普通型钢悬挑扣件式双排脚手架行政楼17单层施工3KN0418 161256.docx

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普通型钢悬挑扣件式双排脚手架行政楼17单层施工3KN0418161256

普通型钢悬挑扣件式双排脚手架计算书

计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑施工安全检查评分标准》（JGJ59-99）、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）以及本工程的施工图纸。

脚手架搭设体系剖面图

脚手架搭设体系正立面图

脚手架搭设体系平面图

一、参数信息

1.脚手架搭设参数

脚手架从距地面50m处开始搭设，搭设高度H：

19.5m；

顶步栏杆高：

1.3m；内立杆距离墙长度a：

0.7m；

立杆步距h：

1.8m；总步数：

10步；

立杆纵距la：

1.4m；立杆横距lb：

1m；

小横杆伸出内立杆长度a1：

0m；扫地杆距地：

0.2m；

采用大横杆在上布置，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；

连墙件布置方式为二步二跨，连接方式为扣件连接；

连墙件扣件连接方式为双扣件，扣件抗滑承载力折减系数为1；

脚手架沿墙纵向长度l：

50m；

2.荷载参数

（1）活荷载参数

结构脚手架均布活荷载：

3kN/m2；结构脚手架同时施工层数：

1层；

（2）风荷载参数

本工程地处江苏南通市，基本风压Wo：

0.3kN/m2；

地面粗糙度类别为：

B类（城市郊区）；

（2）静荷载参数

1）脚手板参数

选用竹笆片（3mm厚），步步满铺脚手板；

脚手板自重：

0.027kN/m2；铺设层数：

11层；

2）挡脚板参数

选用木脚手板（220×48×3000），仅作业层设挡脚板

挡脚板自重：

0.08kN/m；挡脚板铺设层数：

1层；

3）防护栏杆

铺脚手板层设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为22根；

4）围护材料

2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭。

密目网选用为：

2300目/100cm2，A0=1.3mm2；

密目网自重：

0.01kN/m2；

3.支撑参数

支撑系统搭设形式为斜拉式-钢丝绳不受力（规范推荐）；

主梁截面特征：

工字钢，工字钢型号：

18号工字钢；

型钢悬挑主梁平铺在楼面上，锚点采用压环钢筋方式，钢筋直径16mm；

楼板混凝土强度等级：

C30；

选用钢丝绳为6×19，钢丝绳吊点与主梁的垂直距离：

3.7m。

二、大横杆的计算

大横杆在小横杆的上面，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

作用在大横杆上的荷载标准值：

恒荷载标准值qk1=0.033+0.027×1/3=0.042kN/m；

活荷载标准值qk2=3×1/3=1.000kN/m；

作用在大横杆上的荷载设计值：

恒荷载设计值q1=1.2qk1=0.051kN/m；

活荷载设计值q2=1.4qk2=1.400kN/m；

2.强度验算

最大弯距Mmax=0.10q1la2+0.117q2la2

=0.10×0.051×1.42+0.117×1.400×1.42=0.331kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.331×106/4.49×103=73.719N/mm2；

大横杆实际弯曲应力计算值σ=73.719N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度ν=（0.677qk1+0.990qk2）la4/100EI

=（0.677×0.042+0.990×1.000）×14004/（100×2.06×105×107800）=1.761mm；

大横杆实际最大挠度计算值ν=1.761mm小于最大允许挠度值min（1400/150，10）=9.333mm，满足要求！

三、小横杆的计算

大横杆在小横杆的上面，大横杆把荷载以集中力的形式传递给小横杆，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，不计悬挑荷载。

1.大横杆传递给小横杆的集中力计算

集中力标准值：

F=1.1qk1la+1.2qk2la=1.1×0.042×1.4+1.2×1.000×1.4=1.745kN；

集中力设计值：

F=1.1q1la+1.2q2la=1.1×0.051×1.4+1.2×1.400×1.4=2.430kN；

2.小横杆受力计算

小横杆按照简支梁进行电算（不计悬挑荷载），得到计算简图及内力、变形图如下：

弯矩和剪力计算简图

弯矩图（kN·m）

变形计算简图

变形图（mm）

计算得到：

最大弯矩：

M=0.815kN.m

最大变形：

ν=2.808mm

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.815×106/4.49×103=181.508N/mm2；

小横杆实际弯曲应力计算值σ=181.508N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

4.挠度验算

最大挠度ν=2.808mm；

小横杆实际最大挠度计算值ν=2.808mm小于最大允许挠度值min（1000/150，10）=6.667mm，满足要求！

四、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算

1.小横杆传递给立杆的支座反力计算

根据实际受力情况进行电算（计算悬挑荷载），得到计算简图及内力图如下：

计算简图

剪力图（kN）

计算得到：

内立杆最大支座反力：

F=3.696kN

外立杆最大支座反力：

F=3.696kN

2.作业层立杆扣件抗滑承载力的计算

扣件的抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值。

规范规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

扣件抗滑承载力折减系数1，则该工程采用的单扣件承载力取值为8.000kN，双扣件承载力取值为16.000kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。

本工程小横杆传给内立杆的竖向作用力为3.696kN,小横杆传给外立杆的竖向作用力为3.696kN；

作业层内立杆扣件抗滑承载力验算：

内立杆受到的竖向作用力R=3.696kN≤8.000kN，内立杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

作业层外立杆扣件抗滑承载力验算：

外立杆受到的竖向作用力R=3.696kN≤8.000kN，外立杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

五、脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值计算

（1）结构自重标准值NG1k

采用Φ48×3钢管。

外立杆：

NG1k=gkH=0.1160×19.500=2.262kN；

内立杆：

NG1k=gkH=0.0960×19.500=1.873kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用竹笆片（3mm厚），自重标准值gk1=0.027kN/m2，铺设层数n1=11层。

外立杆：

NG2k1=n1×0.5×lb×la×gk1=11×0.5×1×1.4×0.027=0.208kN；

内立杆：

NG2k1=n1×（0.5×lb+a1）×la×gk1

=11×（0.5×1+0）×1.4×0.027=0.208kN；

2）挡脚板的自重标准值NG2k2

采用木脚手板（220×48×3000），自重标准值gk2=0.08kN/m，铺设层数n2=1层。

外立杆：

NG2k2=n2×la×gk2=1×1.4×0.08=0.112kN；

3）防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3

采用Φ48×3钢管，自重标准值gk3=0.0333kN/m，总根数n3=22根。

外立杆：

NG2k3=n3×（la×gk3+0.0132）=22×（1.4×0.0333+0.0132）=1.316kN；

4）围护材料的自重标准值NG2k4

采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk4=0.01kN/m2。

外立杆：

NG2k4=la×[H]×gk4=1.4×19.5×0.01=0.273kN；

5）附加横杆及扣件的自重标准值NG2k5

搭接在小横杆上的大横杆根数n4=2根，铺设层数n5=11层，采用Φ48×3钢管，自重标准值gk6=0.0333kN/m。

外立杆：

NG2k5=n5×0.5×n4×（la×gk6+0.0132）

=11×0.5×2×（1.4×0.0333+0.0132）=0.658kN；

内立杆：

NG2k5=n5×0.5×n4×（la×gk6+0.0132）

=11×0.5×2×（1.4×0.0333+0.0132）=0.658kN；

6）构配件自重标准值NG2k合计

外立杆：

NG2k=0.208+0.112+1.316+0.273+0.658=2.567kN；

内立杆：

NG2k=0.208+0.658=0.866kN；

2.活荷载标准值计算

活荷载按照1个结构作业层（荷载为3kN/m2）计算，活荷载合计值∑Qk=3kN/m2。

外立杆：

∑NQk=0.5×lb×la×∑Qk=0.5×1×1.4×3=2.100kN；

内立杆：

∑NQk=（0.5×lb+a1）×la×∑Qk=（0.5×1+0）×1.4×3=2.100kN；

3.风荷载标准值计算

Wk=μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.3kN/m2；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3ϕ=1.3×0.869=1.129；ϕ为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。

μz--风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规定采用：

脚手架底部μz=1.670，脚手架顶部μz=1.856；

经计算得到，风荷载标准值为:

脚手架底部Wk=0.3×1.670×1.129=0.566kN/m2；

脚手架顶部Wk=0.3×1.856×1.129=0.629kN/m2；

六、立杆稳定性计算

（一）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμh/i=μh/i（k取为1）

查《扣件式规范》表5.2.8得：

μ=1.500；

立杆的截面回转半径：

i=1.590cm；

λ=1.500×1.8×100/1.590=169.811

立杆实际长细比计算值λ=169.811小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμh/i=1.155×1.500×1.8×100/1.590=196.132；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.188；

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw

Mw=0.9×1.4WkLah2/10

经计算得到，各段弯矩Mw为：

脚手架底部Mw=0.323kN·m；

（二）外立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

外立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+0.9×1.4∑NQk

=1.2×（2.262+2.567）+0.9×1.4×2.100=8.441kN；

σ=8440.864/（0.188×424）+323353.815/4490=178.057N/mm2；

组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=178.057N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

外立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

=1.2×（2.262+2.567）+1.4×2.100=8.735kN；

σ=8734.864/（0.188×424）=109.734N/mm2；

不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=109.734N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（三）内立杆稳定性计算

全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用，内立杆不考虑风荷载作用。

σ=N/（φA）≤[f]

内立杆的轴心压力设计值N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

=1.2×（1.873+0.866）+1.4×2.100=6.226kN；

σ=6226.477/（0.188×424）=78.222N/mm2；

内立杆实际抗压应力计算值σ=78.222N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的稳定性计算

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=8.873kN；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.080m2；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.873kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l/i=700/15.9的结果查表得到φ=0.872；

A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.872×4.24×102×205×10-3=75.785kN；

Nl=11.873kN

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=11.873kN≤双扣件的抗滑力16.000kN，满足要求！

八、悬挑梁受力计算

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。

本方案算例中，m=1.8m，l=2.35m，m1=1.7m，m2=0.7m；

k=1.8/2.35=0.766

k1=1.7/2.35=0.723

k2=0.7/2.35=0.30

悬挑梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2，线密度G=24.1kg/m。

外立杆轴向力设计值N1=8.735kN；

内立杆轴向力设计值N2=6.226kN；

悬挑梁自重荷载q=1.2×24.1×9.8×10-3=0.289kN/m

把以上数据代入公式，经过计算得到：

支座反力RA=23.135kN

支座反力RB=-8.174kN

最大弯矩MA=19.208kN·m

最大应力σ=19207802.364/（1.05×185000）=98.882N/mm2

悬挑梁的最大应力计算值σ=98.882N/mm2小于抗压强度设计值205N/mm2，满足要求!

最大挠度νmax=11.095mm

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3400mm。

悬挑梁的最大挠度11.095mm小于最大容许挠度3400/250mm，满足要求！

九、悬挑梁稳定性计算

悬挑梁采用18号工字钢,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，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

φb=2.00

由于φb大于0.6，依《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，按照下面公式调整：

得到φb'=0.929。

经过计算得到最大应力σ=19.208×106/（0.929×185000）=111.761N/mm2；

悬挑梁的稳定性计算σ=111.761N/mm2小于[f]=215N/mm2，满足要求!

十、拉绳的受力计算

钢绳做安全储备，按照承受全部荷载计算，通过软件电算程序计算得到钢绳的支点从左至右支座反力分别为：

R1=10.978kN。

水平悬挑梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

RAH=ΣRUicosθi

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=12.081kN。

十一、拉绳的强度计算

1.钢丝拉绳的内力计算

钢丝拉绳的轴力RU取最大值进行计算，为

RU=12.081kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径18.5mm。

[Fg]=αFg/K

其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），查表得Fg＝199.500kN；

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。

α＝0.85；

K--钢丝绳使用安全系数。

K＝9。

得到：

[Fg]=18.842kN≥Ru＝12.081kN。

经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。

2.钢丝拉绳的拉环强度计算

钢丝拉绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=12.081kN

钢丝拉绳的拉环的强度计算公式为

σ=N/A≤[f]

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳（斜拉杆）的拉环最小直径D=（12081.110×4/（3.142×50×2））1/2=12.4mm；

实际拉环选用直径D=20mm的HPB235的钢筋制作即可（《扣件架规范》第6.10.4条规定吊环应使用HPB235钢筋且直径≥20mm）。

十二、锚固段与楼板连接的计算

水平悬挑梁与楼板压点采用压环钢筋，拉环强度计算如下：

水平悬挑梁与楼板压点的拉环受力R=8.174/2=4.087kN；

压环钢筋的设计直径D=16mm；

水平悬挑梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

σ=N/2A≤[f]

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；依据《扣件架规范》第5.6.7条，当采用2个锚点时承载力应乘以0.85的折减系数，所以吊环应力不应大于50×0.85=42.5N/mm2；

A=πD2/4=3.142×162/4=201.062mm2

σ=N/2A=4.087×103/（201.062×2）=10.163N/mm2；

水平悬挑梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

拉环所受应力小于42.5N/mm2，满足要求！

十三、脚手架配件数量匡算

扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，

因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

长杆总长度（m）L=1.1·H·（n+la/h·n-2·la/h）

小横杆数（根）N1=1.1·（H/2h+1）·n

直角扣件数（个）N2=2.2·（H/h+1）·n

对接扣件数（个）N3=L/l

旋转扣件数（个）N4=0.3·L/l

脚手板面积（m2）S=1.1·（n-2）·la·lb

其中n--立杆总数（根）n=74；

H--搭设高度（m）H=19.5；

h--步距（m）h=1.8；

la--立杆纵距（m）la=1.4；

lb--立杆横距（m）lb=1；

代入得：

长杆总长度（m）L=1.1×19.5×（74+1.4×74/1.8-2×1.4/1.8）=2788.500；

小横杆数（根）N1=1.1×（19.5/（2×1.8）+1）×74=523；

直角扣件数（个）N2=2.2×（19.5/1.8+1）×74=1927；

对接扣件数（个）N3=2788.500/6.00=465；

旋转扣件数（个）N4=0.3×2788.500/6.00=140；

脚手板面积（m2）S=1.1×（74-2）×1.4×1=110.880。

根据以上公式计算得长杆总长2788.500m；小横杆523根；直角扣件1927个；对接扣件465个；旋转扣件140个；脚手板110.880m2。