型钢悬挑式钢管架.docx

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型钢悬挑式钢管架

第十节型钢悬挑脚手架计算书

计算的脚手架为双排脚手架，搭设高度外挑一次为10步架，立杆采用单立管,本工程共挑一次。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.5米，立杆的横距1.0米，立杆的步距1.8米。

采用的钢管类型为

48.3×3.6，连墙件采用自定义尺寸，竖向间距3.6米，水平间距4.5米。

施工均布荷载为2kN/m2，脚手板层层满铺。

悬挑水平钢梁采用18号a槽钢槽口水平[，其中建筑物外悬挑段长度1.6米。

悬挑梁与楼板采用钢筋连接，钢筋直径18mm。

悬挑水平钢梁采用型号为6×19的钢丝绳与建筑物拉结，最外面支点距离建筑物1.4m。

一、参数信息

1.脚手架参数

双排脚手架搭设南边东边西边下面六米增设立面采用双立杆，高度为16m，立杆采用单立杆；悬挑脚手架预埋件埋设18MM圆钢。

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5m，立杆的横距为1.0m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48.3×3.6；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取自定义，竖向间距3.15m，水平间距6m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

3.000；脚手架用途:

结构脚手架；

3.风荷载参数

本工程地处浙江金华市，基本风压0.35kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

4层；

脚手板类别:

竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:

竹笆片脚手板挡板；

5.水平悬挑支撑梁

悬挑水平钢梁采用16a号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度1.5m。

锚固压点压环钢筋直径（mm）:

18.00；

6.拉绳与支杆参数

钢丝绳安全系数为:

5.000；

钢丝绳与墙距离为（m）:

3.600；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面钢丝绳距离建筑物1.4m。

二、大横杆（纵杆）验算

大横杆（纵杆）按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆（纵杆）在小横杆的上面。

按照大横杆（纵杆）上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆（纵杆）的最大弯矩和变形。

1、荷载计算

大横杆（纵杆）的自重标准值P1=0.0384kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.3×1.05/（2+1）=0.105kN/m

活荷载标准值Q=2×1.05/（2+1）=0.7kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.0384+1.2×0.105=0.172kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.7=0.98kN/m

最大弯矩M=（0.10×0.172+0.117×0.98）×1.52=0.297kN.m

最大支座力R1=（1.1×0.172+1.2×0.98）×1.5=2.048KN

最大挠度计算如下:

静荷载标准值q1=0.0384+0.105=0.143kN/m

活荷载标准值q2=0.7kN/m

最大挠度υ=（0.677×0.143+0.990×0.7）×15004/（100×2.06×105×12.19×104）=1.592mm

2、强度验算

大横杆（纵杆）强度计算如下：

σ=0.297×106/（5.08×103）=58.465N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3、挠度验算

最大计算挠度为υ=1.592mm

大横杆（纵杆）的最大挠度小于1500/150与10mm,满足要求!

三、小横杆验算

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。

1、荷载计算

小横杆的自重标准值Po=0.0384kN/m

大横杆的自重标准值P1=0.0384×1.5=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.3×1.05×1.5/（2+1）=0.158kN

活荷载标准值Q=2×1.05×1.5/（2+1）=1.05kN/m

荷载的计算值

P=1.2×0.058+1.2×0.158+1.4×1.05=1.729kN

q=1.2×0.0384=0.046kN/m

计算简图

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

由上得：

Mmax=0.611kN.m；υmax=0.69mm；最大支座力R2=1.753KN

2、强度验算

小横杆强度计算如下：

σ=0.611×106/（5.08×103）=120.276N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3、挠度验算

最大计算挠度为υ=0.69mm

小横杆的最大挠度小于1050/150与10mm,满足要求!

四、扣件抗滑移计算

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值

R=max｛R1,R2｝=2.048KN

扣件抗滑容许承载力［R］=8kN

经计算，扣件抗滑移验算满足要求!

五、立杆稳定性验算

1、荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

（1）静荷载标准值包括以下内容：

①立杆承受的结构自重标准值；

Ng1=[0.1253+（1.05×2/2）×0.0384/1.8]×17=2.511kN

②脚手板的自重标准值

Ng2=0.3×4×1.5×（1.05+0.4）/2=1.305kN

③栏杆与挡脚手板自重标准值

Ng3=0.3×1.5×10/2=2.25kN

④吊挂等安全设施荷载

Ng4a=0.005×1.5×17=0.128kN

经计算得到，静荷载标准值Ng=Ng1+Ng2+Ng3+Ng4=6.194kN。

（2）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。

活荷载标准值Nq=2×2×1.5×1.05/2=3.15kN

（3）风荷载标准值应按照以下公式计算

ωk=0.7μzμsω0

W0：

基本风压（Kpa），W0=0.45

Uz：

风荷载高度变化系数，取脚手架底部μz=0.74

Us：

风荷载体型系数，μs=0.871

风荷载标准值ωk=0.7×0.74×0.871×0.45=0.203kN/m2

荷载设计值计算如下

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=11.181

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2Ng+1.4Nq=11.843

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式

Mw=0.85×1.4ωklah2/10=0.117

ωk：

风荷载标准值（kN/m2）；la：

立杆纵距（m）；h：

立杆步距（m）

2、立杆稳定性验算

考虑风荷载时,钢管立杆受压强度计算值

σ=N/φA+Mw/W=173.459N/mm2

N：

立杆的轴心压力设计值，N=11.181kN；

φ：

轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.152；

i：

计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm；

l0：

计算长度,由公式l0=kμh确定，l0=3.534m；

k：

计算长度附加系数取1.155；

μ：

计算长度系数，由脚手架的高度确定u=1.7；

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=0.117kN.m；

[f]:

钢管立杆抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算满足要求!

六、连墙件验算

1、荷载计算

连墙件的轴向力设计值计算：

Nl=Nlw+No

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Uz1=1

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=0.7Uz1×Us×Wo=0.7×1×0.871×0.45=0.274kN/m2。

Wk：

风荷载基本风压标准值，Wk=0.274kN/m2；

Aw：

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=4.5×3.6=16.2m2；

No：

连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN），No=5kN

经计算得到Nlw=6.214kN

连墙件轴向力计算值Nl=11.214kN

2、连墙件稳定性验算

连墙件的计算长度lo取脚手架到墙的距离

长细比λ=lo/i=40/1.58=25.316

长细比λ=25.316<[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=0.952；

Nl/ΦA=11.214×103/（0.952×4.89×102）=24.089N/mm2

连墙件稳定承载力小于[f]=205，连墙件稳定性满足要求!

3、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=11.214kN小于扣件的抗滑力12kN

经计算，扣件抗滑移验算满足要求!

连墙件扣件连接示意图

七、悬挑梁受力计算

1、荷载计算

（1）静荷载标准值包括以下内容

①立杆承受的结构自重标准值；

外立杆Ng1a=[0.1253+（1.5×2/2）×0.038/1.8]×17=2.668kN

内立杆Ng1b=[（2×0.1161-0.1253）+（1.5×2/2）×0.038/1.8]×17=2.356kN

②脚手板的自重标准值

Ng2=0.3×4×1.5×（1.05+0.4）/2=1.305kN

③栏杆与挡脚手板自重标准值

Ng3=0.3×1.5×10/2=2.25kN

④安全网等安全设施荷载

Ng4=0.005×1.5×17=0.128kN

经计算得到

N1k=Ng1a+Ng2+Ng3+Ng4=6.351kN。

N2k=Ng1b+Ng2+Ng3=5.911kN。

（2）内、外立杆活荷载按一纵距内施工荷载总和的1/2取值

活荷载标准值Nq=2×2×1.5×1.05/2=3.15kN

荷载设计值计算如下：

N1=1.2×6.351+1.4×3.15=12.031kN；

N2=1.2×5.911+1.4×3.15=11.503kN；

水平钢梁自重计算荷载q=1.2×21.95×10-4×7.85×10=0.207kN/m

钢丝绳拉力S、Sn、Ss的计算如下：

S=αFg/K=0.85×29.645/5=5.04KN

Fg：

钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）Fg=0.5d2=29.645KN，d为钢丝绳直径（mm）；

α：

钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8；

K：

钢丝绳使用安全系数，取5

Sn=S×Sinθ=5.04×3600/（36002+15002）0.5=4.652KN

Ss=S×Cosθ=5.04×1500/（36002+15002）0.5=1.938KN

计算简图

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

由上Mmax=12.758kN.m；υmax=0.0036mm；支座力从左到右依此为R1=31.446KN，R2=7.291KN

水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4，截面模量（抵抗矩）W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2

2、强度验算

抗弯强度计算如下：

σ=1.938×103/（21.95×102）+12.758×106/（1.05×108.3×103）=113.076N/mm2

水平支撑梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

3、挠度验算

由上最大挠度Vmax=0.0036mm

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3000mm

[υ]=3000/250=12mm

水平支撑梁的最大挠度小于3000/250mm,满足要求!

4、钢丝绳的吊环强度验算

钢丝拉绳的吊环强度计算如下：

σ=N/（2A）=5.04×103/（2×78.54）=32.086N/mm2

其中N=S=5.04kN；A=π（10/2）2=78.54mm2

[σ]=205N/mm2

钢丝拉绳的吊环强度满足要求！

八、悬挑梁整体稳定性验算

水平钢梁采用16a号槽钢槽口水平,计算公式如下

σ=M/（φbWx）≤[f]

其中

φb:

均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=（570tb/lh）×（235/fy）

经过计算得到φb=[570×10×63/（2900×160）]×（235/235）=0.774

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0.706

经过计算得到强度σ=12.758×106/（0.706×108.3×103）=166.859N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算强度小于[f]=205N/mm2,满足要求!

九、锚固段与楼板连接的验算

水平钢梁与楼板压点的拉环受力N=R3=7.291kN

拉环强度计算公式σ=N/（2A）≤[f]=205N/mm2；

其中A=π（d/2）2=254.469mm2；

σ=7.291×103/（2×254.469）=14.326N/mm2；

水平钢梁与楼板压点的拉环受力满足要求!

槽钢预埋钢筋节点图

悬挑架钢丝绳示意图