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外架计算书

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外脚手架搭设及拆除方案

A、工程概况：

B、脚手架类型；

结合本工程特点，本着经济、实用及材料的及时周转，计划采用悬挑式双排钢管脚手架，材料采用Ø48钢管，根据规范要求，每次悬挑高度不超过20m，故本工程每6层悬挑一次（实际高度2.9×6=17.4m）。

悬挑脚手架底部采用18号槽钢悬挑，槽钢水平间距为1.5m，外挑1.3m，排距1.0m，槽钢外挑头处焊Ф20钢筋，立杆支撑于工字钢上，底端套在所焊钢筋上以防滑脱。

根据规范要求，脚手架连墙件纵向间距不得大于4m，水平间距不超过脚手架两跨，本工程脚手架连墙件每层设置二步三跨（纵向间距2.9m），水平间距4.5米，满足规范要求。

C、脚手架计算：

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2）

计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度为17.4m，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50m，立杆的横距1.00m，立杆的步距1.50m。

采用的钢管类型为

48×3.5，

连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60m，水平间距2.90m。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设10层。

悬挑水平钢梁采用[18b号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.30m，建筑物内锚固段长度1.70m。

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。

一、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，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和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

脚手板的荷载标准值P2=0.350×1.000/3=0.117kN/m

活荷载标准值Q=3.000×1.000/3=1.000kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.117=0.146kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×1.000=1.400kN/m

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.146+0.10×1.400）×1.5002=0.341kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.146+0.117×1.400）×1.5002=-0.401kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.401×106/5080.0=78.93N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

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:

静荷载标准值q1=0.038+0.117=0.155kN/m

活荷载标准值q2=1.000kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.155+0.990×1.000）×1500.04/（100×2.06×105×121900.0）=2.207mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求!

二、小横杆的计算:

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，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=0.057kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×1.000×1.500/3=0.175kN

活荷载标准值Q=3.000×1.000×1.500/3=1.5kN

荷载的计算值P=1.2×0.057+1.2×0.175+1.4×1.5=2.433kN

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

M=（1.2×0.038）×1.0002/8+2.433×1.000/3=0.813kN.m

=0.813×106/5080.0=160.04N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和

均布荷载最大挠度计算公式如下:

、

集中荷载最大挠度计算公式如下:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×1000.004/（384×2.060×105×121900.000）=0.02mm

集中荷载标准值P=0.057+0.175+1.5=1.732kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1732×1000.0×（3×1000.02-4×1000.02/9）/（72×2.06×105×121900.0）=2.448mm

最大挠度和

V=V1+V2=2.468mm

小横杆的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!

三、扣件抗滑力的计算:

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8.0kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×1.000=0.038kN

脚手板的荷载标准值P2=0.35×1.000×1.500/2=0263kN

活荷载标准值Q=3.000×1.000×1.500/2=2.25N

荷载的计算值R=1.2×0.038+1.2×0.263+1.4×2.25=3.887kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:

单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；

双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN；

四、脚手架荷载标准值:

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/m）；为0.1161

NG1=0.116×17.400=2.018kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用木脚手板，标准值为0.35

NG2=0.35×4×1.500×（1.000+0.300）/2=1.365kN

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

NG3=0.14×1.500×4/2=0.42kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×17.4=0.131kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.934kN。

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=3.000×2×1.500×1.000/2=4.500kN

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：

W0=0.550

Uz——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GBJ9）的规定采用：

Uz=1.670

Us——风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.550×1.670×1.200=0.772kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×3.934+0.85×1.4×4.5=10.076KN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

MW=0.85×1.4Wklah2/10=0.85×1.4×0.772×1.5×1.52/10=0.31KN.m

其中Wk——风荷载基本风压值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

五、立杆的稳定性计算:

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.21kN；

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.19；

　　i——计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

　　l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定l0=1.155*1.5*1.5=2.60m；

　　k——计算长度附加系数，取1.155；

　　u——计算长度系数，由脚手架的高度确定；u=1.50

　　A——立杆净截面面积，A=4.89cm2；

　　W——立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3；

　　MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.387kN.m；

——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=10076/（0.19*489）+310000/5080=169.47N/mm2

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

六、连墙件的计算:

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl=NlW+No

其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

NlWw=1.4×wk×Aw

wk——风荷载基本风压值，wk=0.772kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.00×4.50=13.5m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000

经计算得到NlW=1.4×0.772×13.5kN=14.59，连墙件轴向力计算值Nl=14.59+5=19.59kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

其中

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.58的结果查表得到

=0.95；

A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=0.95*4.89*10-*205*1034=95.23kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

连墙件采用扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=19.59kN大于双扣件的抗滑力16kN，不满足要求!

采取将连墙杆浇筑在混凝土中的做法，并采用双扣件！

连墙件扣件连接示意图

七、悬挑梁的受力计算:

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。

本工程算例中，m=1300mm，l=1500mm，ml=300mm；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1913.70cm4，截面模量（抵抗矩）W=191.40cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2×3.934+1.4×4.50=11.02kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×29.29×0.0001×7.85×10=0.28kN/m

k=1.30/1.70=0.78

kl=0.30/1.70=0.18

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=33.00kN

支座反力RB=-10.49kN

最大弯矩Ma=17.87kN.m

截面应力

=17.87×106/（1.00×191400.0）=93.36N/mm2

水平支撑梁的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=3.934+4.50=8.434kN

水平钢梁自重计算荷载q=29.29×0.0001×7.85×10=0.23kN/m

最大挠度Vmax=4.987mm

按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，水平支撑梁的最大挠度小于2700.0/400,满足要求!

八、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用[18b号槽钢,计算公式如下

其中

b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

经过计算得到

b=570×10.5×70.0×235/（2700.0×200.0×235.0）=0.86

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值用

b'查表得到其值为0.734

经过计算得到强度

=17.87×106/（0.734×191399.99）=127.12N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算

<[f],满足要求!

九、锚固段与楼板连接的计算:

1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=10.49kN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，取[f]=205N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=[10490×4/（3.1416×205×2）]1/2=5.71mm

按照《混凝土结构设计规范》取4倍的安全系数D=12mm为求稳妥取D=16mm

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

D、脚手架搭设中的注意事项及构造要求

脚手架最底端套入焊在槽钢端头的外露长度为150的Ф20钢筋上，以防立杆打滑。

所有楼层离外墙面1.5m处、1.2m处每隔3m预埋Ø16钢筋锚环（1.5m处受力锚环），锚环高为250㎜。

1、立杆：

立杆搭设首先要求垂直。

立杆连接采用对接连接，对接扣件要交错布置，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不小500，各接头中心至主节点的距离不能大于步跨的1/3，即500。

2、纵向水平杆：

纵向水平杆在立杆内侧，要求横向平直，连接也采用对接卡连接，但钢管长度不能小于3跨，即4.5m。

3、横向水平杆：

横向水平杆层层布置，水平间距为1.5m，位于纵向水平杆上部，外侧与纵向水平杆用十字卡可靠连接，内侧与锚环内穿的钢管可靠连接，卡子盖口中心至钢管端部的距离不得小于100mm。

4、脚手板：

脚手板采用竹串片脚手板，脚手板要铺设严密，在横向水平杆处用钢筋和10＃铁丝撬紧。

脚手板要设置在三根横向水平杆上，脚手板采用搭接铺设，铺设时接头必须支在横向水平杆上，搭接长度应大于200mm，其伸出横向水平杆的长度不应小于100mm。

作业层端部脚手板探头长度为150，其板两端要与支撑杆可靠固定。

5、剪刀撑：

每道剪刀撑宽度为4跨，斜杆与地面的倾角为60°，在外立面整个高度和宽度连续设置剪刀撑，剪刀撑斜杆要用旋转扣件固定在与之相交的立杆或纵向水平横杆上。

斜杆采用搭接方式连接，搭接长度不小于1m，采用3个旋转扣件连接，两端扣件盖板边缘到斜杆端部的距离不小于100mm。

6、连墙件：

连墙件层层设置，水平间距3m，与建筑物呈菱形布置，外端与立杆可靠连接，里端与锚杆内的钢管或建筑物柱、墙可靠连接。

8、防护设施：

脚手架要满挂全封闭式的密目网，密目网采用1.5m×6m的规格，用网绳绑扎在纵向水平杆里侧。

作业层密目网应高出作业平台1.5m。

9、外脚手架所用材料钢管、扣件、密目网要有产品合格证和检测报告，其中密目网还得有复试报告。

搭设脚手架所选用的钢管不能有弯曲、扁瘪、锈蚀严重等现象，扣件不能有滑丝、裂纹等，绝对不允许Ф48和Ф51钢管混用。

脚手架搭设高度每次不能超过相邻连墙件2步。

E、脚手架拆除：

脚手架拆除程序应遵循由上而下，先搭的后拆原则，即先拆除拉杆、脚手板、剪刀撑，再拆除小横杆、纵向水平杆、立杆等（一般的拆除顺序为：

安全网脚手板剪刀撑横向水平杆纵向水平杆立杆）。

不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架，做到一步一清，一杆一清，拆立杆时要先抱住立杆再拆开最后两个扣。

拆除纵向水平杆、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。

所有连墙件必须随脚手架拆除同步下降，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架，分段拆除高差不得大于2步。

脚手架拆除不得向下抛扔钢管、扣件、脚手板等。

F、脚手架施工安全措施：

1、脚手架施工人员严格遵循《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》和本方案进行施工。

2、脚手架施工人员必须定期进行健康检查，有恐高症、癫痫病、高血压等的患者不得参与脚手架搭设工作。

3、操作人员必须着装紧凑，脚穿防滑鞋，戴好安全帽，系好帽带；经常检查安全带的可靠性并在施工中挂好安全带。

4、脚手架搭设时由班组长统一指挥，不得随心所欲随便搭设，及时加设连墙件。

6、操作人员不得攀爬脚手架上下楼层，不得上下抛扔工具、材料等，不得酒后上岗。

7、外脚手架搭设不得与木工搭设的模板脚手架连接，木工拆模也严禁拆除外脚手架连墙件等构件。

8、没有专职安全员的允许，任何人不得随意拆除脚手架连墙件、扣件等。

9、在施工过程中严禁将模板、钢筋、钢管等材料堆放在外脚手架上。

10、工地派专人经常检查外脚手架，外脚手架有防护不严密、松动等安全隐患及时处理，及时清理外脚手架上散落的材料、废弃物等。