架高825米扣件式钢管脚手架钢丝绳分段卸荷2次文本资料.docx

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架高825米扣件式钢管脚手架钢丝绳分段卸荷2次文本资料

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计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等编制。

脚手架搭设体系剖面图

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扣件式落地双排脚手架计算书

计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等编制。

脚手架搭设体系剖面图

脚手架搭设体系正立面图

脚手架搭设体系平面图

一、参数信息

1.脚手架搭设参数

脚手架从地面开始搭设，搭设高度H：

82.5m；

顶步栏杆高：

1.2m；内立杆距离墙长度a：

0.5m；

立杆步距h：

1.8m；总步数：

45步；

立杆纵距la：

1.2m；立杆横距lb：

1.05m；

小横杆伸出内立杆长度a1：

0.3m；扫地杆距地：

0.3m；

采用大横杆在上布置，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48.3×3.6；

连墙件布置方式为二步二跨，连接方式为扣件连接；

连墙件扣件连接方式为双扣件，扣件抗滑承载力折减系数为1；

脚手架沿墙纵向长度l：

150m；

2.技术措施

采用钢丝绳分段卸荷；

卸荷次数：

2次；卸荷上段下传荷载百分比：

30%；

钢丝绳不均匀系数α：

0.85；钢丝绳安全系数κ：

6；

各段卸荷参数表：

3.荷载参数

（1）活荷载参数

装修脚手架均布活荷载：

2kN/m2；装修脚手架同时施工层数：

2层；

（2）风荷载参数

本工程地处北京，基本风压Wo：

0.3kN/m2；

地面粗糙度类别为：

C类（有密集建筑群市区）；

（2）静荷载参数

1）脚手板参数

选用竹笆片（5mm厚），步步满铺脚手板；

脚手板自重：

0.045kN/m2；铺设层数：

46层；

2）防护栏杆

第2步开始步步设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为90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；

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=0.040+0.045×1.05/3=0.055kN/m；

活荷载标准值qk2=2×1.05/3=0.700kN/m；

作用在大横杆上的荷载设计值：

恒荷载设计值q1=1.2qk1=0.067kN/m；

活荷载设计值q2=1.4qk2=0.980kN/m；

2.强度验算

最大弯距Mmax=0.10q1la2+0.117q2la2

=0.10×0.067×1.22+0.117×0.980×1.22=0.175kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.175×106/5.26×103=33.211N/mm2；

大横杆实际弯曲应力计算值σ=33.211N/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

=（0.677×0.055+0.990×0.700）×12004/（100×2.06×105×127100）=0.578mm；

大横杆实际最大挠度计算值ν=0.578mm小于最大允许挠度值min（1200/150，10）=8.000mm，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=1.1×0.055×1.2+1.2×0.700×1.2=1.081kN；

集中力设计值：

F=1.1q1la+1.2q2la=1.1×0.067×1.2+1.2×0.980×1.2=1.499kN；

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=0.531kN.m

最大变形：

ν=1.720mm

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.531×106/5.26×103=100.993N/mm2；

小横杆实际弯曲应力计算值σ=100.993N/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=1.720mm；

小横杆实际最大挠度计算值ν=1.720mm小于最大允许挠度值min（1050/150，10）=7.000mm，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）

计算得到：

内立杆最大支座反力：

F=3.809kN

外立杆最大支座反力：

F=2.109kN

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3.809kN,小横杆传给外立杆的竖向作用力为2.109kN；

作业层内立杆扣件抗滑承载力验算：

内立杆受到的竖向作用力R=3.809kN≤8.000kN，内立杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

作业层外立杆扣件抗滑承载力验算：

外立杆受到的竖向作用力R=2.109kN≤8.000kN，外立杆采用单扣件，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H

根据钢丝绳卸荷点的位置，把脚手架分成以下3段；各段脚手架搭设高度H为：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架高度H=27.300米；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架高度H=27.000米；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架高度H=28.200米；

2.静荷载标准值计算

各段静荷载标准值的计算过程完全相同，我们仅给出第1段静荷载标准值的计算过程，最后给出各段的最终计算结果。

（1）结构自重标准值NG1k

采用Φ48.3×3.6钢管。

外立杆：

NG1k=gkH=0.1305×27.300=3.563kN；

内立杆：

NG1k=gkH=0.1099×27.300=3.000kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用竹笆片（5mm厚），自重标准值gk1=0.045kN/m2，铺设层数n1=15层。

外立杆：

NG2k1=n1×0.5×lb×la×gk1=15×0.5×1.05×1.2×0.045=0.425kN；

内立杆：

NG2k1=n1×（0.5×lb+a1）×la×gk1

=15×（0.5×1.05+0.3）×1.2×0.045=0.668kN；

2）防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3

采用Φ48.3×3.6钢管，自重标准值gk3=0.0397kN/m。

外立杆：

NG2k3=n3×（la×gk3+0.0132）

=28×（1.2×0.0397+0.0132）=1.704kN；

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。

外立杆：

NG2k4=la×[H]×gk4=1.2×27.300×0.01=0.328kN；

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=15层，采用Φ48.3×3.6钢管，自重标准值gk6=0.0397kN/m。

外立杆：

NG2k5=n5×0.5×n4×（la×gk6+0.0132）

=15×0.5×2×（1.2×0.0397+0.0132）=0.913kN；

内立杆：

NG2k5=n5×（0.5×n4+1）×（la×gk6+0.0132）

=15×（0.5×2+1）×（1.2×0.0397+0.0132）=1.825kN；

5）构配件自重标准值NG2k合计

外立杆：

NG2k=0.425+1.704+0.328+0.913=3.369kN；

内立杆：

NG2k=0.668+1.825=2.493kN；

各段静荷载标准值的计算过程完全相同，上面我们给出了第1段静荷载标准值的计算过程，最后给出各段的最终计算结果如下：

第1段：

高度0.000-27.300米，外立杆：

NG1k=3.563kN，NG2k=3.369kN；

内立杆：

NG1k=3.000kN，NG2k=2.493kN；

第2段：

高度27.300-54.300米，外立杆：

NG1k=3.524kN，NG2k=3.487kN；

内立杆：

NG1k=2.967kN，NG2k=2.493kN；

第3段：

高度54.300-82.500米，外立杆：

NG1k=3.680kN，NG2k=3.712kN；

内立杆：

NG1k=3.099kN，NG2k=2.660kN；

3.活荷载标准值计算

活荷载按照2个装修作业层（荷载为2kN/m2）计算，活荷载合计值∑Qk=4kN/m2。

外立杆：

∑NQk=0.5×lb×la×∑Qk=0.5×1.05×1.2×4=2.520kN；

内立杆：

∑NQk=（0.5×lb+a1）×la×∑Qk=（0.5×1.05+0.3）×1.2×4=3.960kN；

4.风荷载标准值计算

Wk=μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.3kN/m2；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3ϕ=1.3×0.871=1.132；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：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部μz=0.740，脚手架顶部μz=0.957；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部μz=0.957，脚手架顶部μz=1.293；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部μz=1.293，脚手架顶部μz=1.560；

经计算得到，风荷载标准值为:

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部Wk=0.251kN/m2，脚手架顶部Wk=0.325kN/m2；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部Wk=0.325kN/m2，脚手架顶部Wk=0.439kN/m2；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部Wk=0.439kN/m2，脚手架顶部Wk=0.530kN/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5.2.8得：

μ=1.500；

立杆的截面回转半径：

i=1.590cm；

λ=1.500×1.8×100/1.590=169.811

立杆实际长细比计算值λ=169.811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=1.155×1.500×1.8×100/1.590=196.132；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.188；

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw

Mw=0.9×1.4WkLah2/10

经计算得到，各段弯矩Mw为：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部Mw=0.123kN·m；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部Mw=0.159kN·m；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部Mw=0.215kN·m；

（二）外立杆稳定性计算

采用钢丝绳卸荷的脚手架并不是在卸荷点处断开的，所以，上段的荷载总有一部分是会传到下段的。

我们按照上段传给下段30%恒荷载计算。

1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）＋0.9×1.4∑NQk

经计算得到，各段N值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部N=1.2×（3.563+3.369）+0.9×1.4×2.520+1.2×9.228×30%=14.815kN；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部N=1.2×（3.524+3.487）+0.9×1.4×2.520+1.2×7.392×30%=14.249kN；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部N=1.2×（3.680+3.712）+0.9×1.4×2.520=12.046kN；

抗压应力计算值σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

经计算得到，各段σ值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，抗压应力计算值σ=179.369N/mm2；

第2段：

高度27.300-54.300米，抗压应力计算值σ=180.273N/mm2；

第3段：

高度54.300-82.500米，抗压应力计算值σ=167.711N/mm2；

组合风荷载时，第1段（高度0.000-27.300米）外立杆实际抗压应力计算值σ=179.369N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

组合风荷载时，第2段（高度27.300-54.300米）外立杆实际抗压应力计算值σ=180.273N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

组合风荷载时，第3段（高度54.300-82.500米）外立杆实际抗压应力计算值σ=167.711N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

经计算得到，各段N值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部N=1.2×（3.563+3.369）+1.4×2.520+1.2×9.228×30%=15.168kN；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部N=1.2×（3.524+3.487）+1.4×2.520+1.2×7.392×30%=14.602kN；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部N=1.2×（3.680+3.712）+1.4×2.520=12.399kN；

抗压应力计算值σ=N/（φA）≤[f]

经计算得到，各段σ值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，抗压应力计算值σ=159.674N/mm2；

第2段：

高度27.300-54.300米，抗压应力计算值σ=153.714N/mm2；

第3段：

高度54.300-82.500米，抗压应力计算值σ=130.523N/mm2；

不组合风荷载时，第1段（高度0.000-27.300米）外立杆实际抗压应力计算值σ=159.674N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

不组合风荷载时，第2段（高度27.300-54.300米）外立杆实际抗压应力计算值σ=153.714N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

不组合风荷载时，第3段（高度54.300-82.500米）外立杆实际抗压应力计算值σ=130.523N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/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。

采用钢丝绳卸荷的脚手架并不是在卸荷点处断开的，所以，上段的荷载总有一部分是会传到下段的。

我们按照上段传给下段30%恒荷载计算。

立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

经计算得到，各段N值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，脚手架底部N=1.2×（3.000+2.493）+1.4×3.960+1.2×7.188×30%=14.724kN；

第2段：

高度27.300-54.300米，脚手架底部N=1.2×（2.967+2.493）+1.4×3.960+1.2×5.759×30%=14.170kN；

第3段：

高度54.300-82.500米，脚手架底部N=1.2×（3.099+2.660）+1.4×3.960=12.455kN；

抗压应力计算值σ=N/（φA）≤[f]

经计算得到，各段σ值为：

第1段：

高度0.000-27.300米，抗压应力计算值σ=155.002N/mm2；

第2段：

高度27.300-54.300米，抗压应力计算值σ=149.168N/mm2；

第3段：

高度54.300-82.500米，抗压应力计算值σ=131.109N/mm2；

第1段（高度0.000-27.300米）内立杆实际抗压应力计算值σ=155.002N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

第2段（高度27.300-54.300米）内立杆实际抗压应力计算值σ=149.168N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

第3段（高度54.300-82.500米）内立杆实际抗压应力计算值σ=131.109N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

七、钢丝绳卸荷计算

在脚手架全高范围内卸荷2次；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以卸荷吊点分段计算。

第1次卸荷点高度为27.300米，钢丝绳上下吊点的竖向距离ls为6.000米，吊点水平距离1.0倍于立杆纵距；

第2次卸荷点高度为54.300米，钢丝绳上下吊点的竖向距离ls为6.000米，吊点水平距离1.0倍于立杆纵距；

各卸荷点钢丝绳卸荷计算方法是相同的，下面我们仅给出第一次卸荷的计算过程，其他的卸荷点直接给出计算结果。

1.卸荷点内力计算

卸荷点处立杆轴向力计算：

P1=kx×N1×n=1.5×14.602×1=21.903kN

P2=kx×N2×n=1.5×14.170×1=21.255kN

经过计算得到

a1=arctg[6/（1.2+0.5）]=74.181度

a2=arctg[6/0.5]=85.236度

各吊点位置处内力计算为（kN）：

T1=P1/sina1=21.903/0.962=22.765kN

T2=P2/sina2=21.255/0.997=21.329kN

G1=P1/tana1=21.903/3.529=6.206kN

G2=P2/tana2=21.255/12.000=1.771kN

其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。

2.钢丝绳的最小直径计算

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=22.765kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[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），

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（mm）；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取22.765kN，α=0.85，K=6，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：

d=（2×22.765×6/0.85）0.5=17.927mm。

3.钢丝绳的吊环强度计算

吊环强度计算公式为：

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；

N--吊环上承受的荷载等于[Fg]；

A--吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2；

选择吊环的最小直径要为：

d=（2×[Fg]/[f]/π）0.5=（2×22.765×103/50/3.142）0.5=17.025mm。

实际吊环选用直径D=18mm的HPB235的钢筋制作即可。

第1次卸荷钢丝绳最小直径为17.9mm（钢丝绳型号：

6×19），必须拉紧至22.765kN，吊环直径为18mm。

根据各次卸荷高度得：

第2次卸荷钢丝绳最小直径为16.5mm（钢丝绳型号：

6×19），必须拉紧至19.330k