悬挑脚手架.docx

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悬挑脚手架

江苏华新

尹东八村一区一标1-4#及地库新建工程

悬挑式脚手架工程方案计算书

编制人：

审核人：

技术科：

安全科：

审批人：

施工单位：

江苏华新建设工程有限公司

编制日期：

目录

一、脚手架计算书的编制依据2

二、工程参数2

三、大横杆的计算2

四、小横杆的计算4

五、扣件抗滑力的计算5

六、计算立杆段轴向力设计值N6

七、立杆的稳定性计算7

八、连墙件计算8

九、悬挑梁计算9

十、悬挑梁的整体稳定性计算11

十一、悬挑梁钢丝绳计算11

十二、悬挑梁锚固段与楼板连接计算13

一、

脚手架计算书的编制依据

1、工程施工图纸及现场概况

2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）。

3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

4、《建筑施工手册》第四版（缩印本）

5、《建筑施工现场管理标准》DBJ14-033-2005

6、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

二、工程参数

搭设参数

搭设高度

18m

水平杆步距

1.8m

立杆纵距

1.5m

立杆横距

1m

连墙件方式

二步二跨

连墙件扣件

双扣件

悬挑水平钢梁

16号工字钢

钢梁外挑长度

1.3m

钢梁锚固长度

2.5m

钢梁与楼板锚固钢筋

φ18圆钢

吊拉钢丝绳

采用14mm钢丝绳！

荷载参数（荷载标准值）

永久荷载

立杆承受结构自重

0.0982kN/m

安全网

0.005kN/m2

脚手板类型

木脚手板,1层

自重标准值

0.35kN/m2

栏杆挡脚板

木脚手板

自重标准值

0.14kN/m2

可变荷载

施工均布活荷载

2kN/m2

同时施工层数

1层

风荷载

地区

江苏吴中区

基本风压

0.3kN/m2

考虑到钢管锈蚀弯曲等因素，按φ48×2.7钢管计算。

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，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。

（一）均布荷载值计算

大横杆的自重标准值q11k=0.030kN/m

脚手板的荷载标准值q12k=0.35×1/3=0.117kN/m

静荷载标准值q1k=0.030+0.117=0.147kN/m

活荷载标准值q2k=2×1/3=0.667kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.147=0.176kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.667=0.934kN/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）

（二）抗弯强度计算

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:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2=0.08×0.176×1.52+0.10×0.934×1.52=0.242kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2=-0.10×0.176×1.52-0.117×0.934×1.52=-0.285kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算

Mmax=0.285kN.m

σ=

Mmax

=

0.285×106

=

69.175N/mm2<205N/mm2

W

4.12×103

满足要求!

（三）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

最大允许挠度为l/150=1500.0/150=10.0与10mm

Vmax=

0.677q1kl4

+

0.99q2kl4

100EI

100EI

Vmax=

0.677×0.147×1500.04

+

0.99×0.667×1500.04

=1.888mm<10.0mm

100×2.06×105×9.89×104

100×2.06×105×9.89×104

满足要求!

四、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。

（一）荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.030×1.5=0.045kN

脚手板的荷载标准值P2=0.35×1×1.5/3=0.175kN

活荷载标准值Q=2×1×1.5/3=1.000kN

荷载的计算值P=1.2×0.045+1.2×0.175+1.4×1.000=1.664kN

小横杆计算简图

（二）抗弯强度计算

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:

Mqmax=

qlb2

8

集中荷载最大弯矩计算公式如下：

Mpmax=

pl

3

Mmax=

1.2×0.030×12

+

1.664×1

=

0.559kN·m

8

3

计算抗弯强度：

σ=

Mmax

=

0.559×106

=

135.680N/mm2<205N/mm2

W

4.12×103

满足要求!

（三）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。

最大允许挠度为l/150=1000/150=6.7与10mm

均布荷载最大挠度计算公式如下：

ν1=

5qlb4

384EI

集中荷载最大挠度计算公式如下：

ν2=

23Plb3

648EI

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

ν1=

5qlb4

=

5×0.030×10004

=

0.019mm

384EI

384×2.06×105×9.89×104

集中荷载标准值P=0.045+0.175+1.000=1.220kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

ν2=

23Plb3

=

23×1220.000×10003

=

2.125mm

648EI

648×2.06×105×9.89×104

最大挠度和:

V=ν1+ν2=2.144mm<6.7mm

满足要求!

五、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,当采用单扣件时,取8kN；

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

（一）荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.030×1=0.030kN

脚手板的荷载标准值P2=0.35×1×1.5/2=0.263kN

活荷载标准值Q=2×1×1.5/2=1.500kN

荷载的计算值R=1.2×0.030+1.2×0.263+1.4×1.500=2.452kN

扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

六、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=18×0.0982=1.77kN

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+0.15）×1.5×1×0.35+0.14×1.5×1+1.5×18×0.005=0.647kN

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+0.15）×1.5×2×1=1.73kN

Qk——施工均布荷载标准值；

4、组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.9×1.4∑NQk=1.2×（1.77+0.647）+0.9×1.4×1.73=5.08kN

5、不组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQk=1.2×（1.77+0.647）+1.4×1.73=5.32kN

七、立杆的稳定性计算

组合风荷载时，由下式计算立杆稳定性

N

+

Mw

≤f

A

W

N——计算立杆段的轴向力设计值；A——立杆的截面面积；

——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；W——截面模量；f——钢管的抗压强度设计值；

Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；

Mw=0.9×1.4Mwk=

0.9×1.4ωklah2

10

其中，la——立杆纵距；h——步距；

风荷载标准值ωk=µz·µs·ω0

ω0——基本风压，取江苏吴中区10年一遇值，ω0=0.3kN/m2

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B类　田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。

脚手架立杆稳定性计算部位选择立杆底部，计算高度取距地面44m,µz取1.67；

µs——脚手架风荷载体型系数,µs=1.3=1.3×0.8=1.040，值大于1.0时，取1.0。

风荷载产生的弯曲压应力：

σw=

Mw

=

0.9×1.4×µzµsω0lah2

W

10W

σw=

0.9×1.4×1.67×1.0×0.3×1.5×1.82×106

=74.5N/mm2

10×4.12×103

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，连墙件布置二步二跨，查规范表5.3.3得µ=1.5.h——步距,1.8m

λ=

kµh

=

1.155×1.5×180.0

=195

i

1.6

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=0.189。

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

=

5.08×103

+74.5=144.496N/mm2

A

W

0.189×384

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

=

5.32×103

=73.30N/mm2

A

0.189×384

结论:

满足要求!

八、连墙件计算

（一）脚手架上水平风荷载标准值ωk

连墙件均匀布置，取脚手架最高处受风荷载最大的连墙件计算，高度按57m，地面粗糙度B类　田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。

风压高度变化系数µz=1.77

脚手架风荷载体型系数µs=1.3=1.3×0.8=1.04，取值大于1.0时，取1.0。

基本风压取江苏吴中区10年一遇值，ω0=0.3kN/m2

ωk=µzµsω0=1.77×1.0×0.3=0.53kN/m2

（二）求连墙件轴向力设计值N

每个连墙件作用面积Aw=2×1.8×2×1.5=10.80m2

N=Nlw+N0=1.4wkAw+3=1.4×0.53×10.80+3=11.01kN

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=3kN；

（三）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=0.25m，因此长细比

λ=

lH

=

25.00

=16<[λ]=150

i

1.6

根据λ值，查规范附录表C，

=0.958,

N

=

11.01×103

=29.93N/mm2<205N/mm2

A

0.958×384

满足要求!

。

抗滑承载力计算

连墙件采用双扣件连接,抗滑承载力取12kN。

Nl=11.01kN<12kN

连墙件扣件抗滑承载力满足要求!

九、悬挑梁计算

悬挑水平梁按照单跨外伸梁计算，外伸端承受上部脚手架立杆传递的集中荷载P作用，支座B为悬挑水平梁与楼板的内锚固点，支座A为建筑物梁板外边缘支承点。

进行型钢悬挑梁强度计算时，钢丝绳不作为悬挑支撑结构的受力构件！

单跨外伸梁计算简图

上图中，m=1.3m，l=2.3m，m1=0.25m，m2=1.25m；

悬挑水平梁采用16号工字钢，截面惯性矩I=1130.0cm4，截面模量（抵抗矩）W=141.0cm3，截面积A=26.1cm2；

脚手架立杆传递的集中荷载P=5.32kN；

悬挑水平梁自重荷载q＝1.2×26.1×10-4×78.5=0.246kN/m；

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=1.3/2.3=0.565，kl=ml/l=0.25/2.3=0.109，k2=m2/l=1.25/2.3=0.543

经计算，支座反力RA=14.802kN，支座反力RB=-3.276kN，最大弯矩Mmax=8.188kN.m

（一）悬挑梁抗弯强度计算

σ

Mmax

=

8.188×106

=55.306<205N/mm2

1.05×W

1.05×141.0×103

结论：

抗弯强度满足要求!

（二）悬挑梁挠度计算

计算最大挠度Vmax=5.137mm，容许挠度1300×2/250=10.4mm。

Vmax＝5.137mm<　10.4mm。

结论：

挠度计算满足要求!

一十、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用：

16号工字钢

（一）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

（二）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=

8.188×106

=62.509<205N/mm2

0.929×141.0×103

M－绕强轴作用的最大弯矩，W－梁截面模量

结论：

满足要求!

一十一、悬挑梁钢丝绳计算

（一）钢丝绳的轴力计算

将钢丝绳作为悬挑支撑结构的受力构件，其计算简图如下：

计算简图（kN）

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

经计算,从左到右各支座力分别为：

Ra=6.49kN，Rb=4.926kN，Rc=0.109kN

钢丝绳的轴力按下式计算：

sina=

=3/3.23=0.929

Ru=

RA

=

6.49

=6.986KN

sina

0.929

（二）选择钢丝绳

钢丝绳破断拉力不得小于其所受轴力×安全系数，取安全系数为8，

则钢丝绳最小破断拉力=6.986×8=55.9KN

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11mm,其破断拉力为：

62.0KN。

（三）钢丝绳的拉环强度计算

钢丝绳的轴力RU作为拉环的拉力N，为6.986KN。

钢丝绳拉环的强度计算公式为

其中[f]为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f]=125N/mm2；

钢丝绳拉环最小直径

d=

N×4

=

6986.000×4

=8mm

π［f］

3.1415×125

钢丝绳拉环最小直径为8mm。

一十二、悬挑梁锚固段与楼板连接计算

悬挑梁与楼板锚固处作法如下图：

（一）预埋件强度计算

计算悬挑梁与楼板锚固件强度时，钢丝绳不作为悬挑支撑结构的受力构件，经计算RC=3.276kN；

按照《混凝土结构设计规范GB50010-2002》10.9.8条规定，每个吊环按两个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2，预埋圆钢直径18mm，强度计算如下：

σ=

N

＝

N

=

3276.000

=6.44<［f］=50N/mm2

A

2πd2

2×3.142×182

4

4

满足要求!

（二）预埋件在混凝土楼板内锚固长度计算

预埋件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

=

3276.000

=40.51mm

πd［ft］

3.142×18×1.43

经计算，圆钢预埋件锚固深度必须大于40.51mm。

另外必须满足构造要求，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2002》10.9.8条规定，预埋件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，应伸入楼板钢筋网下。