18#工字钢钢悬挑12米脚手架计算书.docx

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18#工字钢钢悬挑12米脚手架计算书

18＃工字钢钢悬挑1.2米脚手架计算书

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》（JGJ130-2011）、

《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）、

《建筑结构荷载规范》（2006年版）（GB50009-2001）等编制。

一、参数信息:

1.脚手架参数

计算的脚手架为双排脚手架，

横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭设高度为19.5米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.90米，立杆的步距1.50米。

内排架距离墙长度为0.30米。

横向杆计算外伸长度为0.20米。

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根。

采用的钢管类型为Φ48×3.0。

连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50米,采用扣件连接。

2.荷载参数

脚手板自重标准值0.35kN/m2，

栏杆、挡脚板自重为0.17kN/m2，安全设施及安全网、挡风板自重为0.010kN/m2，

同时施工1层，施工均布荷载为3.0kN/m2，脚手板共铺设2层。

脚手架用途:

混凝土、砌筑结构脚手架。

悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.20米，建筑物内锚固段长度1.80米。

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。

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。

考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载）。

1.作用小横杆线荷载

（1）作用小横杆线荷载标准值

qk=（3.00+0.35）×1.50/2=2.51kN/m

（2）作用小横杆线荷载设计值

q=（1.4×3.00+1.2×0.35）×1.50/2=3.465kN/m

小横杆计算简图

2.抗弯强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩

Mmax=qlb2/8=3.465×0.902/8=0.351kN.m

σ=Mmax/W=0.351×106/4490.0=78.14N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

V=5qklb4/384EI=5.0×2.51×900.04/（384×2.06×105×10.78×104）=0.97mm

小横杆的最大挠度小于900.0/150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。

用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。

（需要考虑悬挑荷载）

1.由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力

（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/lb）2=0.5×2.51×0.90×（1+0.20/0.90）2=1.69kN

（2）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/lb）2=0.5×3.465×0.90×（1+0.20/0.90）2=2.33kN

大横杆计算荷载简图

2.抗弯强度

最大弯矩考虑为小横杆荷载的计算值最不利分配的弯矩

M=0.175Fla=0.175×2.33×1.50=0.6116kN.m

σ=M/W=0.6116×106/4490.0=136.22N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为小横杆荷载的标准值最不利分配的挠度

V=1.146×Fkla3/100EI=1.146×1.69×103×1500.003/（100×2.060×105×10.78×104）=2.9mm

大横杆的最大挠度小于1500.0/150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1.00

该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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8.00kN。

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

纵向水平杆通过扣件传给立杆的竖向设计值:

R=2.150F=2.150×2.33=5.0kN

单扣件抗滑承载力的设计计算R<=8.00满足要求!

五、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）脚手架自重标准值产生的轴向力

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）gk:

查规范本例为0.1252

NG1=H×gk=21.00×0.1252=2.629kN

（2）脚手板自重标准值产生的轴向力

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=0.350×2×1.500×（0.900+0.200）/2=0.577kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值产生的轴向力

栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）:

本例采用栏杆、木脚手板标挡板，准值为0.17

NG3=0.170×1.500×2/2=0.255kN

（4）吊挂的安全设施及安全网、挡风板自重标准值产生的轴向力

吊挂的安全设施荷载，包括安全网和挡风板自重标准值（kN/m2）:

0.010

NG4=0.010×1.500×21.000=0.315kN

经计算得到，静荷载标准值

构配件自重：

NG2K=NG2+NG3+NG4=1.147kN。

钢管结构自重与构配件自重：

NG=NG1+NG2k=3.776kN。

（5）施工荷载标准值产生的轴向力

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

NQ=（3.000×1×1.500×（0.900+0.200））/2=2.48kN

（6）风荷载标准值产生的轴向力

风荷载标准值:

其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》的规定采用：

W0=0.300

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：

脚手架底部Uz=0.740,

Us——风荷载体型系数：

Us=1.1310

经计算得到，脚手架底部风荷载标准值Wk=0.740×1.1310×0.300=0.251kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值

N=1.2×NG+0.9×1.4NQ=7.656kN

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值

N=1.2NG+1.4NQ=8.003kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW

MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中Wk——风荷载基本风压标准值（kN/m2）；

la——立杆的纵距（m）；

h——立杆的步距（m）。

经计算得,底部立杆段弯矩Mw=0.9×1.4×0.251×1.50×1.502/10=0.107kN.m

六、立杆的稳定性计算:

卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。

1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=8.003kN；

i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

μ——计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，μ=1.50；

h——立杆步距，h=1.50；

λ——计算长细比,由k=1时,λ=kμh/i=141；

λ<=[λ]=210,满足要求!

k——计算长度附加系数，取1.155；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kμh确定，l0=2.60m；

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由k=1.155时,λ=kμh/i=162的结果查表得到0.268；

A——立杆净截面面积，A=4.24cm2；

W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.49cm3；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；

经计算得到σ=8003.000/（0.268×424.000）=70.43N/mm2

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=7.656kN；

i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；

μ——计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，μ=1.50；

h——立杆步距，h=1.50；

λ——计算长细比,由k=1时,λ=kμh/i=141；

λ<=[λ]=210,满足要求!

k——计算长度附加系数，取1.155；

l0——计算长度（m）,由公式l0=kμh确定，l0=2.60m；

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由k=1.155时,λ=kμh/i=162的结果查表得到0.268；

A——立杆净截面面积，A=4.24cm2；

W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.49cm3；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.107kN.m；

σ——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；

经计算得到σ=7656.000/（0.268×424.000）+（107000.000/4490.000）=91.21N/mm2

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ<[f],满足要求!

七、连墙件的计算:

（1）连墙件的轴向力设计值计算：

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：

Nlw=1.4×Wk×Aw

脚手架顶部Uz=1.540

连墙件均匀布置,受风荷载作用最大的连墙件应在脚手架的最高部位

脚手架顶部风荷载标准值Wk=Uz×Us×Wo=1.540×1.1310×0.300=0.523kN/m2。

Wk——风荷载基本风压标准值，Wk=0.523kN/m2；

Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=2.00×1.50×3.00×1.50=13.500m2；

No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=3.000kN

经计算得到Nlw=9.885kN，连墙件轴向力计算值Nl=12.88kN

（2）连墙件的稳定承载力计算：

连墙件的计算长度lo取脚手架到墙的距离

长细比λ=lo/i=30.00/1.60=19

长细比λ=19<[λ]=150（查《冷弯薄壁型钢结构技术规范》）,满足要求!

Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ查表得到Φ=0.949；

Nl/ΦA=12.88×103/（0.949×424）=32.02N/mm2

连墙件稳定承载力<=[f]=0.85×205，连墙件稳定承载力计算满足要求!

（3）连墙件抗滑移计算：

连墙件采用双扣件与墙体连接。

经过计算得到Nl=12.885kN小于扣件的抗滑力16.00kN，满足要求!

连墙件扣件连接示意图

预埋钢管式连墙件扣件连接示意图

八、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,k2=m2/l。

本工程算例中，m=1200mm，l=1800mm，m1=300mm，m2=1200mm；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1660.00cm4，截面模量（抵抗矩）W=185.00cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2×3.78+1.4×2.48=8.00kN

水平钢梁自重强度计算荷载q=1.2×30.60×0.0001×7.85×10=0.29kN/m

k=1.20/1.80=0.67

kl=0.30/1.80=0.17

k2=1.20/1.80=0.67

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=23.396kN

支座反力RB=-6.525kN

最大弯矩MA=12.212kN.m

抗弯计算强度f=12.212×106/（1.05×185000.0）=62.869N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=NG+NQ=3.78+2.48=6.26kN

水平钢梁自重计算荷载q=30.60×0.0001×7.85×10=0.24kN/m

最大挠度Vmax=3.154mm

按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即2400.0mm

水平支撑梁的最大挠度小于2400.0/400,满足要求!

九、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用18号工字钢,计算公式如下

其中Φb——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

Φ

Φb=2.00

由于Φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值用Φb查表得到其值为0.929

经过计算得到强度σ=12.21×106/（0.929×185000.00）=71.06N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ<[f]=215,满足要求!

十、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螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

锚固深度计算公式

其中N——锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=6.525kN；

d——楼板螺栓的直径，d=16mm；

[fb]——楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.5N/mm2；

h——楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于6525.207/（3.1416×16×1.5）=86.5mm；

每个地锚螺栓受拉承载力设计值Ntb=3.1416×14.12×14.12×170.0/4=26620.07N=26.620KN;

螺栓的轴向拉力N<=2×26.620KN;满足要求!

2.楼板局部受压承载力计算，依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）A.5.1混凝土局部承压计算如下：

楼板局部受压局部荷载计算公式:

其中Fl——楼板局部压力设计值，即作用于楼板的轴向压力，N=23.40kN；

ω——荷载分布的影响系数，取0.75；

βl——混凝土局部受压时强度提高系数取1.0；

fcc——混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.85fc=8.07N/mm2；

Al——混凝土局部受压面积；

经过计算得到公式右边等于:

0.75×1.0×100×100×8.07/1000=60.6kN

楼板混凝土局部承压计算N<=60.6满足要求!

十一、脚手架的搭设要求:

1、悬挑梁的位置应根据施工方案确定，并征求设计单位同意，按确定的位置设置预埋件；

2、悬挑梁的长度应取悬挑长度的2.5倍，悬挑支承点应设置在结构梁上，不得设置在外伸阳台上或悬挑板上（有加固的除外），悬挑端应按梁长度起拱0.5％-1％；

悬挑钢梁穿墙做法

悬挑钢梁楼面做法

3、悬挑梁末端应由不少于两道的预埋U型螺栓固定，锚固位置设置在楼板上时，楼板的厚度不得小于120mm，

楼板上应预先配置用于承受悬挑梁锚固端作用引起负弯矩的受力钢筋，否则应采取支顶卸载措施，

平面转角处悬挑梁末端锚固位置应相互错开

悬挑梁末端固定做法

4、预埋U型螺栓的直径为16mm，宽度为160mm，高度经计算确定；长度不小于120mm；U型螺栓宜采用冷弯成型；

5、悬挑梁采用焊接接长时，应按等强标准连接，焊缝质量满足一级焊缝的要求；

6、悬挑架体立杆搭设应符合下列规定：

（1）立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接；

（2）立杆顶端宜高出女儿墙上皮1ｍ，高出檐口上皮1.5ｍ；

7、水平杆搭设应符合下列规定,如图所示：

（1）纵向水平杆应设置在立杆内侧，其长度不宜小于３跨；

（2）纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接；

（3）横向水平杆应放置在纵向水平杆上部，靠墙一端至墙装饰面距离不宜大于100mm；

（4）主节点处必须设置横向水平杆；

（5）杆件接头应交错布置，两根相邻杆件接头不应设置在同步或同跨内，接头位置错开距离不应小于500mm，

各接头中心至主节点的距离不宜大于纵距的1/3；

（6）搭接接头的搭接长度不应小于1ｍ，应采用不少于3个旋转扣件固定;

8、扫地杆设置应符合下列要求：

（1）纵向扫地杆必须连续设置，钢管中心距地面不得大于200mm；

（2）脚手架底部主节点处应设置横向扫地杆，其位置应在纵向扫地杆下方；

9、架体应通过连墙件与建筑物主体连接牢固。

连墙件设置应符合下列规定：

（1）架体必须设置连墙件，连墙件与结构的连接应为刚性连接，如图所示：

连墙件常用做法

（2）连墙件的竖向间距不宜大于层高，且小于4m；横向间距不宜超过开间尺寸，且小于6m；

（3）连墙件应靠近主节点设置，距离主节点不得大于300mm；

（4）开口型脚手架的两端及脚手架的开口处必须设置连墙件；

（5）连墙件应采用双扣件与结构拉结；

（6）架体所处高度超过50m时连墙件应按两步两跨设置；

10、扣件安装应符合下列规定：

（1）螺栓拧紧力矩应控制在40～65N.m之间；

（2）主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心点的相互距离不应大于150mm；

（3）对接扣件开口应朝上或朝内；

（4）各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不应小于100mm；

11、悬挑架的外立面剪刀撑应自下而上连续设置；

12、悬挑架搭设在非直线（折、弧线）的结构外围时，悬挑梁应垂直于外围面或为径向，

架体的设计纵距应以较长纵距为准；

13、悬挑式脚手架架体结构在平面转角处应采取加强措施，如图所示：

悬挑角架部加强做法

悬挑架角部加强做法

14、悬挑式脚手架架体的底部与悬挑构件应固定牢靠，不得滑动或窜动;

悬挑架体底部做法