楼梯间北侧螺栓锚固式三角形悬挑架搭设方案.docx

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楼梯间北侧螺栓锚固式三角形悬挑架搭设方案

三门峡陕州区下陈东村棚户区改造项目（紫瑞嘉园）

螺栓固定式悬挑脚手架加固方案

编制：

审核：

审批：

中建七局第四建筑有限公司

年月日

螺栓固定式悬挑脚手架加固方案

一、编制说明：

本工程1#~4#楼楼梯间为剪刀式楼梯，楼梯北侧悬挑脚手架工搭设跨度为6000mm，在两侧休息平台可以埋设两根工字钢，中间无法埋设。

根据现场实际情况，采用螺栓固定法在楼梯梁上做两套锚固式悬挑梁。

具体做法如下：

1、材料要求：

根据已有结构的楼梯梁，确定锚栓的长度，高强螺栓直径为22mm，工字钢锚固焊接钢板厚度12mm。

2、工字端头满焊在边长250mmmm的钢板上，用螺栓固定在楼梯梁上，固定高度和两侧工字钢高度一致。

钢板采用切割制作。

3、本锚固装置主要受力构件为高强锚栓。

上部主体施工时埋设预埋环，浇筑完成后，对悬挑部位用钢丝绳斜拉卸荷。

4、下部用同架体钢管焊接回顶支撑。

二、操作流程：

钢板选取、切割→螺栓加工→划线钻孔→焊接锚固→打磨刷漆。

型钢与结构连接，及下部支撑示意图：

三角形钢管悬挑支扣件式脚手架计算书

一、计算依据：

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

2、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

3、《钢结构设计规范》GB50017-2017

4、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

5、《施工手册》（第五版）

规范没有给定计算方法，本计算书是按照基本的结构力学原理并借鉴施工手册中的相关建议进行的计算。

二、脚手架参数

架体搭设基本参数

脚手架搭设方式

双排脚手架

脚手架钢管类型

Ф48×3

脚手架搭设高度H（m）

18.9

水平杆步距h（m）

1.8

立杆纵距（跨距）la（m）

1.5

立杆横距lb（m）

0.8

内立杆距建筑距离a（m）

0.3

横向水平杆悬挑长度a1（m）

0.1

纵横向水平杆布置方式

横向水平杆在上

纵杆上横杆根数n

2

连墙件布置方式

两步三跨

连墙件连接形式

扣件连接

连墙件截面类型

钢管

连墙件型号

Ф48×3

扣件连接的连接种类

双扣件

钢管悬挑架参数

上支撑点处距地面的高度（m）

10

内排立杆据支撑连接点的距离（m）

0.3

上下支撑点的距离L1（m）

2.9

斜支撑杆扣件连接个数

双扣件

上支撑点与结构连接采用的扣件个数

双扣件

下支撑点与结构连接采用的扣件个数

双扣件

荷载参数

脚手板类型

竹笆脚手板

挡脚板类型

木挡脚板

脚手板铺设的方式

每2步设置一层

挡脚板铺设的方式

每2步设置一层

结构脚手架同时施工层数

1

装修脚手架施工层数

/

风荷载体型系数

0.089

密目式安全网的自重标准值（kN/m2）

0.01

脚手架状况

全封闭，半封闭

背靠建筑状况

敞开、框架和开洞墙

密目网每100cm^2的目数m

2000

每目面积A（cm^2）

0.01

脚手架搭设地区

河南（省）三门峡市（市）

地面粗糙程度

C类密集建筑群的中等城市市区

（图1）三角形悬挑架剖面图

（图2）三角形悬挑架立面图

三、横向水平杆验算

由于纵向水平杆上的横向水平杆是均等放置的故，横向水平杆的距离为la/（n+1），横向水平杆承受的脚手板及施工活荷载的面积。

承载能力极限状态

q=1.2×（g+gK1×la/（n+1））+1.4×QK×la/（n+1）=1.2×（0.033+0.1×1.5/（2+1））+1.4×3×1.5/（2+1）=2.2kN/m

正常使用极限状态

qK=（g+gK1×la/（n+1））+QK×la/（n+1）=0.033+0.1×1.5/（2+1）+3×1.5/（2+1）=1.583kN/m

根据规范要求横向水平杆按简支梁进行强度和挠度验算，故计算简图如下：

1、抗弯验算

（图3）承载能力极限状态的受力简图（横杆）

（图4）弯矩图

Mmax=0.171kN·m

σ=Mmax/W=0.171×106/4490=37.981N/mm2≤[f]=205N/mm2

满足要求

2、挠度验算

（图5）正常使用极限状态的受力简图（横杆）

（图6）挠度图

νmax=0.012mm≤[ν]＝min[lb/150，10]=5.333mm

满足要求

3、支座反力计算

支座反力是纵向水平杆上集中力的反力，为了计算准确，计算简图按有悬挑的简支梁进行计算

由于支座反力的计算主要是为纵向水平杆承受的集中力的统计，故须分为承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算：

承载能力极限状态

V=1.114kN

正常使用极限状态

VK=0.802kN

四、纵向水平杆验算

由上节可知F=V,FK=VK

q=1.2×0.033=0.04kN/m

qK=g=0.033kN/m

由于纵向水平杆按规范规定按三跨连续梁计算，那么施工活荷载可以自由布置。

选择最不利的活荷载布置和静荷载按实际布置的叠加，最符合架体的力学理论基础和施工现场实际，抗弯和支座反力验算计算简图如下：

挠度验算的计算简图如下：

1、抗弯验算

Fqk=0.5QKLa/（n+1）lb（1+a1/lb）2=0.5×3×1.5/（2+1）×0.8×（1+0.1/0.8）2=0.759kN/m

Fq=1.4⨯0.5QKLa/（n+1）lb（1+a1/lb）2=1.4×0.5×3×1.5/（2+1）×0.8×（1+0.1/0.8）2=1.063kN/m

（图7）承载能力极限状态的受力简图（纵杆）

（图8）弯矩图

Mmax=0.525kN·m

σ=Mmax/W=0.525×106/4490=117.006N/mm2≤[f]=205N/mm2

满足要求

2、挠度验算

（图9）正常使用极限状态的受力简图（纵杆）

（图10）挠度图

νmax=0.109mm≤[ν]＝min[la/150，10]=10mm

满足要求

3、支座反力计算

Vmax=3.988kN

五、扣件抗滑承载力验算

扣件抗滑承载力验算：

R=Vmax=3.988kN≤Rc=8kN

满足要求

六、立杆稳定验算

脚手板每隔脚手板理论铺设层数

y=min{H/[（x+1）h],y∈Z}=4

1、立杆承受的结构自重标准值NG1k

NG1K=Hgk+y（lb+a1）ng/2+0.0146n/2=18.9×0.13+4×（0.8+0.1）×2×0.033/2+0.0146×2/2=2.591kN

2、构配件自重标准值NG2k1

Z=min（y,m）=3

NG2K=Z（Lb+a1）lagk1/2+zgk2la+laHgk3=3×（0.8+0.1）×1.5×0.1/2+3×0.17×1.5+1.5×18.9×0.01=1.251kN

3、施工活荷载标准值

∑NQK=（njgQkj+nzxQkx）（lb+a1）la/2=（1×3+0×2）×（0.8+0.1）×1.5/2=2.025kN

4、风荷载统计

风荷载体型系数：

由于脚手架为封闭式或半封闭式且脚手架背靠建筑为敞开、框架和开洞墙

ϕ=1.2（la+h+0.325lah）d/（lah）+1.2（100-mA）/100-（la+h+0.325lah）d⨯1.2

（100-mA）/（100lah）

=1.2×（1.5+1.8+0.325×1.5×1.8）×（48/1000）/（1.5×1.8）+1.2×（100-2000×0.01）/100-（1.5+1.8+0.325×1.5×1.8）×（48/1000）×1.2×（100-2000×0.01）/（100×1.5×1.8）=0.978

μs=1.3ϕ=1.3×0.978=1.271

风荷载高度变化系数:

立杆稳定组合风荷载时：

取距架体底部5m高的风荷载高度变化系数μz=0.65

连墙件验算风荷载产生的连墙件轴向力设计值计算时：

取最高处连墙件位置处的风荷载高度变化系数μz=0.865

风荷载标准值：

ωk=μzμsω0=0.65×0.089×0.25=0.014kN/m2

风荷载产生的弯矩标准值：

Mwk=ωklah2=0.014×1.5×1.82=0.07kN·m

风荷载产生的弯矩组合值：

Mw=0.9⨯1.4Mwk=0.9×1.4×0.07=0.089kN·m

5、荷载组合立杆荷载组合

不组合风荷载：

N1=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQK=1.2×（2.591+1.251）+1.4×2.025=7.446kN

组合风荷载：

N2=1.2（NG1K+NG2K）+0.9⨯1.4∑NQK=1.2×（2.591+1.251）+0.9×1.4×2.025=7.162kN

6、稳定系数ϕ的计算

l0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m

允许长细比的验算：

λ=l0/i=3.119×1000/15.9=196.132≤[λ]=210

满足要求

根据λ值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到ϕ=0.188

7、立杆稳定的验算

不组合风荷载：

N/ϕA=7.446×1000/（0.188×424）=93.411N/mm2≤f=205N/mm2

满足要求

组合风荷载：

N/ϕA+MW/W=7.162×1000/（0.188×424）+0.089×106/4490=109.579N/mm2≤f=205N/mm2

满足要求

七、连墙件承载力验算

计算连墙件的计算长度：

a0=a=0.3×1000=300mm,λ=a0/i=300/15.9=18.868≤[λ]=210

根据λ值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到ϕ=0.952

风荷载作用在一个连墙件处的面积

Aw=

（2）h

（2）la=2×1.8×2×1.5=10.8m2

风荷载标准值：

ωk=μzμsω0=0.865×0.089×0.25=0.019kN

风荷载产生的连墙件轴向力设计值：

Nlw=1.4ωkAw=1.4×0.019×10.8=0.291kN

连墙件的轴向力设计值：

Nl=Nlw+N0=0.291+3=3.291kN

其中N0由JGJ130-5.2.12条进行取值。

将Nl、ϕ带入下式：

强度：

σ=Nl/Ac=3.291×1000/424=7.762N/mm2≤0.85f=0.85×205=174.25N/mm2

稳定：

Nl/ϕA=3.291×1000/（0.952×424）=8.153N/mm2≤0.85f=0.85×205=174.25N/mm2

扣件抗滑移：

Nl=3.291kN≤Rc=12kN

满足要求

八、三角形钢管悬挑支撑计算

在竖向荷载作用下，计算简图如下

力学简图

1、杆段验算

上图所示竖向荷载P由脚手架立杆所传递，其中P取立杆传递下来的荷载中的最大值，且应考虑风荷载和不考虑风荷载两种情况的最大值。

P=max（N1,N2）=max（7.446,7.162）=7.446kN

P作用在三角形钢管悬支撑上各个杆件内力和各个支点的支座反力计算如下：

三角形钢管悬支撑的各杆件轴力：

由节点D的力平衡∑DX=0,∑DY=0,可得:

NCDP=P（c+lb）/L=7.446×（0.3+0.8）/2.9=2.824kN

NAD=（NCDP2+P2）0.5=（2.8242+7.4462）0.5=7.964kN

由节点C的力平衡∑CX=0,∑CY=0可得:

NBCP＝NCDP+Pc/L＝2.824+7.446×0.3/2.9=3.595KN

且NAC=（NBCP2+P2）0.5=（3.5952+7.4462）0.5=8.268kN

2、风荷载产生的轴力

三角形钢管悬支撑中水平杆BC中的力，除由P1、P2产生的轴力NAB外，还有风荷载引起的水平力NW。

风荷载标准值：

ωk=μzμsω0=0.65×0.089×0.25=0.014kN/m2

每个上支撑点承受的风荷载面积为：

A=la×L/2=1.5×2.9/2=2.175

风荷载产生的轴力：

Nw=ωk⨯A=0.014×2.175=0.031kN

3、三角悬挑的杆件和节点设计

（1）水平杆BC

NBC＝NBCP+NW=3.595+0.031=3.626kN；

其中考虑BC杆的稳定性时，规范没有给定相关取值，为安全计算，取计算长度系数k=1.0，μ=1.5

则长细比l0=kμc=1×1.5×0.3=0.45m

允许长细比的验算：

λ=l0/i=0.45×1000/15.9=28.302≤[λ]=210

满足要求

根据λ值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到ϕ=0.924

钢管的拉应力：

σ＝NBC/ϕA=3.626×1000/（0.924×424）=9.255N/mm2≤f=205N/mm2；

满足要求

（2）水平杆CD

NCD＝NCDP+NW=2.824+0.031=2.856kN；

其中考虑CD杆的稳定性时，规范没有给定相关取值，为安全计算，取计算长度系数k=1.0，μ=1.5

则长细比l0=kμlb=1×1.5×0.8=1.2m

允许长细比的验算：

λ=l0/i=1.2×1000/15.9=75.472≤[λ]=210

满足要求

根据λ值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到ϕ=0.75

钢管的拉应力：

σ＝NCD/ϕA=2.856×1000/（0.75×424）=8.98N/mm2≤f=205N/mm2；

满足要求

（3）上支撑点连接承载力验算

上支撑点，主要承受来自杆段BC的拉力，上支撑点为扣件连接，故验算如下：

扣件抗滑承载力验算：

R=NBC=3.626kN≤Rc=12kN

满足要求

（4）AD杆、AC杆验算

由于AC杆的轴力一定小于AD杆轴力，且两杆的水平杆位置相同，长细比也是AC杆小于AD杆，故只需对AD杆进行验算即可。

考虑AD杆的稳定性时，规范没有给定相关取值，为安全计算，取计算长度系数k=1.0，μ=1.5

则长细比l0=kμh=1×1.5×1.8=2.7m

允许长细比的验算：

λ=l0/i=2.7×1000/15.9=169.811≤[λ]=210

满足要求

根据λ值查规范JGJ130-2011附录A.O.6得到ϕ=0.248

钢管的拉应力：

σ＝NAD/ϕA=7.964×1000/（0.248×424）=75.734N/mm2；

满足要求

（5）斜撑连接的扣件抗滑移验算

R=NAD=7.964kN≤Rc=12kN

满足要求

（6）下支撑点抗剪验算

由于架体的主要竖向荷载由下支撑点承担，除验算下支撑点与斜撑扣件抗滑移之外还应验算下支撑点钢管的抗剪承载力。

RAY（压力）＝2P＝2×7.446=14.892KN

根据材料力学基本公式，对于钢管的圆环截面切应力为：

τmax=2RAY/A=2×14.892×1000/424=70.245≤[τ]=125N/mm2

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