悬挑脚手架计算书.docx

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1、普通型钢悬挑脚手架计算书奥林春天三期二标段工程；工程建设地点 : ；属于结构； 地上0层； 地下0层；建筑高度： 0m；标准层层高： 0m ；总建筑面积： 0平方米；总工期： 0天。本工程由投资建设，设计，地质勘察，监理，组织施工；由吴任仲担任项目经理，担任技术负责人。型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 (JGJ130-2001) 、建筑结构荷载规范 (GB 50009-2001) 、钢结构设计规范(GB 50017-2003) 、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。一、参

2、数信息1. 脚手架参数双排脚手架搭设高度为 16 m ，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m ，立杆的横距为 1.05m，立杆的步距为 1.8 m； 内排架距离墙长度为 0.25 m ；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 48×2.8；横杆与立杆连接方式为双扣件；取双扣件抗滑承载力调整系数0.75 ；连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.6 m ，水平间距 3 m，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):2.000 ；脚手架用途 : 装修脚手架； 同时施工层数 :2层；3. 风荷载参数本工程地处江苏射

3、阳，基本风压0.4 kN/m 2；风荷载高度变化系数 z，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 s 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):0.1190 ；脚手板自重标准值 (kN/m2):0.050 ；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):0.270 ；脚手板铺设层数 :5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 18号工字钢， 其中建筑物外悬挑段长度 1.5m，建筑物内锚固段长度 2

4、.3 m 。锚固压点螺栓直径 (mm):20.00 ；楼板混凝土标号 :C30；6. 拉绳与支杆参数钢丝绳安全系数为 :6.000 ； 钢丝绳与墙距离为 (m):3.300 ；悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物1.2 m 。二、大横杆的计算按照扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001) 第5.2.4 条规定，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。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. 均布荷载值计算大横杆的自重标准值 :P 1=0.031 kN/m；脚手板的自重标准值 :P 2=0.05 &

5、#215; 1.05/(2+1)=0.018 kN/m； 活荷载标准值 : Q=2 ×1.05/(2+1)=0.7 kN/m；静荷载的设计值 : q 1=1.2 ×0.031+1.2 ×0.018=0.058 kN/m ；活荷载的设计值 : q 2=1.4 ×0.7=0.98 kN/m ；图1 大横杆设计荷载组合简图 ( 跨中最大弯矩和跨中最大挠度 )图2 大横杆设计荷载组合简图 ( 支座最大弯矩 )2. 强度验算跨中和支座最大弯距分别按图 1、图2组合。跨中最大弯距计算公式如下 :M1max = 0.08q 1l 2 + 0.10q 2l 2跨中最大弯

6、距为 M1max=0.08 × 0.058 ×1.5 2+0.10 ×0.98 ×1.5 2 =0.231 kN ·m；支座最大弯距计算公式如下 :M2max = -0.10q1l 2 - 0.117q2l 2支座最大弯距为 M2max= -0.10 ×0.058 ×1.5 2-0.117 ×0.98 ×1.5 2 =-0.271kN·m；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： =Max(0.231 ×6,100.271 1×06)/4250=63.765 N/mm2；

7、大横杆的最大弯曲应力为 = 63.765 N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值f=205 N/mm 2，满足要求！3. 挠度验算最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。计算公式如下：max = (0.677q1l 4 + 0.990q2l 4)/100EI其中：静荷载标准值 : q 1= P1+P2=0.031+0.018=0.049 kN/m ；活荷载标准值 : q 2= Q =0.7 kN/m ；最大挠度计算值为： =0.677 ×0.049 ×1500 /(100 ×2.06 ×10 ×101900)+0.990 0×

8、.7 ×1500 /(100 ×2.06 ×10 ×101900)= 1.751 mm；大横杆的最大挠度 1.751 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500/150 mm与10 mm，满足要求！4545三、小横杆的计算根据JGJ130-2001第5.2.4 条规定，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作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。1. 荷载值计算大横杆的自重标准值： p1= 0.031 × 1.5 = 0.047 kN；脚手板的自重标准值： P2=0.0

9、5 ×1.05 ×1.5/(2+1)=0.026 kN； 活荷载标准值： Q=2×1.05 ×1.5/(2+1) =1.050 kN；集中荷载的设计值 : P=1.2 ×(0.047+0.026)+1.4×1.05 = 1.558 kN；2. 强度验算小横杆计算简图最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准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 = ql2/8Mqmax = 1.2 ×0.031 ×1.05 2/8 = 0.005 kN·m；集中荷载最大弯矩计算公式如下

10、:Mpmax = Pl/3Mpmax = 1.558 × 1.05/3 = 0.545 kN·m ； 最大弯矩 M = M qmax + M pmax = 0.55 kN·m；最大应力计算值 = M / W = 0.55×6/412050=129.492 N/mm2 ；小横杆的最大弯曲应力 =129.492 N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值205 N/mm2，满足要求！3. 挠度验算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:4qmax = 5ql /384EIqmax

11、=5×0.031 ×10504/(384 ×2.06 ×105×101900) = 0.024 mm ；大横杆传递荷载 P = p 1 + p 2 + Q = 0.047+0.026+1.05 = 1.123 kN；集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:2pmax = Pl(3l- 4l2/9)/72EImm；pmax = 1123.051×050×(3 ×10502-4 ×10502/9 ) /(722.0×6 ×105×101900) = 2.198mm满,

12、最大挠度和 = qmax + pmax = 0.024+2.198 = 2.222 mm；小横杆的最大挠度为 2.222mm小于 小横杆的最大容许挠度 1050/150=7 与10 足要求！四、扣件抗滑力的计算按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座刘群主编， P96页， 双扣件承载力设计值取 16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数 0.75 ，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为 12.00kN 。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( 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 5.2.5):R Rc其中 Rc -扣件抗滑承载力设计值 , 取12.00 kN ；R -

13、纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值 : P 1 = 0.031 ×1.5 × 2/2=0.047 kN ； 小横杆的自重标准值 : P 2 = 0.031 ×1.05/2=0.016 kN ；脚手板的自重标准值 : P 3 = 0.05 × 1.05 × 1.5/2=0.039 kN ；活荷载标准值 : Q = 2×1.05 ×1.5 /2 = 1.575 kN；荷载的设计值 : R=1.2×(0.047+0.016+0.039)+1.4× 1.575=2.328 kN ；R

14、< 12.00 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!五、脚手架立杆荷载的计算作用于脚手架的荷载包括静荷载、 活荷载和风荷载。 静荷载标准值包括以下内容：(1) 每米立杆承受的结构自重标准值，为 0.1248kN/mN G1 = 0.1248+(1.50×2/2) ×0.031/1.80×16.00 = 2.413kN ；(2) 脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.05kN/m2 N G2= 0.05 ×5× 1.5 ×(1.05+0.2)/2 = 0.244 kN；(3) 栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹

15、笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m N G3 = 0.15 ×5×1.5/2 = 0.562 kN；(4) 吊挂的安全设施荷载，包括安全网 :0.27 kN/m 2N G4 = 0.27 ×1.5 × 16 = 6.48 kN；经计算得到，静荷载标准值N G = N G1+NG2+NG3+NG4 = 9.699 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和， 立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2 取值。经计算得到，活荷载标准值第1次卸荷净高度为6m;第2次卸荷净高度为3m;N Q = 2 ×1.05 ×1.5 ×2/2

16、= 3.15 kN；考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值为N = 1.2 NG+0.85 ×1.4NQ = 1.2 ×9.699+ 0.85 ×1.4 ×3.15= 15.387 kN ；不考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值为N'=1.2N G+1.4NQ=1.2 ×9.699+1.4 ×3.15=16.049kN ；六、钢丝绳卸荷计算 （因此内容在规范以外，故仅供参考）钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法。在脚手架全高范围内卸荷 2次；吊点选择在立杆、 小横杆、大横杆的交点位置； 以卸荷吊点分段计算。经过计算得到a1=arc

17、tg3.000/(1.050+0.250)=66.571度a2=arctg3.000/0.250=85.236度第1次卸荷处立杆轴向力为：P1 = P 2 = 1.5 ×15.387 ×6/16 =8.655 kN ；kx为不均匀系数，取 1.5各吊点位置处内力计算为 (kN) ：T1 = P 1/sina 1 = 8.655/0.918 = 9.433 kNT2 = P 2/sina 2 = 8.655/0.997 = 8.685 kN G1 = P 1/tana 1 = 8.655/2.308 = 3.751 kN G2 = P 2/tana 2 = 8.655/12.

18、000 = 0.721 kN其中T钢丝绳轴向拉力， G钢丝绳水平分力。卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为 Fg= T 1 =9.433 kN 。钢丝绳的容许拉力按照下式计算：F g=aF g/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) ，计算中可以近似计算 Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径 (mm)； - 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，取 0.82 ；K -钢丝绳使用安全系数。计算中F g 取 9.433kN ， =0.8，2 K=10，得到：选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d =(2 ×9.433 ×10.000/0.820)0.5 = 15.

19、2 mm。吊环强度计算公式为： = N / A f其中 f -吊环钢筋抗拉强度，混凝土结构设计规范规定f = 50 N/mm2；N -吊环上承受的荷载等于 Fg ；A -吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5 d2；选择吊环的最小直径要为： d =(2 ×Fg/f/0).5 =（2×9.433 ×103/50/3.142 ）0.5 = 11.0 mm 。第1次卸荷钢丝绳最小直径为 15.2 mm ，必须拉紧至 9.433 kN ，吊环直径为12.0 mm。根据各次卸荷高度得：第2次卸荷钢丝绳最小直径为 10.7mm，必须拉紧至 4.717kN，吊环直径为

20、 8.0mm。七、立杆的稳定性计算风荷载标准值按照以下公式计算Wk=0.7 z·s·0其中 0 - 基本风压 (kN/m2) ，按照建筑结构荷载规范 (GB50009-2001)的规定采用： 0 = 0.4 kN/m2；z - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： z= 0.74；s - 风荷载体型系数：取值为 0.214 ；经计算得到，风荷载标准值为 :W k = 0.7× 0.4 ×0.74 × 0.214 = 0.044 kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:M w = 0.85

21、15;1.4WkLah2/10 = 0.85×1.4 ×0.044 × 1.5 ×1.8 2/10 = 0.026kN·m；考虑风荷载时 , 立杆的稳定性计算公式 = N/( A) +W/MW f立杆的轴心压力设计值 ： N = 15.387 × 7/16 =6.732 kN ；不考虑风荷载时 , 立杆的稳定性计算公式 = N/(A)f立杆的轴心压力设计值 ： N = 16.049 × 7/16 =7.021kN ；计算立杆的截面回转半径：i = 1.6 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ

22、130-2001) 表 5.3.3 得 ： k = 1.155；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 (JGJ130-2001)表5.3.3 得 ： = 1.5；计算长度 , 由公式 l 0 = kuh确定： l 0 = 3.118 m ； 长细比: L 0/i = 195；轴心受压立杆的稳定系数 由,长细比 l o/i的结果查表得到 ：= 0.189立杆净截面面积： A = 3.98 cm2；立杆净截面模量 ( 抵抗矩)：W = 4.25 cm 3； 钢管立杆抗压强度设计值：f =205 N/mm 2； 考虑风荷载时2 = 6731.97/(0.189× 398)+

23、25644.058/4250 = 95.529；N/mm立杆稳定性计算= 95.529 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值f = 205N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时 = 7021.376/(0.189× 398)=93.3422；N/mm立杆稳定性计算 =93.342 N/mm2小于 立杆的抗压强度设计值f = 205N/mm2，满足要求！八、连墙件的计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl = N lw + N 0连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z0.92 ，s0.214 ， 00.4 ，Wk = 0.7 z·s·0=0.7×0.

24、92 ×0.214 ×0.4 = 0.055 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw = 10.8 m 2；按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 (JGJ130-2001)5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N 0= 5.000 kN ；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 = 0.834 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = N lw + N 0= 5.834 kN ； 连墙件承载力设计值按下式计算：Nf =· A·f其中 -

25、轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 250/16的结果查表得到 =0.958，l 为内排架距离墙的长度；A = 3.98 cm2；f=205 N/mm 2；连墙件轴向承载力设计值为Nl = 5.834 < Nf = 78.163,Nf = 0.958 ×3.98 ×10-4×205× 103 = 78.163 kN；连墙件的设计计算满足要求！连墙件采用双扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl = 5.834 小于双扣件的抗滑力 12 kN ，满足要求！九、悬挑梁的受力计算连墙件扣件连接示意图悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部

26、分受脚手架荷载 N的作用，里端 B为与楼板的锚固点， A为墙支点。本方案中，脚手架排距为 1050mm，内排脚手架距离墙体 250mm，支拉斜杆的支点距离墙体为 1200mm，水平支撑梁的截面惯性矩 I = 1660 cm 4，截面抵抗矩 W = 185 cm3，截面积 A =30.6 cm 2。受脚手架集中荷载 P=(1.2 ×9.699 +1.4 ×3.15) ×7/16= 7.021 kN；水平钢梁自重荷载 q=1.2 ×30.6 ×0.0001 × 78.5 = 0.288 kN/m；悬挑脚手架示意图悬挑脚手架计算简图经过连续

27、梁的计算得到悬挑脚手架支撑梁剪力图 (kN)悬挑脚手架支撑梁弯矩图 (kN· m)悬挑脚手架支撑梁变形图 (mm)各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：R1 = 8.964 kN；R2 = 6.036 kN；R3 = 0.137 kN。最大弯矩 Mmax= 0.92 kN ·m；最大应力 =M/1.05W+N/A= 0.92 ×160/( 1.056.332 N/mm2；18×5000 )+ 4.88910×3 / 3060 =水平支撑梁的最大应力计算值 6.332N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2, 满足要求！

28、十、悬挑梁的整体稳定性计算水平钢梁采用 18号工字钢 , 计算公式如下 = M/ bWx f其中b - 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)得， b=1.3由于b大于0.6 ，根据钢结构设计规范 (GB50017-2003)附表B，得到 b值为0.85 。经过计算得到最大应力 = 0.92 ×6 1/(00.85 18×5000 )= 5.827 N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 = 5.827小于 f = 215 N/mm2 , 满足要求 !十一、拉绳的受力计算水平钢梁的轴力 RAH 和拉钢绳的轴力 RUi按照下面计算RAH =

29、RUi cos i其中RUicosi 为钢绳的 拉力对水平杆产生的轴压力。各支点的支撑力 R Ci=RUisin i按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：RU1=9.538 kN ；十二、拉绳的强度计算钢丝拉绳 ( 支杆) 的内力计算钢丝拉绳 ( 斜拉杆) 的轴力 RU均取最大值进行计算，为RU=9.538 kN选择6×19钢丝绳, 钢丝绳公称抗拉强度 1700MP，a Fg = aF g/K其中F g-钢丝绳的容许拉力 (kN) ；直径 14mm。Fg -钢丝绳的钢丝破断拉力总和 (kN) ，查表得 Fg 123KN；-钢丝绳之间的荷载不均匀系数， 对6×19、6

30、×37、6× 61钢丝绳分别取 0.85 、0.82 和0.8 。0.85 ；K -钢丝绳使用安全系数。 K6。得到： Fg=17.425KN>Ru9.538KN。经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。钢丝拉绳 ( 斜拉杆) 的拉环强度计算钢丝拉绳 ( 斜拉杆) 的轴力 RU的最大值进行计算作为拉环的拉力 N，为N=RU=9.538kN钢丝拉绳 ( 斜拉杆) 的拉环的强度计算公式为 = 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=(95

31、38 ×4/(3.142 × 50×2)1/2 =11mm；实际拉环选用直径 D=12mm的HPB235的钢筋制作即可。十三、锚固段与楼板连接的计算1. 水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓， 螺栓粘结力锚固强度计算如下螺栓未受拉力，无须计算，节点按构造做法即可。2. 水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式 :N (b 2- d2/4)f cc其中 N -锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N = 6.036kN ；d -楼板螺栓的直径， d = 20mm；b -楼板内的螺栓锚板边长， b=5×d=100mm；fcc -混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95f c=14.3N/mm2；(b 2- d2/4)fcc=(1002-3.142 2×02/4) ×14.3/1000=138.508kN>N=6.036kN经过计算得到公式右边等于 138.51 kN，大于锚固力 N=6.04 kN ，楼板混凝土局部承压计算满足要求 !