钢管悬挑式脚手架.docx

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钢管悬挑式脚手架

第一节编制依据

《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社；

《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社；

《钢结构设计规范》GB50017-2003中国建筑工业出版社；

《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中国建筑工业出版社；

《建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）》中国建筑工业出版社；

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001中国建筑工业出版社；

《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中国建筑工业出版社；

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中国建筑工业出版社；

《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99中国建筑工业出版社。

以及富顺中医院住院综合楼工程施工图纸。

第二节工程概况

富顺中医院住院综合楼工程（以下简称本工程），位于富顺县中医院内。

共8+1层，结构形式为框架结构，建筑面积5030m2，总高28M。

该工程平面布置呈“一”字形。

基础采用人工挖孔灌注桩基础。

本工程由省里投资300万元，县里投资200万元，其余的款项由富顺县中医院自筹，重庆巨能建设（集团）有限公司兴建，富顺县规划建筑设计勘察研究所设计，并由富顺县嘉信建设监理有限公司进行监理。

第三节脚手架方案选择

本工程原计划全部设置双排落地式脚手架。

但根据施工现场实际情况，立面造型发生变化，本工程从七层四周开始向外设置仿古造型，为其考虑到施工现场的安全和质量要求，结合本工程的实际情况，综合考虑了以往的施工经验，决定在本工程七层以上立面防护采用“悬挑式钢管脚手架”。

第四节脚手架的材质要求

l、钢管脚手架，选用外径48mm，壁厚3.50mm，钢材强度等级Q235-A，钢管表面应平直光滑，不应有裂纹、分层、压痕、划道和硬弯。

2、本工程钢管脚手架的搭设使用可锻铸造扣件，应符合建设部《钢管脚手扣件标准》JGJ22-85的要求，由有扣件生产许可证的生产厂家提供，不得有裂纹、气孔、缩松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应干整，活动部位灵活，夹紧钢管时开口处最小距离不小于5mm。

钢管螺栓拧紧力矩达70N.m时不得破坏。

3、脚手板、脚手片采用符合有关要求。

4、安全网采用密目式安全网，网目应满足2000目／100cm2，做耐贯穿试验不穿透，1.6×1.8m的单张网重量在3kg以上，颜色应满足环境效果要求，选用绿色。

要求阻燃，使用的安全网必须有产品生产许可证和质量合格证。

5、安全网上的每根系绳都应与支架系结,四周边绳（边缘）应与支架贴紧,系结应符合打结方便,连接牢固又容易解开,工作中受力后不会散脱的原则.有筋绳的安全网安装时还应把筋绳连接在支架上。

6、平网网面不宜绷得过紧,当网面与作业面高度差大于5m时,其伸出长度应大于4m,当网面与作业面高度差小于5m时,其伸出长度应大于3m,平网与下方物体表面的最小距离应不小于3m.两层平网间距离不得超过10m

7、立网网面应与水平面垂直,并与作业面边缘最大间隙不超过10cm。

8、安装后的安全网应经专人检验后,方可使用.

第五节脚手架的搭设流程及要求

落地脚手架搭设的工艺流程为：

水平悬挑→斜撑→纵向扫地杆（连梁）→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。

1、立杆间距

（1）脚手架立杆纵距1.5m，横距0.8m，步距1.7m；连墙杆间距竖直3.4m，水平5.7m（即二步三跨）：

里立杆距建筑物0.2m。

（2）脚手架的底部立杆采用不同长度的钢管参差布置，使钢管立杆的对接接头交错布置，高度方向相互错开500mm以上，且要求相邻接头不应在同步同跨内，以保证脚手架的整体性。

（3）立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1／400。

2、大横杆、小横杆设置

（1）必须与前后条合的大横杆等连成一个整体，严禁脱节搭设。

（2）大横杆在脚手架高度方向的间距1.7m，以便立网挂设，大横杆置于立杆里面，每侧外伸长度为150mm。

（3）外架子按立杆与大横杆交点处设置小横杆，两端固定在立杆，以形成空间结构整体受力。

3、剪刀撑

脚手架外侧立面的中间设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定。

剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线离主节点的距离不宜大于150mm。

4、装饰用脚手板、脚手片的铺设要求

（1）脚手架里排立杆与结构层之间均应铺设木板：

板宽为200mm，里外立杆应满铺脚手板，无探头板。

（2）满铺层脚手片必须垂直墙面横向铺设，满铺到位，不留空位，不能满铺处必须采取有效的防护措施。

（3）脚手片须用18铅丝双股并联绑扎，不少于4点，要求绑扎牢固，交接处平整，铺设时要选用完好无损的脚手片，发现有破损的要及时更换。

5、连墙件

（1）脚手架与建筑物按水平方向4.5m，垂直方向3.6m，设一拉结点。

（2）拉结点在转角范围内和顶部处加密，即在转角l米以内范围按垂直方向每3.6米设一拉结点。

（3）拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在外架大小横杆接点处。

（4）外墙装饰阶段拉结点，也须满足上述要求，确因施工需要除去原拉结点时，必须重新补设可靠，有效的临时拉结，以确保外架安全可靠。

6、装饰架体内封闭

（1）脚手架的架体里立杆距墙体净距为200mm，如因结构设计的限制大于200mm的必须铺设站人片，站人片设置平整牢固。

（2）脚手架施工层里立杆与建筑物之间应采用脚手片或木板进行封闭。

（3）施工层以下外架每隔3步以及底部用密目网或其他措施进行封闭。

（4）施工层及下一层水平铺设一道安全兜网。

以增加安全性。

第六节脚手架计算书

一、参数信息

1.脚手架参数

悬挑式脚手架搭设高度为10.5米。

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为0.80米，立杆的步距为1.70米；内排架距离墙长度为0.20米；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；脚手架沿墙纵向长度为13.64米；采用的钢管类型为Φ48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数0.80；连墙件布置取两步三跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件连接；

2.活荷载参数

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

2.000；脚手架用途:

装修脚手架；

3.风荷载参数

本工程地处四川省自贡市，查荷载规范基本风压为0.400，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.649；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m2）:

0.1394；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m2）:

0.140；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

2层；

脚手板类别:

木脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆、木脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑

水平悬挑采用Φ48×3.5类型的钢管，其中建筑物外悬挑段长度1.2米，建筑物内锚固段长度4.80米。

6.斜撑与支杆参数

斜撑数量为:

1；

斜撑与墙支点距离为（m）:

1.200；

最里面支点距离建筑物1.20m,支杆采用48.0×10mm。

二、大横杆的计算

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

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

大横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.350×1.300/（2+1）=0.152kN/m；

活荷载标准值:

Q=2.000×1.300/（2+1）=0.867kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.152=0.228kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.867=1.213kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2大横杆设计荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.228×1.5002+0.10×1.213×1.5002=0.314kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.228×1.5002-0.117×1.213×1.5002=-0.371kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.314×106,0.371×106）/5080.0=73.031N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=73.031N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，满足要求！

3.挠度验算:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

计算公式如下：

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.152=0.190kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.867kN/m；

最大挠度计算值为：

V=0.677×0.190×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）+0.990×0.867×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）=1.989mm；

大横杆的最大挠度1.989mm小于大横杆的最大容许挠度1500.0/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.500=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.350×1.300×1.500/（2+1）=0.227kN；

活荷载标准值：

Q=2.000×1.300×1.500/（2+1）=1.300kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.227）+1.4×1.300=2.162kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax=1.2×0.038×1.3002/8=0.010kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=2.162×1.300/3=0.937kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.947kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.947×106/5080.000=186.349N/mm2；

小横杆的最大应力计算值σ=186.349N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.000N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×1300.04/（384×2.060×105×121900.000）=0.057mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.227+1.300=1.585kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

Vpmax=1585.100×1300.0×（3×1300.02-4×1300.02/9）/（72×2.060×105

×121900.0）=4.922mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.057+4.922=4.979mm；

小横杆的最大挠度和4.979mm小于小横杆的最大容许挠度1300.000/150=8.667与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0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取6.40kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.500×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×1.300=0.050kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.350×1.300×1.500/2=0.341kN；

活荷载标准值:

Q=2.000×1.300×1.500/2=1.950kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.050+0.341）+1.4×1.950=3.199kN；

R<6.40kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载的计算

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）每米立杆承受的结构自重标准值（kN），为0.1394

NG1=[0.1394+（1.50×2/2+1.50×2）×0.038/1.50]×12.00=3.055；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用木脚手板，标准值为0.35

NG2=0.350×2×1.500×（1.300+0.3）/2=0.840kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14

NG3=0.140×2×1.500/2=0.210kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×12.000=0.090kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.195kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。

经计算得到，活荷载标准值

NQ=2.000×1.300×1.500×2/2=3.900kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

其中Wo--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

Wo=0.400kN/m2；

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：

Uz=0.740；

Us--风荷载体型系数：

取值为0.649；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.400×0.740×0.649=0.134kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.195+1.4×3.900=10.494kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.195+0.85×1.4×3.900=9.675kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.134×1.500×

1.5002/10=0.054kN.m；

六、立杆的稳定性计算

不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=10.494kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.550；

计算长度,由公式lo=kμh确定：

l0=2.685m；

长细比Lo/i=170.000；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：

φ=0.245；

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

σ=10494.000/（0.245×489.000）=87.594N/mm2；

立杆稳定性计算σ=87.594N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=9.675kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.550；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=2.685m；

长细比:

L0/i=170.000；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.245

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

σ=9675.240/（0.245×489.000）+54007.638/5080.000=91.390N/mm2；

立杆稳定性计算σ=91.390N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求！

七、连墙件的计算

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

风荷载标准值Wk=0.134kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.500m2；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=5.000kN；

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=2.542kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=7.542kN；

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l0/i=300.000/15.800的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.890×10-4×205.000×103=95.133kN；

Nl=7.542

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=7.542小于双扣件的抗滑力16.0kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

八、悬挑钢管的受力计算

悬挑脚手架的水平钢管按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为900mm，内排脚手架距离墙体200mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=866.20cm4，截面抵抗矩W=108.30cm3，截面积A=21.95cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×4.195+1.4×3.900=10.494kN；

水平钢管自重荷载q=1.2×21.950×0.0001×78.500=0.207kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

经过连续梁的计算得到

悬挑脚手架支撑梁剪力图（kN）

悬挑脚手架支撑梁变形图（kN）

悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN.m）

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R[1]=16.572kN；

R[2]=5.240kN；

R[3]=0.334kN。

最大弯矩Mmax=4.214kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=4.214×106/（1.05×108300.0）+

0.000×103/2195.0=37.060N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值37.060N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215.000N/mm2,满足要求！

九、悬挑钢管的整体稳定性计算

水平钢梁采用Φ48×3.5类型的钢管,计算公式如下

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=570×10.0×63.0×235/（1200.0×160.0×235.0）=1.87

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.919。

经过计算得到最大应力σ=4.214×106/（0.919×108300.00）=42.332N/mm2；

水平钢管的稳定性计算σ=42.332小于[f]=215.000N/mm2,满足要求!

十、支杆的受力计算

水平钢管的轴力RAH和支杆的轴力RDi按照下面计算

其中RDicosαi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。

各支点的支撑力RCi=RDisinαi

按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为：

RD1=21.223kN。

十一、支杆的强度计算

钢管（支杆）的内力计算：

斜压支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，为

RD=21.223kN

下面压杆以48.0×10mm钢管计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

其中N--受压斜杆的轴心压力设计值，N=21.223kN；

φ--轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到φ=0.357；

i--计算受压斜杆的截面回转半径，i=1.389cm；

l--受最大压力斜杆计算长度，l=1.921m；

A--受压斜杆净截面面积，A=11.938cm2；

σ--受压斜杆受压应力计算值，经计算得到结果是49.796N/mm2；

[f]--受压斜杆抗压强度设计值，f=215N/mm2；

受压斜杆的稳定性计算σ<[f]，满足要求!

十二、脚手架配件数量框算

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，

因此按框算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

L--长杆总长度（m）；N1--小横杆数（根）；

N2--直角扣件数（个）；N3--对接扣件数（个）；

N4--旋转扣件数（个）；S--脚手板面积（m2）；

n--立杆总数（根）n=23；H--搭设高度（m）H=12；

h--步距（m）h=1.5；la--立杆纵距（m）la=1.5；

lb--立杆横距（m）lb=1.3；

长杆总长度（m）L=1.1×12.00×（23+1.50×23/1.50-2×1.50/1.50）=580.80；

小横杆数（根）N1=1.1×（12.00/1.50×1/2+1）×23=127；

直角扣件数（个）N2=2.2×（12.00/1.50+1）×23=456；

对接扣件数（个）N3