防护棚架设计及结构验算

资源信息与工程

Vol.32 Nq4August 2017

防护棚架设计及结构验算

刘

昕

(重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)

摘要

：以某平台施工防护棚架设计为例，基于有限元运算进行防护棚架结构验算，重点介绍了防护棚架横向分

配梁、贝雷梁、柱顶横梁和钢管立柱的验算过程。结果表明，该防护棚架结构是安全的。

关键词：防护棚架；结构设计；结构验算中图分类号：U445

文献标识码

：A

文章编号：2096-2339(2017)04-0161-02

1工程概况

该项目为重庆市某区县风景区观景平台，观景平台

高度12 m，拟建2层，采用钢筋混凝土框架结构，由于基 础持力层为中风化基岩，故基础采用桩下基础形式。 由于该观景平台西临省道

S203,道

路等级为二级，路面

宽度9 m，为保证平台施工时省道的正常通行，故采用防 护棚进行防护。

2防护棚设计

防护棚长52 m，宽

10 m，高

11.8 m，门洞净空高度为

5.5 m，见图1〜图3所示。该防护棚采用120工字钢为立 柱与横梁。立柱在道路两侧位置架设工字钢，立柱间距1.5 m，在立柱顶面设置横桥向通长120工字钢支撑梁，用 100 m

m

等边角钢焊接连接所有工字钢，按

1.5 m间距布

置，形成主承重骨架;在承重骨架上铺装50 m2 m

m

厚木板+

m

厚薄钢板，形成棚架顶面;棚架顶面兼做施工作业

平台，在平台四周设置防护栏杆和安全网。

(1)立柱支架。立柱支架采用120工字钢搭设，两侧

支架立在

S203省道两侧路肩上，搭设宽度9 m，间距1.5

m

，工字钢立柱与钢板底座焊接用18螺丝固定在混凝土

路面上。

(2) 承重工字钢。主承重工字钢采用120,横路向

置，横梁工字钢间距1.5 m。横梁工字钢放置在立柱支架 顶上焊接处理，形成整体支架；在立柱与横梁间加设斜 杆，斜杆采用

Z

100等边角钢。立柱、横梁、斜杆焊接连

接成整体，确保整体稳定性。

(3)

顶面。顶面结构设计为木板，木板起减震与

冲击作用，每块木板之间用钢钉连接成整体，木板下层为 钢管，与工字钢承重骨架之间采用焊接固定，连接成 整体。

作者简介：刘昕（1991-)，女，重庆人，硕士研究生，研究方向:建筑与土木工程

—161 —

第32卷第4期2017年8月

资源信息与工程

V〇i.32 M>4AugusL 2017

3结构验算

钢管支架上部采用

将钢管简化为两端铰支的力学模型，则A =1.0,因钢管立

I20b

型钢，间距90 cm,设

置

16

柱高度为6.2 m，故长细比A = 1.0x7 060/20.8 = 298.1。由 于A>100,故立柱属于细长压杆，采用欧拉公式计算。当

片贝雷梁，贝雷间距（45 + 105+45+65+45+95+45+95+45 + 95+45+65+45 + 105+45)

cm

/ = 6.2 m 时，临界力为：fcr = n2x£///2 = 45 123.5 kN>973.3

，使用45标准花窗连接，贝雷

设置加强立杆。钢管柱顶采用2I40米用4>600 mm X 12 m及斜撑。现以

a

kN，因此横桥向每排设置6根4>600 mm X 12 mm钢管立 柱能满足稳定性要求。

计算分析汇总

防护棚支架计算分析汇总见表1。

工字钢；钢管立柱

m

螺旋焊管，以[14

a

槽钢设置平联

3.5

Midas Civil整

体建模，按荷载传递路径进

行防护棚架结构验算[1]，依次进行防护棚架横向分配 梁、贝雷梁、柱顶横梁和钢管立柱的验算。3.1横向分配梁验算

横向分配梁采用[22

a

槽钢，通过计算，其分析结果 如下：横向

分

配

梁

的

最

大

组

合

应

力

129

MPa<

[

CT]

=

215 MPa，满足规范要求。最大剪应力t = 62.7 MPa<[

T]

125 M

Pa，满

足规范要求。最大挠度/= 2.7

mm

矣3.00

mm

，满足规范要求。

3.2贝雷梁验算

通过计算，贝雷梁分析结果如下：最大组合应力

^

二

245 M

Pa<

[

CT] =310 MPa，满

足规范要求。最大剪应力

t = 71.7 MPa<[

T] = 180 MPa，满

足规范要求。最大挠度

/=20.1 m

m矣33.75 m

m

，满足规范要求。

3.3柱顶横梁验算

通过计算，柱顶横梁分析结果如下：顶横梁的最大组

合应力

CT=133 MPa<[^] =215 MPa，满

足规范要求。最

大剪应力

T=62.3 MPa<

[

T] = 125 MPa，满

足规范要求。

最大挠度/= 1.8 mm

矣3 m

m

，满足规范要求。

3.4钢管立柱验算

首先进行强度验算，由计算知，钢管立柱的最大组合

应

力

132 M

Pa<

[

^

] =215

MPa，满

足强度要求。再进

行稳定性验算，由计算知，立柱最大轴力为

P =973.3 kN

，

—162 —

表1

防护棚支架计算分析汇总

支架部位

分配梁贝雷弦杆贝雷腹杆柱顶横梁钢立柱、平联使用材料[22a槽钢

锰钢

锰钢

2I40a

0600 mmX12 mm钢管

最大剪应力

T

(MPa)62.76871.762.3

极限剪应力

(MPa)125180180125125

最大组合应力

(MPa)

129196245133144

极限应力(MPa)215310310215215计算结果

满足

满足

满足

满足

满足

4

总结

由上述验算结果可知，设计的防护棚支架各部分受

力均满足规范要求，能够正常承载，且钢管立柱的稳定性 也满足规范要求，故认为该结构整体在外荷载作用下时 安全的。参考文献：

[1] 牟同兵.防护棚架设计及结构验算[J].国防交通工程与技

术，2013(S1) :36-37.

[2]

GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].