17#18#悬挑脚手架方案解析.docx

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17#18#悬挑脚手架方案解析

17#、18#楼悬挑脚手架方案

原脚手架方案中，本工程外脚手架为双排落地式扣件钢管脚手架，为了不影响地上结构的正常施工，便于外肥槽回填土的同时进行，地上结构施工阶段，从2层顶板（标高10.75m处）起，外脚手架改为双排悬挑式钢管脚手架，架体搭设高度为19m。

1.基本构造

1.1架体悬挑梁采用18#工字钢，工字钢长度4m，外挑1.35m。

每一立杆纵距设置一根悬挑梁，其间距见平面布置图。

悬挑梁的固定端采用φ18（HPB300级）的钢筋锚环固定（钢筋锚环预埋在楼板底层钢筋下面）。

立杆与工字钢接触部位焊接定位点，采用200mm高，直径为28的短钢筋。

1.2脚手架立杆纵距≤1500mm，横距900mm，里侧立杆距结构外皮300mm，大横杆步距1500mm，小横杆间距1500mm，作业层铺设脚手板时，小横杆间距不大于1000mm。

1.3架体用密目安全网沿外架内侧进行封闭，密目安全网之间连接牢固，封闭严密，并与架体用专用绑绳固定。

1.4脚手架底部满铺50mm厚脚手板和多层板，与结构间的空隙一并铺设严密，并在下方设置一道安全网。

1.5脚手架的连墙件设置按二步三跨（双扣件拉接），采用钢管与结构框架柱拉接（每层框架柱上下各设置一道）。

钢管将柱四面箍紧，伸出钢管采用直角扣件扣在主节点或纵向水平杆上，柱角采用木方做好保护。

在两个框架柱的中间部位，采用在板面留洞的形式，紧贴边梁内侧留设60×60的孔洞（无框架柱的部位留洞间距3000mm）。

用短钢管插入洞中，并和板面上下的钢管锁紧，利用板面上部的钢管与外脚手架的立杆进行拉接。

洞口周围采用木楔塞紧。

剪力墙处，利用预留的孔洞与脚手架进行连接。

1.6脚手架的外立面整个长度和高度连续设置剪刀撑，每道剪刀撑跨越五至七根立杆，斜杆与地面的倾角为45～60°。

剪刀撑与立杆交叉处用扣件连接。

剪刀撑斜杆的接头采用搭接，接头长度不少于1000mm，用三个转扣连接。

2.楼板加固

用于型钢悬挑梁锚固的钢筋锚环，对结构混凝土楼板有一个上拔力，在上拔力的作用下，混凝土楼板产生负弯矩。

因此，在悬挑梁后端的钢筋锚环处，增设楼板负弯矩钢筋，负弯矩筋沿通长设置，宽度为1000mm，配筋为双向C10@200mm。

见下图：

3.搭设顺序

预埋锚固钢筋环→安装槽钢悬挑梁→槽钢上搭设第一道水平大横杆→竖立杆→纵向水平杆→横向水平杆→加设剪刀撑→铺设脚手板→在作业面搭设护身栏杆→挂安全网

4.搭设方法

4.1标高10.75m处的梁、板支设模板时，依据工字钢悬挑梁平面布置图，对固定悬挑梁的预埋钢筋锚环进行定位放线。

（见附图）

4.2预埋钢筋锚环采用φ18（HPB300级）的圆钢制作，每根工字钢设3个。

第一个距结构边250mm，钢筋锚环预埋在梁内；第二个距工字钢后端200mm，第三个距工字钢后端400mm，钢筋锚环均预埋在楼板内,置于楼板底层钢筋下面。

钢筋锚固长度不少于30d，钢筋锚环露出混凝土面不超过240mm，且不少于200mm。

（见附图）

4.3为了保证悬挑梁与预埋钢筋锚环之间的空隙紧密接触，悬挑梁顶面及两侧面用硬木楔挤紧固定，楔紧后用钉子钉牢。

（见附图）

4.4每个悬挑梁的外端设置φ16的钢丝绳与上一层结构进行斜拉结。

钢丝绳与结构拉结的吊环采用φ18（HPB300级）的圆钢制作，钢筋吊环预埋在外框架梁或混凝土墙内。

钢筋吊环距结构边200mm，锚固长度不少于30d，钢筋吊环露出混凝土面100mm。

钢丝绳卡不得少于3个。

（见附图）

4.5脚手架搭设高度只允许搭设一个层高，且利用顶板上预留的钢筋插铁将架子临时固定。

待本层结构框架柱施工后，根据本方案的要求设置连墙件后，方可继续向上搭设。

（连墙件设置与落地式脚手架相同）

4.6悬挑脚手架的外侧要高于内侧20～30mm。

4.7其它要求同原脚手架方案。

5.附图

6.悬挑脚手架计算书

悬挑式扣件钢管脚手架计算书

工程信息：

工程名称：

福美宝科技园工业厂房及配套办公用房17#、18#楼工程；方案编制人：

刘广军；编制日期：

2013-11-11。

施工单位：

北京恺建建筑工程公司；结构类型：

框架；

计算依据：

依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001（2006年版））编制。

一、参数信息:

1.脚手架参数

计算的脚手架为双排脚手架，

横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭设高度为20.0米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.90米，立杆的步距1.50米。

内排架距离墙长度为0.30米。

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根。

采用的钢管类型为Φ48×3.0。

连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50米,采用扣件连接。

2.荷载参数

施工均布荷载为3.0kN/m2，脚手板自重标准值0.30kN/m2，

同时施工2层，脚手板共铺设3层。

脚手架用途:

混凝土、砌筑结构脚手架。

悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.35米，建筑物内锚固段长度2.65米。

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。

立面图

剖面图

二、小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载）。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.034kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.300×1.500/2=0.225kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.500/2=2.250kN/m

荷载的计算值q=1.2×0.034+1.2×0.225+1.4×2.250=3.461kN/m

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩

计算公式如下:

M=3.461×0.902/8=0.350kN.m

σ=M/W=0.350×106/4490.0=78.05N/mm2

小横杆的计算强度≤205N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

荷载标准值q=0.03+2.25+0.22=2.51kN/m

简支梁均布荷载作用下的最大挠度

V=5.0×2.51×900.04/（384×2.06×105×107800.0）=0.97mm

小横杆的最大挠度小于900.0/150与规范规定10mm,满足要求!

三、大横杆的计算:

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值P1=0.034×0.900=0.031kN

脚手板的荷载标准值P2=0.300×0.900×1.500/2=0.203kN

活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.500/2=2.025kN

荷载的计算值P=（1.2×0.031+1.2×0.203+1.4×2.025）/2=1.557kN

大横杆计算简图

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=0.08×（1.2×0.034）×1.5002+0.175×1.557×1.500=0.416kN.m

σ=0.416×106/4490.0=92.700N/mm2

大横杆的计算强度≤205N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和

均布荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载最大挠度计算公式如下:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=0.677×0.034×1500.004/（100×2.060×105×107800.000）=0.05mm

集中荷载标准值P=（0.031+0.203+2.025）/2=1.129kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1.146×1129.140×1500.003/（100×2.060×105×107800.000）=1.97mm

最大挠度和

V=V1+V2=2.019mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与规范规定10mm,满足要求!

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，

按照扣件抗滑承载力系数1.00

该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）:

R≤Rc

（规范JGJ130-2011公式5.2.5）

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN。

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

小横杆的自重标准值P1=0.034×0.900×2/2=0.031kN

大横杆的自重标准值P2=0.034×1.500=0.051kN

脚手板的荷载标准值P3=0.300×0.900×1.500/2=0.203kN

活荷载标准值Q=3.000×0.900×1.500/2=2.025kN

荷载的计算值R=1.2×0.031+1.2×0.051+1.2×0.203+1.4×2.025=3.176kN

单扣件抗滑承载力的设计计算R≤8.00满足要求!

五、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）脚手架自重标准值产生的轴向力

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）gk:

查规范本例为0.1252

NG1=0.1252×20.000=2.504kN

（2）脚手板自重标准值产生的轴向力

脚手板的自重标准值（kN/m2）:

本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30

NG2=0.300×3×1.500×（0.900+0.300）/2=0.810kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值产生的轴向力

栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）:

本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.16

NG3=0.160×1.500×3/2=0.360kN

（4）吊挂的安全设施，安全网自重标准值产生的轴向力

吊挂的安全设施荷载，包括安全网自重标准值（kN/m2）:

0.010

NG4=0.010×1.500×20.000=0.300kN

经计算得到，静荷载标准值

构配件自重：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.470kN。

NG2KL=NG2+NG3+NG4L=1.170kN。

钢管结构自重与构配件自重：

NG=NG1+NG2k=3.974kN。

（5）施工荷载标准值产生的轴向力

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

3.000

NQ=3.000×2×1.500×0.900/2=4.05kN

（6）风荷载标准值产生的轴向力

风荷载标准值:

（参考规范JGJ130-2011公式4.2.5）

其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》的规定采用：

W0=0.300

<1>可按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附表D.4取重现期10年确定，根据本工程工况，取修正系数为1

<2>脚手架使用期较短，一般为2~5年，遇到强劲风的概率相对要小得多；

Uz——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

脚手架底部Uz=0.740,

风荷载虽然在脚手架顶部达到最大，但此处脚手架结构所产生的轴压力却最小；而在5m（底部）处风荷载虽然最小，但脚手架自重产生的轴压力接近最大，综合计算值也最大，根据以上分析，立杆稳定性验算时风压高度变化系数的取值应选脚手架底部。

Us——风荷载体型系数：

Us=1.1323

经计算得到，脚手架底部风荷载标准值Wk=1×0.740×1.1323×0.300=0.251kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.7-2）

N=1.2NG+0.9×1.4NQ=9.872kN

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.7-1）

N=1.2NG+1.4NQ=10.439kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.9）

MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk——风荷载基本风压标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

经计算得,底部立杆段弯矩Mw=0.9×1.4×0.251×1.50×1.502/10=0.107kN/m

六、立杆的稳定性计算:

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.6-1）

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.439kN；

i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

u——计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，u=1.50；

h——立杆步距，h=1.50；

λ——计算长细比,由k=1时,λ=kuh/i=141；

λ≤[λ]=210,满足要求!

k——计算长度附加系数，取1.155；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由k=1.155时,λ=kuh/i=162的结果查表得到0.268；

A——立杆净截面面积，A=4.24cm2；

W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.49cm3；

f——钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；

经计算得到σ=10439.000/（0.268×424.000）=91.79N/mm2

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.6-2）

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.872kN；

i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

u——计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，u=1.50；

h——立杆步距，h=1.50；

λ——计算长细比,由k=1时,λ=kuh/i=141；

λ≤[λ]=210,满足要求!

k——计算长度附加系数，取1.155；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由k=1.155时,λ=kuh/i=162的结果查表得到0.268；

A——立杆净截面面积，A=4.24cm2；

W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.49cm3；

f——钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.107kN.m；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；

经计算得到σ=9872.000/（0.268×424.000）+（107000.000/4490.000）=110.64N/mm2

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ

七、连墙件的计算:

（1）连墙件的轴向力设计值计算：

Nl=Nlw+No

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.12-3）

其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.13）

脚手架顶部Uz=1.000

（连墙件的轴向力设计值与风压高度变化系数成正比例函数关系，随着脚手架升高，风压高度变化系数增大，连墙件的轴向力设计值也随之增大，架体顶部达到最大。

所以，连墙件计算时，风压高度变化系数应取架体顶部。

）

脚手架顶部风荷载标准值Wk=k×Uz×Us×Wo=1×1.000×1.1323×0.300=0.340kN/m2。

Wk——风荷载基本风压标准值，Wk=0.340kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=2.00×1.50×3.00×1.50=13.500m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=3.000kN

经计算得到Nlw=1.4×0.340×13.500=6.426kN，连墙件轴向力计算值Nl=6.426+3.000=9.426kN

（2）连墙件的强度计算：

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.12-1）

经计算σ=9426.00/424.00=22.23N/mm2≤174.25N/mm2，满足要求。

（3）连墙件的稳定承载力计算：

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.12-2）

连墙件的计算长度lo取脚手架到墙的距离

长细比λ=lo/i=30.00/1.60=19

长细比λ=19≤[λ]=150（查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》）,满足要求!

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ查表得到Φ=0.949；

Nl/ΦA=9.426×103/（0.949×1808.64）=5.49N/mm2

（参考规范JGJ130-2011公式5.2.12-2）

连墙件稳定承载力≤0.85f=174.25，连墙件稳定承载力计算满足要求!

（4）连墙件抗滑移计算：

连墙件采用双扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=9.426kN小于扣件的抗滑力12.00kN，满足要求!

连墙件扣件连接示意图

八、悬挑梁的受力计算:

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为墙支点。

悬臂单跨梁计算简图

N--悬挑脚手架立杆的轴向力设计值；

l--型钢悬挑梁锚固点中心至建筑楼层板边支承点的距离；

m--型钢悬挑梁悬挑端面至建筑结构楼层板边支承点的距离；

m2--脚手架外立杆至建筑结构楼层板边支承点的距离；

m1--脚手架内杆至建筑结构楼层板边支承点的距离

q--型钢梁自重线荷载标准值。

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=1350mm，l=2650mm，m1=300mm；m2=1200mm；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1660.00cm4，截面模量（抵抗矩）W=185.00cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2×3.97+1.4×4.05=10.44kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×30.60×0.0001×7.85×10=0.29kN/m

k=1.35/2.65=0.51

kl=0.30/2.65=0.11

k2=1.20/2.65=0.45

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=27.657kN

支座反力RB=-5.626kN

最大弯矩MA=15.921kN.m

抗弯计算强度f=15.921×106/（1.05×185000.0）=81.961N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度≤215.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=3.97+4.05=8.02kN

水平钢梁自重计算荷载q=30.60×0.0001×7.85×10=0.24kN/m

最大挠度Vmax=5.966mm

按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即2700.0mm

水平支撑梁的最大挠度小于2700.0/250,满足要求!

九、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用18号工字钢,计算公式如下

其中Φb——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B得到：

Φb=2.00

由于Φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）计算得到其值为Φb=1.07-0.282/2.000=0.929

经过计算得到强度σ=15.92×106/（0.929×185000.00）=92.64N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ≤f=215,满足要求!

十、锚固段与楼板连接的计算:

1.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=5.963kN

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》10.9.8f=50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[5963×4/（3.1416×50×2）]1/2=9mm

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。

2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

锚固深度计算公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=5.96kN；

d——楼板螺栓的直径，d=18mm；

[fb]——楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.5N/mm2；

h——楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于5963.00/（3.1416×18×1.5）=70.3mm。

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=5.96kN；

d——楼板螺栓的直径，d=18mm；

b——楼板内的螺栓锚板边长，b=5d=90mm；

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=18.15N/mm2；

经过计算得到公式右边等于142.4kN

楼板混凝土局部承压计算N≤142.4,满足要求!

目录

1.基本构造1

2.楼板加固2

3.搭设顺序2

4.搭设方法2

5.附图3

6.悬挑脚手架计算书9

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