脚手架工程悬挑斜拉式文档格式.docx

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3脚手架的强度及稳定性验算

考虑每一悬挑斜拉层脚手架高度为14步,计25.2m。

3.1荷载计算:

1）均布施工荷载QK

结构用脚手架两步同时使用，QK=1.50×

1×

3×

2=9KN

2）恒载：

（1）脚手架竹笆自重GK1

GK1=1.50×

0.05×

14=1.05KN

（2）托管、大小横管、扣件自重GK2

GK2=（1.50×

4+1.5）×

0.0384×

14+0.0132×

6×

14=5.14KN

（3）脚手架立杆自重GK3

GK3=25.2×

0.0384+4×

0.0184=1.04KN

（4）栏杆、踢脚管、扣件：

GK4=（1.50×

2+0.0132×

2）×

14=1.98KN

（5）外侧满挂密目安全网，自重0.003KN/m2

GK5=0.003×

1.5×

25.2=0.113KN

（6）剪刀撑重：

3）风荷载：

WK=0.7μZμSW0

W0基本风压,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得：

南通地区基本风压W0=0.45KN/m2

B类地面粗糙度28m高度μZ=1.39，（第二悬挑层的高度）

μS=1.3ψ=1.3（ψ网+ψ框）

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001得

ψ框=0.089，密目安全网挡风系数ψ网=1.2×

0.5=0.6

μS=1.3×

（0.6+0.089）=0.896

故风荷载标准值：

WK=0.7μZμSW0=0.7×

1.39×

0.896×

0.45=0.392KN/m2

3.2立管内力计算:

1）立杆轴向力计算

不组合风荷载时（外侧立管内力）:

N=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=1.4×

9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04+1.98+0.113+0.595]

=14.49KN

组合风荷载时（外侧立管内力）:

N=0.85×

1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5]

=0.85×

1.4×

=13.54KN

2）由风荷载产生的立杆段弯矩设计值:

MW=0.85×

1.4MWK=0.85×

1.4WKLah2/10

=0.85×

0.392×

1.82/10=0.227KN-m

3.3立杆稳定性验算

计算细长比K取1.155,计算长度系数μ=1.5（连墙件二步三跨）

计算细长比:

λ=kμh/i=1.155×

1.8/0.0158=197.4（规范5.3.3式）

则稳定系数φ=0.186

不组合风荷载时：

N/φA=14.49×

103/（0.186×

489）=159.3N/mm2＜[f]=205N/mm2

可以满足要求。

组合风荷载时：

单立管：

N/φA+M/W=13.54×

489）+0.227×

106/（5.08×

103）

=193.5N/mm2＜[f]=205N/mm2

3.4连墙杆验算

风压高度变化系数68m处μZ=1.842

1.842×

0.888×

0.45=0.515KN/m2

风荷载产生的连墙杆轴力设计值:

N1W=1.4WKAW=1.4×

0.515×

1.8×

2×

2=7.79KN

架体平面外产生的轴向力N0=5KN,所以连墙杆轴向力设计值:

N1=N1W+N0=7.79+5=12.79KN

连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=12.79KN＜2RC=16KN

连墙杆应根据楼层高度按不大于二步二跨的间距梅花型布置可以满足要求,

风压高度变化系数55m处μZ=1.72

1.72×

0.45=0.481KN/m2

0.481×

3=10.91KN

N1=N1W+N0=10.91+5=15.91KN

连墙杆采用双扣件钢管钢性连接N1=15.91KN＜2RC=16KN

标高55m以下的连墙杆应根据楼层高度按不大于二步三跨的间距梅花型布置可以满足要求,

连墙杆构造如图（5）所示。

图（5）。

3.5悬挑支架载力计算

3.5.1搭设3步高，斜拉杆未安装时

3=0.23KN

3+0.0132×

3=1.10KN

GK3=6×

0.0384=0.23KN

3=0.43KN

5.4=0.024KN

4）立管轴力计算:

不组合风荷载时:

外侧立管内力：

N1=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23+0.43+0.024+0.13]

=8.07KN

内侧立管内力：

N2=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3]

9/2+1.2[（0.23+1.10）/2+0.23]

=7.37KN

N1=0.85×

1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

=7.13KN

内侧立管内力：

N2=0.85×

1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK35]

=6.43KN

5）挑梁计算:

取N1=8.07KN，N2=7.37KN计算挑架内力

计算简图如图（6）所示。

斜拉杆未装之时F=0

图（6）

R2=[N1×

（0.3+1.0）+N2×

0.3]/0.5

=[8.07×

（0.3+1.0）+7.37×

=25.40KN

R1=R2+N1+N2=25.40+8.07+7.37=40.84KN

挑梁最大弯矩Mmax=N1×

0.3

=8.07×

（0.3+1.00）+7.37×

=12.7KN-m

挑梁最大剪力Qmax=25.40KN

挑梁最大正应力（I12.6工字钢梁）:

σmax=Mmax/γW=12.7×

106/（1.05×

77.5×

103）=156.07N/mm2＜215N/mm2

[挑梁最大正应力（[12.6槽钢梁）:

62.1×

103）=194.8N/mm2＜215N/mm2]

满足要求。

挑梁最大剪切应力（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）:

τmax=QmaxS/ItW=25.4×

103×

45.2×

103/（488×

104×

5）=47.05N/mm2＜125N/mm2

[挑梁最大剪切应力（当选用[12.6槽钢梁作为挑梁时）:

τmax=QmaxS/ItW=25.4×

36.4×

103/（391×

5.5）=43N/mm2＜125N/mm2]

挑梁的整体稳定验算:

σmax=Mmax/φbW≤f

稳定性系数确定1（当选用I12.6工字钢梁作为挑梁时）

由规范GBJ17-88附表1.3查得

由附表1.2查得

σmax=12.47×

106/（0.913×

103）=176.2N/mm2＜215N/mm2

[

稳定性系数确定2（当选用[12.6槽钢梁作为挑梁时）

由规范GBJ17-88附加1.2式得

查附表1.2查得

106/（0.872×

103）=230N/mm2＞215N/mm2

不能满足整体稳安的要求,因此当选用[12.6槽钢作为挑梁时,在斜拉筋未起作用之前,应在挑梁端部下面设临时斜撑,临时斜撑可采用Φ48×

3.5脚手架钢管,一端支撑在下一层结构梁面上,一端支撑在挑梁的端部下侧。

稳定性系数确定2（当选用[14a槽钢梁作为挑梁时）

106/（0.885×

80.5×

103）=175N/mm2＜215N/mm2

]

挑梁锚固端验算:

R2=25.4KN

取2Φ14锚固螺栓

锚固螺栓的抗拉应力:

扣除丝扣后的锚固螺栓净搞拉面积:

A=115.4mm2

σmax=R2/A=25.4×

103/（115.4×

2）=110N/mm2＜170N/mm2

100厚C20砼楼板抗冲切验算:

锚固端楼板承受的冲切力FL=25.4KN

根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中式7.7.1-1

βh=1,ft=1.1N/mm2

σpc.m=0,

η1=0.4+1.2/βs,βs=100/14=7.14

η1=0.4+1.2/βs=0.568

η2=0.5+αsh0/（4um）,αs=40,um=（200+100）×

2=600mm,h0=85mm

η2=0.5+40×

75/（4×

600）=1.73,取η=0.568计算,

（注：

楼板的抗冲切力随锚筋作用于楼板的面积增加而增大）

3.5.2搭设14步高，斜拉杆已安装时（悬挑斜拉梁力学计算简图见图（7））

图（7）

由架体立杆计算得:

不组合风荷载时（外侧立管内力）:

N1=1.4（QK/2）+1.2[（GK1+GK2）/2+GK3+GK4+GK5+GK6]

9/2+1.2[（1.05+5.14）/2+1.04]

=11.26KN

不计R2作用,R2=0,则（由于斜拉筋是柔性结构,与R2不能同时起作用,所以在实际应用过程中,应对斜拉筋施加一定的预应力,使R2=0,）

F=（14.49×

1.3+11.26×

0.3）/1.3sin62°

=19.35KN

R1=（14.49+11.26）-19.35sin62°

=8.66KN

Qmax=8.66KN

Mmax=8.66×

0.3=2.60KN-m

由上计算可知,挑梁的内力均小于未设斜拉之前的内力（Mmax=12.7KN-m,Qmax=25.40KN）,故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。

斜拉筋计算:

当采用Φ16钢筋时,A=156.7mm2,（考虑丝扣）

б=F/A=19.35×

103/156.7=123KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

[当采用6×

19Φ17-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力

[Fg]=αFg/K=0.85×

151/6=21.39KN＞19.35KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）]

当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：

取-50×

6钢板，螺栓孔径D=20，钢板抗拉净面积A=30×

6=180mm2

钢板应力б=19.35×

103/180=107N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

锚固螺栓验算：

取Φ16的预埋螺栓，其单面抗剪设计值N=82Л×

130=26.1KN，

锚固螺栓的实际最大剪力Q=19.35×

sin62°

=17.09KN＜26.1KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=19.35×

con62°

=9.08KN

锚固螺栓应力б=9080/156.7=57.95N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）b所示

[当采用钢丝绳作斜拉筋时，钢筋吊环计算：

取Φ16钢筋作吊环，A=162×

3.14/4=201.06mm2

吊环拉应力б=19.35×

103/（2×

201.06）=48.1N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）a所示]

3.6悬挑支架载力计算（阳台部位）

阳台部位在悬挑梁的内外立管位置各用一根斜拉筋（或钢丝绳），受力简图台图（8）所示。

斜拉筋吊拉于上一层阳台内侧的混凝土梁内。

此时由于斜拉筋是柔性的，其延伸率较大，施工时必须施加预应力，使脚手架传递的荷载直接由两根斜拉筋承担，因此不考虑R1、R2的作用，仅需计算斜拉筋和吊环的受力，挑梁可以不计算。

图（8）

不计R1、R2作用,R1=R2=0,则

F1=14.49/sin40°

=22.54KN

F2=11.26/sin50°

=16.00KN

б=F/A=22.54×

103/156.7=143.8KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

19Φ18.5-1400钢丝绳时,钢丝绳的容许拉力

180/6=25.5KN＞22.54.35KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）满足要求。

当采用钢筋作斜拉筋时，斜拉筋上的连接钢板验算：

钢板应力б=22.54.35×

103/180=125N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

锚固螺栓的实际最大剪力Q=22.54×

sin40°

=14.49KN＜26.1KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=22.54×

con40°

=17.27KN

锚固螺栓应力б=17270/156.7=110.2N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

取Φ18钢筋作吊环，A=182×

3.14/4=254.34mm2

吊环拉应力б=22.54×

254.34）=44.3N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

构造形式如图（3）a所示。

3.7悬挑支架载力计算（转角部位）

转角部位搭设14步高，斜拉杆已安装时,转角处杆件布置如图（9）所示，悬挑斜拉梁力学计算简图见图（10）

图（9）

图（10）

转角挑架受力计算:

结构用脚手架两步同时使用，QK1=（3.50+2.5）/2×

0.5×

2=9KN（外立管）

QK2=（1.50+2.5）/2×

2=6KN（内立管）

GK11=（3.50+2.5）/2×

14=1.05KN（外立管）

GK12=（1.50+2.5）/2×

14=0.7KN（内立管）

GK21=（1.75×

3+0.75+1.5×

2/2+1.9/2）×

9×

14=6.21KN（外立管）

GK22=（1.75×

14=6.21KN（内立管）

GK31=（25.2×

0.0184）×

3=3.12KN（外立管）

GK32=25.2×

0.0184=1.04KN（内立管）

GK4=（3.50×

6）×

14=4.87KN（外立管）

3.5×

25.2=0.265KN

（按1.5距剪刀撑自重推算）

N1=1.4QK1+1.2[GK11+GK21+GK31+GK4+GK5+GK6]

=1.4×

9+1.2[1.05+6.21+3.12+4.87+0.265+1.39]

=32.89KN

N2=1.4QK2+1.2（GK12+GK22+GK32）

6+1.2（0.7+6.21+1.04）

=17.94KN

F=（32.89×

1.838+17.94×

0.424）/（1.838sin53.1°

）=46.3KN

R1=（32.89+17.94）-46.3sin53.1°

=13.8KN

Qmax=13.8KN

Mmax=13.8×

0.424=5.85KN-m

由上计算可知,挑梁的内力均小于3.5.1节未设斜拉之前的内力（Mmax=12.7KN-m,Qmax=25.40KN）,故挑梁的强度和整体稳定是满足要求的。

当采用Φ22钢筋时,A=303.4mm2,（考虑丝扣）

б=F/A=46.3×

103/303.4=152.6KN/mm2＜170KN/mm2,满足要求。

19Φ18.5-1400钢丝绳2根时,钢丝绳的容许拉力

180×

2/6=51KN＞46.3KN,（参见建筑施工手册混凝土结构吊装工程）。

注意：

为确保2根钢丝绳受力一致，应采用1整根钢丝绳在吊环与钢梁之间穿2道的方法。

]

取-55×

8钢板，螺栓孔径D=25，钢板抗拉净面积A=30×

8=240mm2

钢板应力б=46.3×

103/240=192.9N/mm2＜215N/mm2，钢筋与连接钢板双面焊，焊缝长100mm＞5d，满足要求。

取Φ20的预埋螺栓，其单面抗剪设计值[Q]=102Л×

130=40820N，

锚固螺栓的实际最大剪力Q=46.3×

sin53.1°

=37.03KN＜40.82KN

锚固螺栓的实际最大拉力Nb=46.3×

con53.1°

=27.8KN

锚固螺栓应力б=27.8×

103/244.8=113.56N/mm2＜140N/mm2,满足要求。

取Φ25钢筋作吊环，A=252×

3.14/4=490.6mm2

吊环拉应力б=46.3×

490.6）=47.19N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

或取2个Φ18钢筋作吊环，A=182×

3.14×

2/4=508.68mm2

508.68）=45.51N/mm2＜50N/mm2,满足要求。

4悬挑式钢管扣件脚手架的搭设要求

4.1脚手架搭设前应向搭设人员及使用人员做好脚手架施工方案的交底；

对脚手架所用钢管、扣件、安全网等认真组织检查验收，经检验合格的构配件应按品种、规格分类，堆放整齐