三角形钢管悬挑脚手架计算书1.docx

三角形钢管悬挑脚手架计算书1.docx

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三角形钢管悬挑脚手架计算书1

悬挑钢管脚手架超高卸荷计算书

一、编制依据：

1、本施工方案设计严格按照<<建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范>>（JGJ130—2001、J84—2001）编制，本工程扣件式钢管脚手架的设计与施工除符合以上规范外，还符合国家现行有关强制性标准的规定。

2、高层建筑施工分段搭设的脚手架，根据JGJ59—99“建筑施工安全检查标准”，应满足以下的要求：

1）外挑杆件与建筑结构连接必须牢固；

2）悬挑卸荷用三角型钢管扣件卸荷。

3）高层建筑施工分段搭设的悬挑脚手架必须有设计计算书，并经上级审批；

4）悬挑脚手架必须按现行国家的搭设和验收标准进行搭设卸拆。

二、工程概况：

总建筑面积为109689.38m2，地上5#、6#、7#、8#为三十二层，9#、10#为三十层。

主楼结构型式为钢筋混凝土剪力墙结构,本工程主楼建筑高度为98.5m和92.5m，本工程±0.000以上工程建筑层高：

一层5.2m，其他层为3.0m。

三、基本设计方案：

本工程结合施工图纸及施工现场实际情况，9#．10#楼悬挑脚手架具体方案说明如下：

1、由于该工程9#10#楼由于层高较低，所以19层~30层设置为一层悬挑，悬挑梁采用16号工字钢，长度为4m,间距1.5m，在楼面层预埋两道Φ18吊环，工字钢外端用钢丝绳斜拉，斜拉用的钢丝绳采用直径为13毫米。

工字钢与立杆连接直径22短钢筋头满焊。

9#10#楼19～30层总高度为37.5米，采用两段钢管扣件卸荷并用钢丝绳反拉。

24层和28层进行分段卸荷。

四、悬挑钢管脚手架超高卸荷计算

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为10.5米，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5米，立杆的横距为1.05米，立杆的步距为1.8米；

内排架距离墙长度为0.30米；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；

脚手架沿墙纵向长度为40米；

三角形钢管支撑点竖向距离为3.00米；

采用的钢管类型为Φ48×3.0；

横杆与立杆连接方式为双扣件；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3.6米，水平间距4.5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（kN/m2）:

2.000；脚手架用途:

装修脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处福建省厦门市，查荷载规范基本风压为0.800，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.645；

计算中考虑风荷载作用；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m2）:

0.1581；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.350；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

5层；

脚手板类别:

竹串片脚手板；栏杆挡板类别:

栏杆、竹笆片脚手板挡板；

二、小横杆的计算:

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.033kN/m；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1.5/3=0.175kN/m；

活荷载标准值:

Q=2×1.5/3=1kN/m；

荷载的计算值:

q=1.2×0.033+1.2×0.175+1.4×1=1.65kN/m；

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

计算公式如下:

最大弯矩Mqmax=1.65×1.052/8=0.227kN.m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=50.643N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=50.643N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度计算:

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.033+0.175+1=1.208kN/m；

最大挠度V=5.0×1.208×10504/（384×2.06×105×107800）=0.861mm；小横杆的最大挠度0.861mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm，满足要求！

三、大横杆的计算:

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值:

P1=0.033×1.05=0.035kN；

脚手板的荷载标准值:

P2=0.35×1.05×1.5/3=0.184kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/3=1.05kN；

荷载的设计值:

P=（1.2×0.035+1.2×0.184+1.4×1.05）/2=0.866kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

均布荷载最大弯矩计算:

M1max=0.08×0.033×1.5×1.5=0.006kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算:

M2max=0.267×0.866×1.5=0.347kN.m；

M=M1max+M2max=0.006+0.347=0.353kN.m

最大应力计算值σ=0.353×106/4490=78.601N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=78.601N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:

mm

均布荷载最大挠度计算公式如下:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

Vmax=0.677×0.033×15004/（100×2.06×105×107800）=0.051mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载P=（0.035+0.184+1.05）/2=0.634kN

V=1.883×0.634×15003/（100×2.06×105×107800）=1.815mm；

最大挠度和：

V=Vmax+Vpmax=0.051+1.815=1.867mm；

大横杆的最大挠度1.867mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10与10mm，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

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12.80kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

小横杆的自重标准值:

P1=0.033×1.05×2/2=0.035kN；

大横杆的自重标准值:

P2=0.033×1.5=0.05kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.35×1.05×1.5/2=0.276kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.035+0.05+0.276）+1.4×1.575=2.638kN；

R<12.80kN,所以双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0.1248

NG1=[0.1248+（1.05×2/2）×0.033/1.80]×10.50=1.514；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹串片脚手板，标准值为0.35

NG2=0.35×5×1.5×（1.05+0.3）/2=1.772kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.15×5×1.5/2=0.562kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.5×10.5=0.079kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.927kN；

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=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；

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=0.8kN/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=0.74；

Us--风荷载体型系数：

取值为0.645；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.8×0.74×0.645=0.267kN/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=1.2×3.927+1.4×3.15=9.123kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.927+0.85×1.4×3.15=8.461kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.267×1.5×

1.82/10=0.155kN.m；

六、立杆的稳定性计算:

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=9.123kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：

l0=3.118m；

长细比Lo/i=196；

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=0.188；

立杆净截面面积：

A=4.24cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.49cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=9123/（0.188×424）=114.449N/mm2；

立杆稳定性计算σ=114.449N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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=8.461kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

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=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=3.118m；

长细比:

L0/i=196；

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=0.188

立杆净截面面积：

A=4.24cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=4.49cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=8461.485/（0.188×424）+154583.342/4490=140.579N/mm2；

立杆稳定性计算σ=140.579N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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=0.267kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2m2；

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=6.062kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.062kN；

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=300/15.9的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.24×10-4×205×103=82.487kN；

Nl=11.062

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=11.062小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

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

1、上图所示竖向荷载P1、P2由脚手架立杆所传，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：

（1）三角形钢管悬支撑的各杆件轴力：

NBD＝9.123×（0.502+3.002）0.5/3.00＝9.249kN；

NCD＝9.123×[（0.50+1.05）2+3.002]0.5/3.00＝10.269kN；

NBC＝9.123×（0.50+1.05）/3.00＝4.714kN；

NAB＝9.123×0.50/3.00+4.714＝6.234kN；

（2）三角形钢管悬支撑的各支点的支座反力：

RAH（拉力）＝6.234kN；

RDH（压力）＝6.234kN；

RDV＝P1+P2＝18.246kN。

2、三角形钢管悬支撑中水平杆ABC中的力，除由P1、P2产生的轴力NAB外，还有P1、P2产生的压屈剪力NV和风荷载引起的水平力NW。

（1）由P1、P2产生的压屈剪力NV：

Nv=∑Pi/（85φ）=18.246/（85×0.197）=1.090kN；

λ=（3000.0002+500.0002）0.5/（1.590×10）=191；

式中φ为立杆稳定系数，根据λ查表得φ=0.197。

（2）风荷载引起的NW：

计算风荷载

qw=1.4×（0.7×μz×μs×Wo）=1.4×（0.7×0.740×0.645×0.800）×4.500=1.684kN/m

La---连墙件横向距离,取4.50m；

以连墙杆作为支点，在风荷载作用下，按四跨连续梁计算，边支座反力：

R=0.393×qw×L=0.393×1.684×3.60=2.382kN；

L---连墙件竖向距离,取3.60m；

风荷载给三角悬挑脚手架水平杆的力NW计算：

NW＝2R=4.765kN。

3、三角悬挑的杆件和节点设计

（1）水平杆AB

轴拉力N’AB＝NAB+NV+NW=6.234+1.090+4.765=12.088kN；

钢管的拉应力：

σ＝N’AB/A=12.088×103/（4.240×100）=28.511N/mm2；

AB杆的拉应力28.51N/mm2小于205N/mm2满足要求！

（2）BD杆

NBD＝9.249kN，BD的长度3.041m,在BD杆中点设EF支撑，则BD的计算长度l0计算如下：

l0=3.041×103/2×1.155＝1756.398mm；

λ＝l0/i＝1756.398/15.900＝110；根据λ值查表的φ＝0.516；

M=NBD×e；

其中依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》：

e＝53mm。

M=9.249×103×53=490187.737N.mm；

根据钢结构规范规定βm取1；

N’EX=π2EA（1.1λ2）=π2×2.060×105×424.000/（1.1×1102）=64767.147N；

BD杆压弯稳定性按下式计算：

σ＝9.249×103/（0.516×424.000）+1×490187.737/（4490.000×（1-9.249×103×0.516/64767.147））=160.131N/mm2；

BD杆的压应力160.13N/mm2小于205N/mm2满足要求！

（3）CD杆

NCD＝10.269kN，CD的长度3.377m,在CD杆中点设EF支撑，则CD的计算长度l0计算如下：

l0=3.377×103/2×1.155＝1950.078mm；

λ＝l0/i＝1950.078/15.900＝123；根据λ值查表的φ＝0.434；

M=NCD×e；

其中依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》：

e＝53mm。

M=10.269×103×53=544241.451N.mm；

根据钢结构规范规定βm取1；

N’EX=π2EA（1.1λ2）=π2×2.060×105×424.000/（1.1×1232）=51800.018N；

BD杆压弯稳定性按下式计算：

σ＝10.269×103/（0.434×424.000）+1×544241.451/（4490.000×（1-10.269×103×0.434/51800.018））=188.425N/mm2；

CD杆的压应力188.43N/mm2小于205N/mm2满足要求！

（4）EF杆

EF杆是为减半压杆BD、CD的计算长度而设置的横向支撑，按钢结构设计规范计算：

由BD杆引起：

Fb1=9.249/60=0.154kN；

由CD杆引起：

Fb2=10.269/60×（0.6+0.4/2）=0.137kN；

两者基本接近，可确保BD、CD杆的计算长度减半。

（5）节点设计

需要的扣件数量按照下式计算:

其中:

Nv----单扣件抗滑移承载力，取0.800×8=6.400kN；

内外立杆需要扣件数为:

n=9.123/6.400=2；

BD杆需要扣件数为：

n=9.249/6.400=2；

AB杆需要扣件数为：

n=12.088/6.400=2；

CD杆需要扣件数为：

n=10.269/6.400=2；

悬挑架连接示意图

钢筋环预埋详图