普通型钢悬挑扣件式双排脚手架住宅步距15架高192文档格式.docx

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C类（有密集建筑群市区）；

（2）静荷载参数

1）脚手板参数

选用木脚手板，按规范要求铺脚手板；

脚手板自重：

0.35kN/m2；

铺设层数：

4层；

2）防护栏杆

仅作业层设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为4根；

3）围护材料

2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭。

密目网选用为：

2300目/100cm2，A0=1.3mm2；

密目网自重：

0.01kN/m2；

3.支撑参数

支撑系统搭设形式为斜拉式-钢丝绳做安全储备；

主梁截面特征：

工字钢，工字钢型号：

16号工字钢；

型钢悬挑主梁平铺在楼面上，锚点采用螺栓方式，螺栓直径16mm；

楼板混凝土强度等级：

C30；

选用钢丝绳为6×

19，钢丝绳吊点与主梁的垂直距离：

3m。

二、大横杆的计算

大横杆在小横杆的上面，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

作用在大横杆上的荷载标准值：

恒荷载标准值qk1=0.038+0.350×

1/3=0.155kN/m；

活荷载标准值qk2=3×

1/3=1.000kN/m；

作用在大横杆上的荷载设计值：

恒荷载设计值q1=1.2qk1=0.186kN/m；

活荷载设计值q2=1.4qk2=1.400kN/m；

2.强度验算

最大弯距Mmax=0.10q1la2+0.117q2la2

=0.10×

0.186×

1.52+0.117×

1.400×

1.52=0.410kN·

m；

最大应力计算值σ=M/W=0.410×

106/5.08×

103=80.791N/mm2；

大横杆实际弯曲应力计算值σ=80.791N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度ν=（0.677qk1+0.990qk2）la4/100EI

=（0.677×

0.155+0.990×

1.000）×

15004/（100×

2.06×

105×

121900）=2.204mm；

大横杆实际最大挠度计算值ν=2.204mm小于最大允许挠度值min（1500/150，10）=10.000mm，满足要求！

三、小横杆的计算

大横杆在小横杆的上面，大横杆把荷载以集中力的形式传递给小横杆，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，不计悬挑荷载。

1.大横杆传递给小横杆的集中力计算

集中力标准值：

F=1.1qk1la+1.2qk2la=1.1×

0.155×

1.5+1.2×

1.000×

1.5=2.056kN；

集中力设计值：

F=1.1q1la+1.2q2la=1.1×

1.5=2.827kN；

2.小横杆受力计算

小横杆按照简支梁进行电算（不计悬挑荷载），得到计算简图及内力、变形图如下：

弯矩和剪力计算简图

弯矩图（kN·

m）

变形计算简图

变形图（mm）

计算得到：

最大弯矩：

M=0.948kN.m

最大变形：

ν=2.925mm

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.948×

103=186.616N/mm2；

小横杆实际弯曲应力计算值σ=186.616N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

4.挠度验算

最大挠度ν=2.925mm；

小横杆实际最大挠度计算值ν=2.925mm小于最大允许挠度值min（1000/150，10）=6.667mm，满足要求！

四、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算

1.小横杆传递给立杆的支座反力计算

根据实际受力情况进行电算（计算悬挑荷载），得到计算简图及内力图如下：

计算简图

剪力图（kN）

内立杆最大支座反力：

F=7.264kN

外立杆最大支座反力：

F=3.905kN

2.作业层立杆扣件抗滑承载力的计算

扣件的抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值。

规范规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

扣件抗滑承载力折减系数1，则该工程采用的单扣件承载力取值为8.000kN，双扣件承载力取值为16.000kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。

本工程小横杆传给内立杆的竖向作用力为7.264kN,小横杆传给外立杆的竖向作用力为3.905kN；

作业层内力杆扣件抗滑承载力验算：

内立杆受到的竖向作用力R=7.264kN≤8.000kN，内力杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

作业层外力杆扣件抗滑承载力验算：

外立杆受到的竖向作用力R=3.905kN≤8.000kN，外力杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

五、脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.确定按稳定计算的脚手架搭设高度Hs

Hs=[H]=19.2m；

2.静荷载标准值计算

（1）结构自重标准值NG1k

采用Φ48×

3.5钢管。

外立杆：

NG1k=gkHs=0.1505×

19.200=2.890kN；

内立杆：

NG1k=gkHs=0.1283×

19.200=2.463kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用木脚手板，自重标准值gk1=0.35kN/m2，铺设层数n1=4层。

NG2k1=n1×

0.5×

lb×

la×

gk1=4×

1×

1.5×

0.35=1.050kN；

（0.5×

lb+a1）×

gk1

=4×

1+0.3）×

0.35=1.680kN；

2）防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3

3.5钢管，自重标准值gk3=0.0384kN/m，总根数n3=4根。

NG2k3=n3×

（la×

gk3+0.0132）=4×

（1.5×

0.0384+0.0132）=0.283kN；

3）围护材料的自重标准值NG2k4

采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk4=0.01kN/m2。

NG2k4=la×

[H]×

gk4=1.5×

19.2×

0.01=0.288kN；

4）附加横杆及扣件的自重标准值NG2k5

搭接在小横杆上的大横杆根数n4=2根，铺设层数n5=4层，采用Φ48×

3.5钢管，自重标准值gk6=0.0384kN/m。

NG2k5=n5×

n4×

gk6+0.0132）

2×

n4+1）×

2+1）×

0.0384+0.0132）=0.566kN；

5）构配件自重标准值NG2k合计

NG2k=1.050+0.283+0.288+0.283=1.904kN；

NG2k=1.680+0.566=2.246kN；

3.活荷载标准值计算

活荷载按照1个结构作业层（荷载为3kN/m2）和1个装修作业层（荷载为2kN/m2）计算，活荷载合计值∑Qk=5kN/m2。

∑NQk=0.5×

∑Qk=0.5×

5=3.750kN；

∑NQk=（0.5×

∑Qk=（0.5×

5=6.000kN；

4.风荷载标准值计算

Wk=0.7μz·

μs·

ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.6kN/m2；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3ϕ=1.3×

0.870=1.131；

ϕ为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。

μz--风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规定采用：

脚手架底部μz=1.320，脚手架顶部μz=1.506；

经计算得到，风荷载标准值为:

脚手架底部Wk=0.7×

0.6×

1.320×

1.131=0.627kN/m2；

脚手架顶部Wk=0.7×

1.506×

1.131=0.715kN/m2；

六、立杆稳定性计算

（一）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμh/i=μh/i（k取为1）

查《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.500；

立杆的截面回转半径：

i=1.580cm；

λ=1.500×

100/1.580=142.405

立杆实际长细比计算值λ=142.405小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμh/i=1.155×

1.500×

100/1.580=164.478；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录C表得到：

φ=0.261；

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw

Mw=0.85×

1.4WkLah2/10

经计算得到，各段弯矩Mw为：

脚手架底部Mw=0.252kN·

（二）外立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

外立杆的轴心压力设计值N=1.2×

（NG1k+NG2k）+0.85×

1.4∑NQk

=1.2×

（2.890+1.904）+0.85×

1.4×

3.750=10.215kN；

σ=10215.300/（0.261×

489）+251760.147/5080=129.731N/mm2；

组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=129.731N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

（2.890+1.904）+1.4×

3.750=11.003kN；

σ=11002.800/（0.261×

489）=86.353N/mm2；

不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=86.353N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（三）内立杆稳定性计算

全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用，内立杆不考虑风荷载作用。

内立杆的轴心压力设计值N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

（2.463+2.246）+1.4×

6.000=14.052kN；

σ=14051.712/（0.261×

489）=110.281N/mm2；

内立杆实际抗压应力计算值σ=110.281N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的稳定性计算

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×

Wk×

Aw=13.517kN；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.500m2；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=18.517kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·

A·

[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l/i=400/15.8的结果查表得到φ=0.932；

A=4.89cm2；

[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.932×

4.89×

102×

205×

10-3=93.433kN；

Nl=18.517kN<

Nf=93.433kN，连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用膨胀螺栓连接，预埋铁的计算参见《施工计算手册》钢结构部分。

连墙件膨胀螺栓连接示意图

八、悬挑梁受力计算

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

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。

本方案算例中，m=1.5m，l=2m，m1=1.4m，m2=0.4m；

k=1.5/2=0.750

k1=1.4/2=0.700

k2=0.4/2=0.20

悬挑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面抵抗矩W=141cm3，截面积A=26.1cm2，线密度G=20.5kg/m。

外立杆轴向力设计值N1=11.003kN；

内立杆轴向力设计值N2=14.052kN；

悬挑梁自重荷载q=1.2×

20.5×

9.8×

10-3=0.246kN/m

把以上数据代入公式，经过计算得到：

支座反力RA=35.567kN

支座反力RB=-10.512kN

最大弯矩MA=21.025kN·

m

最大应力σ=21024604.800/（1.05×

141000）=142.010N/mm2

悬挑梁的最大应力计算值σ=142.010N/mm2小于抗压强度设计值205N/mm2，满足要求!

最大挠度νmax=6.405mm

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2800mm。

悬挑梁的最大挠度6.405mm小于最大容许挠度2800/400mm=7mm，满足要求！

九、悬挑梁稳定性计算

悬挑梁采用16号工字钢,计算公式如下：

σ=M/φbWx≤[f]

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，依《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，按照下面公式调整：

得到φb'

=0.929。

经过计算得到最大应力σ=21.025×

106/（0.929×

141000）=160.507N/mm2；

悬挑梁的稳定性计算σ=160.507N/mm2小于[f]=215N/mm2，满足要求!

十、拉绳的受力计算

钢绳做安全储备，按照承受全部荷载计算，通过软件电算程序计算得到钢绳的支点从左至右支座反力分别为：

R1=14.134kN。

水平悬挑梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

RAH=ΣRUicosθi

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=15.597kN。

十一、拉绳的强度计算

1.钢丝拉绳的内力计算

钢丝拉绳的轴力RU取最大值进行计算，为

RU=15.597kN

选择6×

19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径20mm。

[Fg]=αFg/K

其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），查表得Fg＝234.000kN；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×

19、6×

37、6×

61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8。

α＝0.85；

K--钢丝绳使用安全系数。

K＝6。

得到：

[Fg]=33.150kN≥Ru＝15.597kN。

经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。

2.钢丝拉绳的拉环强度计算

钢丝拉绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=15.597kN

钢丝拉绳的拉环的强度计算公式为

σ=N/A≤[f]

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环最小直径D=（15597.177×

4/（3.142×

50×

2））1/2=14.1mm；

实际拉环选用直径D=16mm的HPB235的钢筋制作即可。

十二、锚固段与楼板连接的计算

1.水平悬挑梁与楼板压点采用弯钩螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算

锚固深度计算公式:

h≥N/πd[fb]

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=10.512kN；

d--楼板螺栓的直径，d=16mm；

[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.430N/mm2；

[f]--钢材强度设计值,取215N/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

10.512×

103/（3.142×

16_×

1.430）=146.249mm。

螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×

3.142×

16_2×

215×

10-3=43.228kN

螺栓的轴向拉力N=10.512kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=43.228kN，满足要求！

2.水平悬挑梁与楼板压点如果采用锚板螺栓，混凝土局部承压计算

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:

N≤（b2-πd2/4）fcc

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N=10.512kN；

b--楼板内的螺栓锚板边长，b=5×

d=80mm；

fcc--混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=13.585N/mm2；

经过计算得到公式右边等于84.213kN，大于锚固力N=10.512kN，楼板混凝土局部承压计算满足要求！

十三、脚手架配件数量匡算

扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，

因此按匡算方式来计算；

根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

长杆总长度（m）L=1.1·

H·

（n+la/h·

n-2·

la/h）

小横杆数（根）N1=1.1·

（H/2h+1）·

n

直角扣件数（个）N2=2.2·

（H/h+1）·

对接扣件数（个）N3=L/l

旋转扣件数（个）N4=0.3·

L/l

脚手板面积（m2）S=1.1·

（n-2）·

la·

lb

其中n--立杆总数（根）n=82；

H--搭设高度（m）H=19.2；

h--步距（m）h=1.5；

la--立杆纵距（m）la=1.5；

lb--立杆横距（m）lb=1；

代入得：

长杆总长度（m）L=1.1×

（82+1.5×

82/1.5-2×

1.5/1.5）=3421.440；

小横杆数（根）N1=1.1×

（19.2/（2×

1.5）+1）×

82=668；

直角扣件数（个）N2=2.2×

（19.2/1.5+1）×

82=2490；

对接扣件数（个）N3=3421.440/6.00=571；

旋转扣件数（个）N4=0.3×

3421.440/6.00=172；

脚手板面积（m2）S=1.1×

（82-2）×

1.5×

1=132.000。

根据以上公式计算得长杆总长3421.440m；

小横杆668根；

直角扣件2490个；

对接扣件571个；

旋转扣件172个；

脚手板132.000m2。

十四、结论

所设计本脚手架各构件的极限承载能力和抗变形性能均满足要求!