悬挑式脚手架计算书用于6层一悬挑高度174米.docx

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悬挑式脚手架计算书用于6层一悬挑高度174米

悬挑式脚手架计算书

编制：

审核：

批准：

二O一三年？

月？

日

目录

脚手架计算书的编制依据3

1、依据规范3

2、主要参考文献3

参数信息3

1、脚手架参数3

2、永久荷载参数4

3、可变荷载参数4

4、风荷载参数4

5、水平悬挑支撑梁4

6、拉绳参数5

横向水平杆（小横杆）计算5

1、抗弯强度计算6

2、变形计算7

纵向水平杆（大横杆）计算7

扣件的抗滑承载力计算8

计算立杆段轴向力设计值N9

立杆的稳定性计算10

连墙件计算13

脚手架上水平风荷载标准值ωk13

求连墙件轴向力设计值Nl13

连墙件稳定计算13

抗滑承载力计算14

悬挑梁的受力计算15

悬挑梁的整体稳定性计算17

悬挑梁钢丝绳的受力计算18

水平梁锚固段与楼板连接的计算19

脚手架计算书的编制依据

1、依据规范

1.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

2.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。

3.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

4.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

5.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）

2、主要参考文献

《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》　主编：

刘群

『建书』施工安全设施计算软件

参数信息

1、脚手架参数

脚手架排数：

双排脚手架；钢管类型：

φ48×3.0

脚手架搭设高度H（m）：

17.4

脚手架步距h（m）：

1.5；立杆纵距la（m）：

1.5；立杆横距lb（m）：

1

脚手架内排距墙（m）：

0.3；小横杆计算外伸长度a1（m）：

0.3；

小横杆间距S（m）：

1.5

大小横杆的布置方法：

小横杆在大横杆上面（北方作法）

横杆与立杆的连接方式：

单扣件；

连墙件布置：

二步三跨；连接方式：

双扣件

2、永久荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值gk（kN/m2）:

0.1394；

脚手板类别:

；脚手板自重标准值QP1（kN/m2）:

0.15；脚手板铺设层数:

2层；

栏杆挡板类别:

木脚手板；栏杆挡脚板自重标准值QP2（kN/m2）:

0.14；

安全设施与安全网QP3（kN/m2）:

0.005

每米脚手架钢管自重标准值（kg/m）:

3.33；

3、可变荷载参数

施工均布活荷载标准值QK（kN/m2）:

3；脚手架用途:

结构脚手架；

同时施工层数:

1层；

4、风荷载参数

本工程地处山东省济宁市，基本风压wO（kN/m2）:

0.4；

5、水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.4米，建筑物内锚固段长度2.5米。

与楼板连接的螺栓直径（mm）:

20；

楼板混凝土标号:

C30；

6、拉绳参数

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结。

钢丝绳与建筑物的水平距离是:

1.3m;

钢丝绳与建筑楼板的垂直距离是:

2.9m;

钢丝绳安全系数为:

6;

横向水平杆（小横杆）计算

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》第6.2.2条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，双排脚手架的横向水平杆两端均应采用直角扣件固定在纵向水平杆上。

”

第6.2.1条第3款规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。

”

施工荷载的传递路线是：

脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆

如图：

横向水平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。

1、抗弯强度计算

1、作用横向水平杆线荷载标准值：

qk=（QK+QP1）×S=（3+0.15）×1.5=4.73kN/m

2、作用横向水平杆线荷载设计值：

q=1.4×QK×S+1.2×QP1×S=1.4×3×1.5+1.2×0.15×1.5=6.57kN/m

3、考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载，但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载）。

最大弯矩：

Mmax=

qlb2

=

6.57×12

=

0.821kN·m

8

8

4、钢管载面模量W=4.49cm3

5、Q235钢抗弯强度设计值，查规范表5.1.6得表f=205N/mm2

6、按规范中公式（5.2.1）计算抗弯强度

σ=

Mmax

=

0.821×106

=

182.85N/mm2

〈

205N/mm2

W

4.49×103

7、结论：

满足要求

2、变形计算

1、钢材弹性模量：

查规范表5.1.6　得E＝2.06×105N/mm2

2、钢管惯性矩I＝10.78cm4

3、容许挠度：

查规范表5.1.8，得[ν]=l/150与10mm

4、按规范中公式（5.2.3）验算挠度

ν=

5qklb4

=

5×4.73×10004

=

2.8mm

〈

1000

＝6.7与10mm

384EI

384×2.06×105×10.78×104

150

5、结论：

满足要求

纵向水平杆（大横杆）计算

双排架纵向水平杆按三跨连续梁计算，如下图：

不需要计算抗弯强度和挠度。

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值：

F=

0.5qlb（1+

a1

）2

=0.5×6.57×1（1+

0.3

）2

=5.55kN

lb

1

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值

Fk=0.5qklb（1+

a1

）2=0.5×4.73×1（1+

0.3

）2

=4kN

lb

1

扣件的抗滑承载力计算

1.直角扣件，旋转扣件抗滑承载力设计值=8kN。

横杆与立杆连接方式采用:

单扣件

Rc=8kN。

2.纵向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值：

R=F=5.55kN〈Rc

3.结论：

满足要求

计算立杆段轴向力设计值N

立杆稳定性计算部位取脚手架底部。

1.脚手架结构自重标准值产生的轴向力

NG1K=Hsgk=17.4×0.1394=2.43kN

Hs——脚手架高度

gk——每米立杆承受的结构自重

2.构配件自重标准值产生的轴向力

NG2K=0.5（lb+a1）la∑Qp1+Qp2la+laHQp3=0.5×（1+0.3）×1.5×2×0.15+0.14×1.5×2+1.5×17.4×0.005=0.843kN

lb——立杆横距；

a1——小横杆外伸长度；

la——立杆纵距；

Qp1——脚手板自重标准值；

Qp2——脚手板挡板自重标准值；

Qp3——密目式安全立网自重标准值；

H——脚手架高度；

3.施工荷载标准值产生的轴向力总和

∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5×（1+0.3）×1.5×3×1=2.93kN

Qk——施工均布荷载标准值；

4.组合风荷载时立杆轴向力N

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4∑NQk=1.2×（2.43+0.843）+0.85×1.4×2.93=7.41kN

5.不组合风荷载时立杆轴向力N

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQk=1.2×（2.43+0.843）+1.4×2.93=8.03kN

立杆的稳定性计算

立杆稳定性的计算部位选择脚手架底部。

组合风荷载时，由规范公式5.3.1-2

N

+

Mw

≤f验算立杆稳定性

A

W

N——计算立杆段的轴向力设计值；

——轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附表C取值；

f——钢材的抗压强度设计值；

A——立杆的截面面积；

W——截面模量；

Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；

Mw=0.85×1.4Mwk=

0.85×1.4ωklah2

10

规范公式4.2.3，ωk=0.7µz·µs·ω0，

Mwk——风荷载标准值产生的弯矩；

ωk——风荷载标准值

　　la——立杆纵距；

h——步距；

ω0——基本风压；

µz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定采用,地面粗糙度类别为地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

脚手架高度9.0m,µz取0.74；

µs——脚手架风荷载体型系数,根据规范4.2.4条，封闭脚手架,背靠建筑物为敞开,框架或开洞墙,风荷载体型系数µs=1.3=1.3×0.8=1.040,——挡风系数；

风荷载产生的弯曲压应力：

σw=

Mw

=

0.85×1.4×0.7µzµsω0lah2

W

10W

σw=

0.85×1.4×0.7×0.74×1.040×0.4×1.5×1.52×106

=19.3N/mm2

10×4.49×103

计算长细比λ：

λ=

l0

i

l0——计算长度，l0=kµh；

i——截面回转半径；

k——计算长度附加系数，其值取1.155；

µ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按规范表5.3.3采用；立杆横距lb=1m，连墙件布置二步三跨，查规范表5.3.3得µ=1.5.

h——步距,1.5m

λ=

kµh

=

1.155×1.5×150.0

=163

i

1.59

根据λ的值，查规范附录C表C得轴心受压构件的稳定系数=0.265。

组合风荷载时,立杆的稳定性计算按规范公式5.3.1-2验算：

N

+

Mw

=

7.41×103

+19.3=85.249N/mm2

A

W

0.265×424

结论:

满足要求!

。

不组合风荷载时,立杆的稳定性计算按规范公式5.3.1-1验算:

N

=

8.03×103

=71.47N/mm2

A

0.265×424

结论:

满足要求!

。

［说明：

考虑不组合风荷载计算是因为在施工荷载作用较大的情况下。

可能出现

N（不组合风荷载）

>

N（组合风荷载）

+

Mw

现象

A

A

W

连墙件计算

脚手架上水平风荷载标准值ωk

由规范公式4.2.3得ωk=0.7µz·µs·ω0

连墙件均匀布置，受风荷载最大的连墙件应在脚手架的最高部位，计算按21.4m考虑，地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

风压高度变化系数µz=1.0

脚手架风荷载体型系数

µs=1.3=1.3×0.8=1.040

ωk=0.7×1.0×1.040×0.4=0.29kN/m2

求连墙件轴向力设计值Nl

Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4×0.29×2×1.5×3×1.5+5=10.48kN

Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，双排脚手架N0=5kN；

连墙件稳定计算

连墙杆采用钢管时，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加墙内外侧的短钢管上，因此连墙杆的计算长度可取脚手架的离墙距离，即lH=0.3m，因此长细比

λ=

lH

=

30.0

=19<[λ]=150

i

1.59

根据λ值，查规范附录表C，

=0.949,

Nl

=

10.48×103

=26.05N/mm2<205N/mm2

A

0.949×424

满足要求!

。

抗滑承载力计算

直角扣件抗滑承载力计值Rc=8kN

连墙件连接方式为双扣件,2*Rc=16kN。

Nl=10.48kN<16.0kNkN

满足要求!

悬挑梁的受力计算

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

本方案中，脚手架排距为1m，内排脚手架距离墙体0.3m，钢丝绳拉结点距离墙体为1.3m，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1660.0cm4，截面抵抗矩W=185.0cm3，截面积A=30.6cm2。

受脚手架集中荷载P=8.03kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×30.6×0.0001×78.500=0.288kN/m；

计算简图（kN）

水平悬挑梁弯矩图（kN.m）

水平悬挑梁剪力图（kN）

经过连续梁的计算得到：

支座反力从左到右各支座力分别为：

N1=9.539kN

N2=7.576kN

N3=0.068kN

最大弯矩Mmax=1.335kN.m；

最大变形Vmax=0.051mm,在第1跨.

抗弯强度计算：

水平悬挑梁的抗弯强度设计值[f]（N/mm2）=205N/mm2；；

水平悬挑梁的弯曲应力按下式计算：

Mmax

＋

N

=

1.335×106

＋

4.276×103

=8.270<205N/mm2

γxW

A

1.05×185.0×103

30.6×102

其中γx--截面塑性发展系数，取1.05；

结论：

满足要求!

悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用：

18号工字钢

1、求均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数b

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录表B.2

b＝2.0

当b>0.6的时候，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B.1－2式

b=

1.07－

0.282

=0.929

b

最终取b＝0.929

2、整体稳定验算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.2式，整体稳定验算应按下式计算：

σ=

M

≤

［f］

bW

σ=

1.335×106

=

7.768<

205N/mm2

0.929×185.0×103

M－绕强轴作用的最大弯矩

W－按受压纤维确定的梁毛截面模量

结论：

满足要求!

悬挑梁钢丝绳的受力计算

1.钢丝绳的轴力计算

sina=

Lh

=

2.9

=

0.913

L12+Lh2

1.32+2.92

钢丝绳的轴力按下式计算：

Ru=

RA

=

9.539

=

10.448KN

sina

0.913

2.钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[Fg]=

αFg

K

[Fg]--钢丝绳容许拉力（kN）;

Fg--钢丝绳最小破断拉力（kN）；

K--钢丝绳安全系数

钢丝绳最小破断拉力：

Fg≥

[Fg]×K

=

10.448×6

=

62.7KN

依据规范《GB/T20118-2006一般用途钢丝绳》，钢丝绳选择6×19,公称抗拉强度1670Mpa。

钢丝绳直径应不小于12mm,其破断拉力为：

73.8KN。

3、钢丝拉绳的拉环强度计算

钢丝拉绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为10.448KN。

钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环的强度计算公式为

σ=

N

＝

N

≤

［f］

A

πd2

4

其中[f]为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f]=125N/mm2；

所需要的钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环最小直径D=（1764.153×4/3.142×125）1/2=14mm；

水平梁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均按不设钢丝绳时计算，经计算RC=4.891kN；

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为：

σ=

N

＝

N

≤

［f］

A

2πd2

4

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2002》10.9.8条规定：

吊环应采用HPB235级钢筋制作，严禁使用冷加工钢筋。

吊环埋入混凝土的深度不小于30d,,并应焊接或绑扎在钢筋骨架上，在构件的自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2。

取[f]=50N/mm2；

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径

d=

N×4

=

4891.000×4

=7.89mm

2π［f］

2×3.1415×50

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。

2、水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度h计算公式:

h≥

N

πd［ft］

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=4.891kN；

d--楼板螺栓的直径，d=20mm

[ft]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2002》表4.1.4，计算中取1.43N/mm2；

h≥

N

=

4891.000

=54.44mm

πd［ft］

3.1415×20×1.43

经过计算得到楼板螺栓锚固深度h要大于54.44mm。

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

N≤

（b2

－

πd2

）

fcc

4

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N=7.576kN；

d--楼板螺栓的直径，d=20mm；

b--楼板内的螺栓锚板边长，b=5×d=5×20=100mm；

fcc--混凝土的局部挤压强度设计值，砼标号为：

C30，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2002》表4.1.4，计算中取0.950fc=0.95×14.3＝13.59N/mm2；

（b2

－

πd2

）

fcc

=

（1002

－

3.1415×202

）

13.59

=

131.63kN

4

4

N=7.576KN<131.63KN

结论：

楼板混凝土局部承压计算满足要求!

。