的整体稳定性

根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)[4]中梁的整体稳定性计算公式如下:

式中:——均匀弯曲构件的整体稳定系数;

     ——钢梁的计算截面最大弯矩设计值;

     ——钢梁的截面模量。

根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003) [4]附录B得,应用下式计算的代替值:

    σ=Mmax/(φbWx)=1.782×106/(0.929×185×103)=10.369 N/mm2≤[f]=205N/mm2

因此,主梁的整体稳定性满足要求。

5 结语

本文结合工程实例,给出了带联梁的型钢全悬挑脚手架工程悬挑梁的设计方法,该设计方法思路清晰合理,考虑全面,满足精度要求,可为实际工程中同类型悬挑脚手架悬挑梁的设计提供参考。

 

参考文献:

[1]JGJ130-2011,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2] 范楚暄,叶燕华,李世歌.悬挑脚手架型钢悬挑梁的设计计算[J].建筑技术,2013,44(8):754-757.[J].建筑技术, 2013, 44(8):754-757.

[3]GB50009-2012,建筑结构荷载规范[S].

[4]GB50017-2003,钢结构设计规范[S].

 

 

 

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