脚手架计算.docx
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脚手架计算
一、概况
该工程为济南市建筑工程学校，建筑面积16284.7M2，建筑物总高度23.40M。
采用密目式安全网全封闭双排脚手架。
采用483.5钢管搭设，连墙件采用6.5钢筋与钢管硬顶。
6.5钢筋在每层圈梁埋设，两步三跨设置。
脚手架搭设尺寸为：
立杆横距Lb=1.05M，立杆纵距La=1.5M，步距H=1.5M，脚手架内侧距外墙0.15M，脚手架搭设高度限值[H]=30M。
立杆下用截面300*50木挂板通长铺设，地基为3：
7灰土回填地基。
二、设计检核内容
1.纵向、横向水平杆的抗弯强度、挠度计算
2.纵向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力计算
3.立杆的稳定性计算
4.连墙件计算
5.立杆地基承载力计算
三、施工荷载传递路线
竹笆脚手板纵向水平杆横向水平杆横向水平杆与立杆的连接件立杆
四、搭设尺寸设计校核
1.验算横向水平杆抗弯强度及挠度
1）抗弯强度验算
施工均布荷载标准值3.0
竹笆脚手板均布荷载标准值0.35
横向水平杆间距S=0.75M
钢管外径壁厚483.5MM
作用横向水平杆线荷载标准值qk=（3.0+0.35）0.75=2.513
作用横向水平杆线荷载设计值qk=1.43.0.75+1.20.350.75=3.465
最大弯矩：
Mmax=
钢管截面抵抗矩，查附表B，附表BW=5.08CM3
Q235钢抗弯强度设计值，查附表5.1.6f=205N/mm2
抗弯强度：
满足要求。
变形验算
钢材弹性模量：
查表5.1.6E=2.06105N/mm2
钢管惯性矩：
查附表B表BI=12.19cm4
容许挠度：
查表5.1.8[V]=
挠度
满足要求。
验算纵向水平杆的抗弯强度及挠度
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中设计值
由横向水平杆传给纵向水平杆的集中标准值
抗弯强度
挠度
满足要求。
立杆稳定验算
验算长细比
查规范表5.3.3得长度系数1.50
查表附录B表B得钢管回转半径I=1.58cm
查表5.1.9得立杆容许长细比[]=210
根据5.3.3式
K取1时
满足要求。
确定轴心受压构件的稳定系数
由5.3.3式得（K取1.155）
查附表C得
计算风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW
立杆稳定验算部位，取脚手架立杆底部，作用于脚手架的水平风荷载标准值
---风压高度变化系数，按现行国家标准≤建筑结构荷载规范≥规定采用
---脚手架风荷载体型系数，按规范表4.2.2的规定采用为1.3，
为挡风系数，An为挡风面积，Aw为迎风面积
挡风面积与迎风面积比值为=0.54
Wo---基本风压按现行国家标准≤建筑结构荷载规范≥规定采用W0=0.35
Wk=
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW得
计算组合风荷载时，立杆段的轴向力设计值N
脚手架结构自重标准值产生的轴向力
查表A—1gk=0.1394
构配件（脚手架、栏杆、挡脚板、安全网）自重标准值产生的轴向力。
为四层竹笆脚手板自重标准值，=40.35
Qp2为栏杆、木挡板自重标准值，一个施工作业层取Qp2=0.14
Qp3密目式安全立网自重标准值，Qp3=0.005
Ng2k=0.5（1.05+0.3）1.540.35+0.141.5+0.0051.530=1.85KN
施工荷载标准值产生的轴向力总和
Qk---施工均布活荷载标准值，一个施工作业层Qk=3
N1=1.2（4.31+1.85）+0.851.43.04=11.00KN
立杆的稳定验算
连墙件验算
连接承载力验算
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30M考虑，风压高度变化系数
Wk=0.71.110.8421.40.35=0.229
连墙件的轴向力设计值
N1w---风荷载产生的连墙件轴向力设计值
N1w=1.40.22921.531.5=4.33KN
Aw—每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积
No—连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，取5KN
连墙件稳定承载力验算：
满足要求。
立杆承载力计算
上部结构传至基础顶面的轴向力设计值为N1=11.00KN
木垫板作用长度取0.5M，基础底面积：
A=0.50.3=0.15M2
地基承载力设计值
Kc—脚手架地基承载力调整系数，取1.0
--地基承载力标准值，取为170
满足要求。
外脚手架方案（双排落地式、悬挑脚手架）
一、工程概况
二、脚手架的用材和规格
1、选用φ48×3.0的钢管及其配套的扣件。
2、用于立杆、大横杆和斜杆的钢管长度以4-6m为宜，小横杆采用1.8m为宜。
3、轧头等钢管扣件和质量应符合建设部《钢管脚手架扣件标准》要求，并且扣件与钢管贴面接触良好。
扣件抗滑系数以扣件进场后实际测试结果为准。
4、悬挑支承梁采用20#槽钢，斜拉钢丝绳选用6×19绳芯1的φ17钢丝绳。
所用材料均有出厂证明和合格证。
三、外脚手架方案的确定
本工程有裙房3层，主楼13层。
裙房采用落地式脚手架，横距1.0m，纵距1.6m，东北面圆弧处离墙距离为1.1m,其余各面为0.25m。
主楼1~7层采用落地式脚手架，横距1.0m，纵距1.6m，南北两面离墙距离为0.75m，东西两面离墙距离为0.25m，南北两面中部与裙房相连部分，外架从裙房屋面（标高14.400m）开始搭设；上部采用悬挑脚手架，悬挑起步第一次在7层~11层（25.200~43.200），横距1.0m，纵距1.6m，南北两面离墙距离为1.05m，东西两面离墙距离为0.25m，第二次在12层~屋面机房（43.200~59.700），横距1.0m，纵距1.6m，南北两面离墙距离为1.30m，东西两面离墙距离为0.25m，具体方案及安全计算书如下：
四、外脚手架的设计与计算：
1、落地式脚手架
裙房及主楼1~7层采用双排落地式外脚手架，立杆横距B=1.0m，纵距l=1.6m，步距h=1.8m，小横杆挑出b=0.2m，连墙杆纵向间距l0=3.6m（2步架），水平间距3.6m，考虑脚手片四层，作业层二层，脚手架按15步、26.40m（外架实际高）计。
1）、立杆承载力的验算：
由于内立杆所承担的荷载较外立杆大（多一个小横杆的挑出部分），所以验算底层内立杆的受压承载力。
a、不考虑风荷载
施工荷载
P1=（B/2+b）×l×q1×n1
=（1.0/2+0.2）×1.6×3.0×2=6.72kN
式中 q1——施工荷载，q1=3.0kN/m2；
n1——同时作业层数，n1=2.0。
脚手板荷载
P2=（B/2+b）×l×q2×n2
=（1.0/2+0.2）×1.6×0.35×4=1.568kN
式中 q2——脚手板荷载，q2=0.35kN/m2；
n2——脚手板铺设层数，n2=4.0。
脚手架自重
P3=n3[q3（h+l+B/2+b）+Q]
=15×[0.033（1.8+1.6+1.0/2+0.2）+0.020]=2.329kN
式中 q3——钢管自重，q3=0.033kN/m（φ48×3.0）；
Q——扣件重，按二个直角扣件计算，Q=0.020kN；
n3——立杆步数；n3=15
底层每根立杆所承担的轴心压力N
N=[γG（P2+P3）+γQP1]
=[1.2×（1.568+2.329）+1.4×6.72]=14.084kN
立杆的计算长度为连墙杆的间距l0=kμh
l0=1.155×1.5×1.8=3.119
I=3.14×（4.84－4.24）/64=10.78cm4
A=3.14×（4.82－4.22）/4=4.24cm2
i=（I/A）1/2=1.59cm
长细比λ=l0/I=3119/15.9=196
查表得φ=0.188
N/φA=14084/（0.188×424）
=177N/mm22）、考虑风荷载作用时脚手架的结构计算
N=1.2（P2+P3）+0.85×1.4P1
=1.2（1.568+2.329）+0.85×1.4×6.72=12.673
Wk=βzμsμzW0
式中Wk——风荷载标准值（KN/m2）；
βz——Z高度处的风振系数，取βz=1.0；
μs——风荷载体型系数，取μs=0.35；
μz——风压高度变化系数；
W0——基本风压（KN/m2）取W0=0.4KN/m2。
因底层立杆所受轴压力最大，所以对此杆件进行验算。
选用离地面5m处的风压值，μz=0.54
Wk=βzμsμzW0=0.35×0.54×0.4=0.0756KN/m2
立杆的纵距l=1.6m，故作用在每根立杆上的风荷载值
q=l×Wk=1.6×0.0756=0.121KN/m
Mw=0.078ql02=0.078×0.121×3.122=0.092KN•m
立杆的截面面积A=424mm2
截面抵抗矩W=4492mm2
长细比λ=l0/i=196
故立杆的欧拉临界力
Ne=π2EA/λ2=π2×2.0×105×424/1962=22.44KN
立杆的稳定系数φ=0.188
N/φA+Mw/W=12673/0.188×424+92000/4492=
179.47N/mm2脚手架安全
2、悬挑脚手架：
本工程主楼上部采用悬挑脚手架，采用20#槽钢加钢丝绳（6×19绳芯1）斜拉。
第一次在7层~11层（25.200~43.200），搭设高度18m，横距1.0m，纵距1.6m，南北两面离墙距离为1.05m，有关参数及计算书如下：
参数：
（1）φ48，厚3.0mm钢管
截面面积A=4.24×102mm2
截面惯性矩：
I=（D4-d4）3.14/64=10.78×104mm4
回转半径：
i=1.59cm
抗拉、抗压和抗弯的容许应力f=205N/mm2
扣件抗滑移承载力Nvc=6KN/只
施工荷载Qk=3KN/m2，风荷载ω0=0.4KN/m2
立杆纵距：
l=1.6m，横距b=1.0m，步距1.8m
步数n=10步，H0=1.8×10=18m
铺脚手片层数n1=10步
钢管自重=33.3N/m，扣件自重=15.5N/个
脚手片自重=300N/m2，挡脚板=36N/m
护栏=37.6KN/m，安全网=40N/m
（2）20#槽钢
截面面积：
A=28.8×102mm2
截面抵抗矩：
W=178×103mm3
每米自重：
q=0.26KN/m
（3）钢丝绳6×19绳芯1
钢丝绳极限强度为1400Mpa
（1）、立杆承载力的验算：
由于内立杆所承担的荷载较外立杆大（多一个小横杆的挑出部分），所以验算底层内立杆的受压承载力。
a、不考虑风荷载
施工荷载
P1=（B/2+b）×l×q1×n1
=（1.0/2+0.2）×1.6×3.0×2=6.72kN
式中 q1——施工荷载，q1=3.0kN/m2；
n1——同时作业层数，n1=2.0。
脚手板荷载
P2=（B/2+b）×l×q2×n2
=（1.0/2+0.2）×1.6×0.35×4=1.57kN
式中 q2——脚手板荷载，q2=0.35kN/m2；
n2——脚手板铺设层数，n2=4.0。
脚手架自重
P3=n3[q3（h+l+B/2+b）+Q]
=10×[0.033（1.8+1.6+1.0/2+0.2）+0.020]=1.55kN
式中 q3——钢管自重，q3=0.033kN/m（φ48×3.0）；
Q——扣件重，按二个直角扣件计算，Q=0.020kN；
n3——立杆步数；n3=10
底层每根立杆所承担的轴心压力N
N=[γG（P2+P3）+γQP1]
=[1.2×（1.57+1.55）+1.4×6.72]=13.15kN
立杆的计算长度为连墙杆的间距l0=kμh
l0=1.155×1.5×1.8=3.120
I=3.14×（4.84－4.24）/64=10.78cm4
A=3.14×（4.82－4.22）/4=4.24cm2
i=（I/A）1/2=1.59cm
长细比λ=l0/I=3120/15.9=196
查表得φ=0.188
N/φA=13150/（0.188×424）
=165N/mm2b、考虑风荷载作用时脚手架的结构计算
N=1.2（P2+P3）+0.85×1.4P1
=1.2（1.568+1.55）+0.85×1.4×6.72=11.74KN
Wk=βzμsμzW0
式中Wk——风荷载标准值（KN/m2）；
βz——Z高度处的风振系数，取βz=1.0；
μs——风荷载体型系数，取μs=0.35；
μz——风压高度变化系数；
W0——基本风压（KN/m2）取W0=0.4KN/m2。
因底层立杆所受轴压力最大，所以对此杆件进行验算。
选用离地面5m处的风压值，μz=0.54
Wk=βzμsμzW0=0.35×0.54×0.4=0.0756KN/m2
立杆的纵距l=1.6m，故作用在每根立杆上的风荷载值
q=l×Wk=1.6×0.0756=0.121KN/m
Mw=0.078ql02=0.078×0.121×3.122=0.092KN•m
立杆的截面面积A=424mm2
截面抵抗矩W=4492mm2
长细比λ=l0/i=196
故立杆的欧拉临界力
Ne=π2EA/λ2=π2×2.0×105×424/1962=22.44KN
立杆的稳定系数φ=0.188
N/φA+Mw/W=11740/0.188×424+92000/4492
=168N/mm2立杆承载力满足要求。
（2）、槽钢承载力的验算：
槽钢外挑2.05m，离墙1.05m，为安全起见，计算槽钢承载力时不考虑钢丝绳的拉力，同样计算钢丝绳承载力时不考虑槽钢的抗弯能力。
计算槽钢与楼面接触点的受力，图2：
F1=9.85KN
F2=13.15KN
q=0.26KN/m
N2+F1+F2+q×4.5=N1
F1×2.05+F2×1.05－q×4.5×0.10=N2×2.35
则N2=14.42KN
N1=38.59KN
槽钢最大受力点为与楼面接触点
M=F1×2.05+F2×1.05+q×2.15×1.075=34.61KN•m
б=M/W=194.4N/mm220#槽钢可满足抗弯要求。
抗剪验算：
剪力F=N1=38.59KN
τ=F/A=38590/2880=13.4N/mm2满足抗剪要求。
（4）、预埋环验算
预埋环采用二根圆钢φ14钢筋，fy=210N/mm2，
φ14圆钢抗拉能力：
2πr2×fy=64.6KN>N2=14.42KN
满足要求，但要保证预埋环有足够的锚固长度。
锚固筋可按下图施工，如板内无上皮筋处应加设附加钢筋，防止板面裂缝。
（3）钢丝绳验算
钢丝绳与槽钢的夹角α=59.20
F1×4.4+F2×3.4+q×4.52/2=F3×sinα×4.5
F3=23.74KN
钢丝绳抗拉强度设计值fy=1000N/mm2，
则17mm2的钢丝绳抗拉能力：
πr2fy=π×8.52×1000=226.9KN>F3=23.74KN
能够满足要求，槽钢布署详见下图。
五、施工技术要求
1、基土处理：
钢管立杆直接立在硬化地坪上，不再设垫木或砼预制块。
2、立杆：
立杆接头采用对接，相连两立杆的接头错开并布置在不同的步距内，应与地面垂直，垂直度偏差≤1/200，且不大于100mm。
3、小横杆：
间距裙房1.8m，主楼1.5m，与墙面应垂直，水平偏差不大于10mm。
4、大横杆：
步距为1.8m，水平杆接长采用对接，上下相连两根的接头位置错开不小于500mm，同一步内外两根接头错开不在同一跨内。
5、剪刀撑：
为加强脚手架系统的整体稳定，尽量减少扭转变形，应使脚手架外侧与地面成45~60角，全覆盖式设置钢管剪刀撑，各个剪刀撑节点连接纵横连续。
6、附墙杆：
按水平间距3.60m、竖向间距3.60m,呈梅花状布置附墙杆。
防止脚手架内、外移动。
附墙杆采用φ14钢筋焊接于φ48×3.0脚手架杆上，钢筋一端预埋在结构面层上，另一端用扣件连接脚手架立杆。
7、防护栏：
脚手架外立面满挂密目安全网，形成封闭状。
8、出入口：
建筑物出入口处采用平行弦桁架结构形式，并进行出入口处脚手架加固。
在开口处的两侧采用双立杆，悬空立杆下端增设安全扣件，此处连接要紧密，每步都须设置。
出入口脚手架上方设双层防护棚，满铺脚手片，以保护出入人员的安全。
出入口脚手架搭设详见下图。
9、防雷措施：
○1落地脚手架及悬拉式脚手架在其搭设过程中考虑塔吊的防雷措施及其安全范围，不再另行设布防雷措施；○2悬拉式脚手架搭设完成后，每幢楼单独布设防雷措施，布设高度为高出脚手架最大高度1~2m，用电缆线引下来，通过压片螺丝连接于结构钢筋上，形成防雷体系。
结构钢筋电阻要求在10欧以下。
10、层间防护：
脚手架内侧与建筑物之间的空隙，间隔四层：
即6层、10层处封闭，以防高空坠落物的打击。
其做法是在内排立杆与墙面之间通长布置木板与支承槽钢扎牢。
并且在槽钢下满挂密目安全网，全封闭。
六、安全技术要求
1、操作者应有特种作业上岗证，身体健康，并在接受本工程项目部的安全交底后方可上岗。
2、二步架以上施工时应佩带安全带，严禁向下抛扣件等物品，上部施工时，地面应有专人警戒守护。
3、作业人员应衣着灵便，但不准赤膊裸身。
应脚穿软底防滑鞋。
4、高处作业材料堆放平稳，不可放置在临边或洞口附近，以防坠落，凡有坠落可能的任何物体，都要一律撤除或加以固定。
5、施工过程中应边搭边铺脚手片，并将脚手片用铁丝绑扎稳固，以防滑脱，安全有效的围护设施应同步跟上。
连墙杆设置也同步跟上。
6、施工中若发生安全设施隐患或缺陷，务必及时处理或停工，并向上级汇报，班前、班后均应检查已施工部分的质量，安全情况，并按查验情况逐次以记录。
7、脚手架的搭设还是拆除，均不得上、下步同时作业。
8、严禁强风、雨、雪及夜间高空搭设和拆除作业操作。
9、外脚手架搭设后分层分段进行验收，合格后挂牌使用。
10、各种电线不得直接在钢管脚手架上缠绕，电线和电动机具必须与脚手架接触时，应当有可靠的绝缘措施。
11、由于采用脚手片，尼龙安全网等易燃物，应设置足够数量的灭火器，电焊操作时，必须有专人看守，且在焊接下方放置接火装置，防止火星点燃，不得在脚手架上吸烟，或从室内向脚手架上扔烟头。
12、外墙装饰时，尽量不安排晚上作业，若需施工，应设置足够数量的碘钨灯，且照明度适中，不得有阴影死角，以防操作人员与脚手架上某些杆件碰撞，无灯楼层的步架上禁止上人。
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