综合楼外挑架计算书.docx

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综合楼外挑架计算书

综合楼外挑架计算书

综合楼为一框架剪力墙结构。

13层，屋面结构标高39.6m。

从三层楼面（结构标高7.600）开始，外架采用型钢悬挑脚手架：

外架要搭设32m高。

分两次搭设，第一次搭设10步，每步1.8m高，即搭设18m高，第二次搭设8步，高度为14.4。

搭设高度没有超过JGJ130-2011（建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规）6.10.1条的规定（20m）

脚手架每步高1.8m，纵距1.5m，横距0.8m。

脚手架离建筑物0.3m。

采用16#工字钢做悬挑梁（JGJ130-2011,6.10.2条）

下面进行设计验算：

验算依据：

建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）下面简称规范

钢结构设计规范（GB50017-2003）

混凝土结构设计规范（GB50010-2002）

建筑结构荷载规范（GB50009-2001）

结构力学教材例如杨天祥主编的结构力学上册

荷载标准值：

见规范4.2节

立杆自重标准值：

0.1295×18.152=2.35KN

竹串片脚手板（两层）2×0.35=0.7KN/m2

栏杆、竹串片挡板2×0.17=0.34KN/m

安全网（两层）2×0.01=0.02KN/m2

一根立杆受的恒载标准值合计：

2.35+0.7×0.8×1.5/2+0.34×1.5/2+0.02×1.5×（18.152+1.2）/2=2.35+0.42+0.26+0.29=3.32KN

活荷载标准值3KN/m2

一根立杆受的活荷载标准值3×0.8×1.5/2=1.8KN

立杆集中荷载标准值3.32+1.8=5.12KN

作用于脚手架上的水平风荷载标准值，按下式计算：

wk=µz·µs·wo（kN/m2）

µz=1.13（按C类地区，离地40m查荷载规范7.2节）

µs=1.3×0.8=1.04

w0=0.25KN/m2（荷载规范91面）

WK=μzμsw0=1.13×1.04×0.25=0.294KN/M2

JGJ130-20115.6.1条规定，采用型钢悬挑梁做为脚手架的支承结构时，应进行下列设计计算：

1型钢悬挑梁的抗弯强度、整体稳定性和挠度；

2型钢悬挑梁锚固件及其锚固连接的强度；

3型钢悬挑梁下建筑结构的承载能力验算。

下面分别进行验算：

1型钢悬挑梁的抗弯强度、整体稳定性和挠度；

16#工字钢自重标准值0.205KN/m

16#工字钢自重设计值=1×0.205=0.205KN/m

自重荷载对工字钢承载力计算是有利的，故取荷载分项系数为1

立杆传来的集中荷载设计值：

N=1.2ΣNGk+1.4ΣNQk=1.2×3.32+1.4×1.8=6.5KN

16#工字钢承载力计算简图：

（100×150×10的钢板中点作为支点）

这里L2=1.7m>1.25L1=1.25×1.3=1.625m符合规范6.10.2条规定。

型钢梁弯矩

M=0.5×0.205×1.32-0.5×0.205×1.72+6.5×1.2+6.5×0.4=10.3KNm

由于工字钢没有开洞，净截面与毛截面相同，只需要验算工字钢的稳定：

工字钢的稳定系数：

按长度为2.6m的简支梁（悬臂梁相当于两倍跨度的简支梁）查钢结构设计规范126面的表

φb=1.3>0.6

Wx=141cm3

挠度计算简图：

采用荷载标准值（规范5.1.3条）

不考虑工字钢自重。

工字钢自重对挠度是有利的。

计算挠度的公式可以在静力计算手册上查到。

2型钢悬挑梁锚固件及其锚固连接的强度

按JGJ130-20115.6.6条型钢悬挑梁锚固在主体结构上的U型钢筋拉环或螺栓的强度应按下式计算：

工字钢的锚固构造见下图：

采用,16的锚固螺栓。

后端用两个锚固螺栓，前端用一个锚固螺栓。

（符合规范6.10.2条规定）

在梁上的锚固长度为300mm。

按新的混凝土设计规范，采用机械锚固措施后（本例采用了机械锚固），最小锚固长度为0.6La及200mm。

混凝土强度等级C30，锚固长度为24d，

0.6La=0.6×24d=0.6×24×16=230mm。

实际锚固长度为300mm。

在楼板上的锚固螺栓与楼板的钢筋焊在一起。

锚固没有问题

U形钢筋拉环受的拉力设计值Nm=10.3/1.4=7.4KN

钢筋拉环截净截面面积AL=4×144=576mm2（144mm2是直径16的螺栓的净截面面积，可查组合钢模板技术规范40面）

（系数0.85见规范5.6.7条）

3型钢悬挑梁下建筑结构的承载能力验算：

包括混凝土的局部抗压承载力及混凝土梁的抗弯承载力验算：

混凝土的局部抗压承载力验算：

梁上的的局部压力

N=（6.5*2.6+6.5*1.8+3*0.205*1.2*（1.5-0.3））/1.4

=21.06KN

这里自重0.205乘以分项系数1.2

局部承压承载力：

由混凝土设计规范7.8.3条公式7.8.3-1，有

这里梁上的局部承压未配置间接钢筋。

，局部受压的间接钢筋是指预应力构件端部

的网片或螺旋钢筋。

这里没有配置这种钢筋，

故将混凝土设计规范的7.8.3-1公式中的

间接钢筋部分2αρVβcorfy去掉。

混凝土梁的抗弯承载力验算：

L10（8）是多跨连续梁。

按5跨计算。

立杆恒载设计值1.2*3.32=3.98KN

立杆活载设计值1.4*1.8=2.52KN

在L10（8）上的集中恒载设计值

P=（3.98*2.6+3.98*1.8+3*0.205*1.2*（1.5-0.3））/1.4

=13.14KN

在L10（8）上的集中活载设计值

Q=（2.52×2.6+2.52×1.8）/1.4=7.92KN

L10（8）梁自重均布荷载设计值：

0.2×0.5×25.5×1.2=3.06KN/M

局部结构平面如下：

单向板自重传给L10（8）的均布恒载设计值：

0.1*0.45*25.5*1.2=1.38KN/m

梁均布恒载设计值为：

3.06+1.38=4.44KN/m

L10（8）恒载作用下的计算简图如下：

L10（8）活载作用下的计算简图如下：

这种形式荷载作用下的内力计算，静力计算手册上没有表可查。

对施工人员来说，比较好的分析连梁内力的方法，是力矩分配法。

这种方法不必解联立方程，可以按一定的机械步骤进行进行计算，容易掌握。

即使力学知识不很好的人，通过很短时间的学习，也可以学会。

下面我们用力矩分配法分析上述5跨连梁的内力：

求跨内最大内弯矩时，活荷载在本跨及隔跨布置。

求支座最大弯矩及最大剪力时，活载在支座两边布置，再隔跨布置。

恒载+活载=13.14+7.92=21.06KN

跨内最大弯矩时的活载布置及支座最大弯矩、最大剪力时的活载布置见下图。

分配计算的过程及相应的内力图见下面的图。

分配计算过程，这里不介绍。

大家可以在结构力学的教科书上找到这方面的内容。

其实，我们不必画内力图。

画内力图终究比较麻烦。

求跨内最大弯矩时，我们可以直接计算集中力作用点下的弯矩就可以了，取出AB跨：

由ΣMB=0有

3.6*QA-21.06*2.1-21.06*0.6-0.5*4.44*3.62+21=0

得QA=17.95KN.

于是a点处的弯矩为17.95*1.5-0.5*4.44*1.52=21.9KNm

其他各集中力作用点处的弯矩可以同样计算。

至于支座处的最大负弯矩，力矩分配法已给出结果:

27.9KNm。

支座处的最大剪力也可以取出单跨梁来计算，由最大支座弯矩的计算结果，取出AB跨：

由ΣMA=0有

3.6*QB左-21.06*1.35-21.06*2.85-27.9-0.5*4.44*3.62=0

得QB左=40.3KN.

由上面分析结果，跨内最大弯矩为21.9KNm

支座最大弯矩为27.9KNm

支座最大剪力为40.3KN.

下面计算梁的承载能力：

L10（8）截面200*500,实配钢筋为2C16（上部筋）3C16（下部筋）材料的设计强度可以由混凝土结构设计规范查出：

，fy=360N/mm2，箍筋A8@200

（2），fyv=210N/mm2

混凝土C30,fc=14.3N/mm2,ft=1.43N/mm2

正截面正弯矩承载能力计算：

受压区高度X=（603*360-402*360）/（200*14.3）=25.3mm

正截面能承受的正弯矩

[M]=402*360*（465-35）+200*25.3*14.3（465-0.5*25.3）

=95KNm>21.9KNm

正截面能承受的负弯矩

[M]=402*360*（465-35）=62KNm>27.9KNm

由混凝土结构设计规范7.5.4条斜截面能承受的剪力

VCS=0.7*1.43*200*465+1.25*210*2*50.3/200*465

=154KN>40.3KN

L10（8）安全。

对悬挑外架有一种传统的认识：

悬挑梁的支点不能放在悬臂结构上。

因此，有的工地悬挑梁很长，达到9m：

其实，这是一种认识误区。

是一种人为的猜想。

只要通过计算，能保证安全，结构的悬臂部分也完全可以作为型钢悬挑梁的支点。

本例，悬挑外架的尺寸，在JGJ130-20116.1.1-1的范围之内，按规范5.1.5条规定，其相应杆件（纵向水平杆、横向水平杆及立杆）可以不进行计算。

但要计算连墙件。

下面计算连墙件。

。

水平方向三跨，垂直方向不超过三步设一个连墙件

按规范5.6.10条及5.2.12条、5.2.15条规定，连墙件应进行强度、稳定及抗滑承载力验算，本例采用钢管做连墙件，连墙件钢管都不长，轴向压力也不大，连墙件的强度及稳定性没有问题。

只要进行抗滑承载力验算。

NL≤RC

连墙件轴向力设计值NL=NKW+N0=NKW+3KN

风荷载产生的连墙件轴向力设计值

NKW=1.4WKAW=1.4*0.294*3*1.5*3*1.8=10KN

连墙件轴向力设计值NL=NKW+N0=NKW+3KN=10+3=13KN。

用两个扣件，连墙件抗滑承载力设计值

RC=2×8=16KN>NL=13KN.（规范5.1.7条）

每一根悬挑梁用直径14的钢丝绳斜拉于建筑物上。

钢丝绳不参与受力计算。

（JGJ130-20116.10.4条）

外挑架应设置剪刀撑：

关于其他的施工方面的要求，这里不做叙述。

这里主要是探讨一下新的脚手架规范计算方面的问题。

供同行参考。

不妥之处，请指正。

这次有下面几点改动：

我的同学指出，L10（8）应考虑板传给梁的荷载。

这点，我原来的确疏忽了。

这次把板的自重考虑进去，重新计算L10（8）的内力；U形钢筋拉环的强度验算，按规范规定，拉环面积由毛面积改为净面积；文字上做了点修改。

有什么不对的地方，欢迎大家指正。