脚手架承受力计算1.doc

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1、脚手架结构承载力计算10 请问工民建土建技术总工要计算的脚手架承载力是属于哪一个力学的， 有没有专门计算的书 籍，急！具体如： 挑钢管外脚手架计算及施工方法（一）方案选择 本工程悬挑外架采用工字钢、钢管、扣件、安全网、钢丝绳等材料进行搭设。（二）施工工序：悬挑层施工预埋T穿插工字钢T焊接底部定位钢筋T搭设架体T加斜拉钢丝绳T铺钢筋网、 安全网。（三）搭设方式： 搭设方式如下图所示，搭设范围见架空层悬挑外架布置图。（四）技术细节1、在架空层板筋绑扎之前，按架空层悬挑外架布置图埋设悬挑外架用钢筋，其包括板面穿 插工字钢用钢筋、外架转角处支撑钢筋。2、须待悬挑层砼达到设计强度时方可穿插工字钢搭设上部

2、外架。3、 悬挑架立杆间距分别为：纵向间距见架空层悬挑外架布置图，横向1050 ，横杆步距 1 800。4、为了保证外架立杆间距均匀，架身美观整齐。外架起步架子制作成简易桁架，以便调节 立杆间距并确保立杆荷载传递到工字钢上。5、工字钢上每根立杆下双钢管并排，每一立杆均落在并排双钢管上，套在与钢管焊接的钢 筋支座上。具体做法详见下图。6、 每层设连墙杆，连墙杆连接方式详见下图，连墙杆每隔6000 左右设立一道。7、转角处外架由于无法挑工字钢，则采用钢筋支撑，每隔二层卸载的方式搭设，如下左图 所示。需用此种方法处理的外架位置见架空层处架布置图：大横杆距工字钢面 200mm 开始搭设。 相邻步架的大

3、横杆应错开布置在立杆的里铡和外侧。 立杆和大横杆必须用十字扣件扣紧，不得隔步设置或遗漏。10 、小横杆贴近立杆设置，搭于大横杆上。在立杆之间可根据需要加设小横杆，但在任何 情况下均不得拆除贴近立杆的小横杆。11、 剪刀撑沿架高连续布置，斜杆与地面夹角为45 o 60,o每6根立杆开始加设，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与外架相连外，在其中间应增设24个扣结点。12、 每一悬挑段铺钢筋网板层数不得超过8 层，作业层为两层。13、立杆、大横杆的接头位置如上右图所示，架设时应注意挑选钢管长度。14、水平斜拉杆，设置在有连墙杆的步架平面，人，以加强外架的横向刚度。15、悬挑架外围满挂安全网。（五）安全防

4、护应在安全人员和技术人员的监督下由熟练工人负责搭设； 脚手架的检查分验收检查、 定期检 查和特别检查； 使用中要严格控制架子上的荷载， 尽量使之均匀分布， 以免局部超载或整体 超载；使用时还特别注意保持架子原有的结构和状态， 严禁任意拆卸结构杆件和连墙拉结及 防护设施。挑外架防坠棚：在每次悬挑架开始层搭设，采用挑檐的形式，用于防止重物直接坠落。（六）注意事项1、按照规定的构造方案和尺寸进行搭设。2、及时与结构拉结或采用临时支撑，以确保搭设过程安全。3、拧紧扣件。4、有变形的杆件和不合格扣件（有裂纹、尺寸不合适、扣接不稳等）不能使用。5、搭设工人必须配挂安全带。随时校正杆件垂直和水平偏差，避免偏

5、差过大。6、没有完成的外架，在每日收工时，一定要确保架子稳定，以免发生意外。7、外架的防雷措施，采用常用的镀锌管接地方案。在雷雨天施工时，一般情况下不允许工 人在架子上施工操作。（七）悬挑外架计算：1、主要材料及力学参数：18 厚工字钢：容重 24.13kg/m ，截面抵抗矩 WX=185.4cm3, SX=106.5cm3, 抗弯容许应力6 m=215 N/mm2, 6 v=205 N/mm2 。 48 x 3.5mm冈管：容重3.82kg/m，截面抵抗矩 WX=5.08cm3,回转半径i=1.5cm，截面积 A=4.89cm2, 抗弯容许应力 6 m=205 N/mm2 。2 、主要技术参

6、数： 悬挑外架高度为： 28.0m 。立杆纵距 a=1.5m ，立杆横距 b=1.05m ，步距 h=1.80m ，内立杆距墙 b=0.3m 。外架与建 筑主体结构连接点的布置，竖向间距 H1=2.8m ，水平距离 H2=4L=6.0m 。斜拉钢丝绳每隔五层卸载，间距 L2=a=1.5m 。脚手架钢脚手板铺设层数为六层。 方案设计中，脚手架上铺设钢筋网板共八层， 经验算八层 钢筋网板荷载远小于六层钢脚手板荷载， 因此，计算取值以六层钢脚手板为准， 便于查表计 算。3 、荷载计算：（ 1 ）垂直荷载的传递路线：施工荷载t钢脚手板t小横杆t大横杆t通过扣件抗剪t立杆简易桁架t悬挑工字钢。（ 2 ）

7、荷载取值： 结构施工用脚手架施工活荷载标准值取为：qk=3.0KN/m2 。 作用于外架的风荷载标准值： （见高层建筑施工手册公式4-4-1 ）3 = 0.75 3 2zstw 3 0其中，3 0 本风压值，取 0.50KN/m23 2风振系数，取 1.0。1 z 风压高度变化系数，取1.72。1 stw 风压体型系数，查表得 0.2496。 3 = 0.75 x 1X 1.72 x 0.2496 x 0.5 = 0.161（KN/m2） 恒载钢脚手板自重 245 N/ m2 钢管自重 3.82 kg/m 扣件自重9.8 N/个（3）荷载分项系数的选择：永久荷载的分项系数，采用 1.20。可变

8、荷载的分项系数，采用 1.40。 脚手架验算。小横杆验算： 小横杆受力按简支梁计算，其上承受施工荷载，钢脚手板荷载，小横杆自重。同时，由悬挑 架设计可知小横杆间距 500 。则荷载组合值为：q = 1.2 >(3.82 9.8 X0-3+0.245(X5)+1.430 >0.5 = 2.36 KN/m跨中弯矩为：M =ql2 =>2.36 >1.052 = 0.33KNmM 0.33 >106小横杆受弯应力为：6 = =64.96 N/mm2 < 6 =205N/mm2W 5.08 X03符合要求。1 1其支座反力为：N = ql = X2.36 >1

9、.2 = 1.42KN2 2 大横杆验算：大横杆受力按三跨连续梁考虑，其上承受小横杆传来压力及自重。且大横杆间距为1.5m。由小横杆传来压力产生的最大弯矩为：M1 = 0.311 NX1.5 = 0.3111.42 >1.5 = 0.662KNm由大横杆自重产生的最大弯矩为：M2 = 0.117ql2 = 0.117 3.8210-31.502 = 0.001KNmM1+ M2 (0.662+0001 ) 106则：6= = = 130.52 N/mm2 <6=205N/mm2W 5.08103符合要求。 立杆验算： 立杆设计由稳定计算控制，脚手架的稳定计算必须计算其结构的整体稳定

10、及单杆的局部稳 定。计算脚手架的整体稳定及单杆局部稳定时，其强度设计值应乘以相应的调整系数KHKA，其中 KH 为与脚手架的高度有关的调整系数，取1 1KH = = = 0.781 ；1+ H 1+ 28100 100KA 为与立杆截面有关的调整系数，当脚手架内、外排立杆均采用单根钢管时，取KA = 0.85。a. 整体稳定验算：脚手架的整体稳定按轴心受力格构成压杆计算， 当考虑风荷载时，需满足如下公式的要求：N M=< KAKH 6W AbA其中，N格构式压杆的轴心压力。由立杆纵距 1.5m ;外架步距1.8m，查高层建筑施 工手册表 444 得脚手架自重产生的轴力 NGK1=0.44

11、2KN 。由立杆横距 1.02m ；立杆纵距 1.5m ；脚手架铺设层数六层，查高层建筑施工手册表445 得脚手架附件及物品重产生的轴力 NGK2=4.185KN 。由立杆横距 1.02m ；立杆纵距 1.5m ；均布施工荷载 3.0 KN/m2 ，查高层建筑施工手册表 446 得一个纵距内的脚手架施工、荷载标准值产生 的轴力 NQK=6.30< 2=12.60KN。则：N=1.2( n1NGK1+NGK2)+ 1.4NQK28=1.2 X X 0.442 + 4.185+ 1.4 >12.60 = 30.93KN1.8M风荷载作用对格构成压杆产生的弯矩，为：Qh12 0.161

12、X1.82M = = = 0.065KNm8 8屮一一格构压杆的整体稳定系数，由换算长细比入cx= 入x=25 X 10.28=2查7高层建筑施工手册表4 4 7得2 =0.242。N M 30.93 X103 0.065 X106则： + = + ¥ AbA 0.242 X 4.89 X 2 X 1050 X 4.89 X 2 X 102= 130.68 + 0.0633 = 130.74N/mm2v KAKH6 = 0.781 X 0.85 X 205 = 136.13N/mm2符合要求。b. 单杆局部稳定验算：双排脚手架单杆局部稳定需满足如下公式要求：N1+ 6 MW KAKH

13、 6¥ 1A1N其中，N1 单根立杆的轴心压力，取N1= =15.46KN。2¥ 1杆稳定系数，由入仁h/l = 180/15 = 120，查高层建筑施工手册表4 4 7得¥1 = 0.452 。6 M操作层处水平杆对立杆偏心传力产生的附加应力。当施荷载取3000N/m2时，取6M = 55 N/mm2N1 15.46 X103 +6 M= + 55¥ 1A1 0.452 X 4.89 X 102=124.95 N/mm2 v KAKH6 = 135.92 N/mm2符合要求。 连墙点抗风强度验算：风荷载对每个连墙点产生的拉力或压力Nt = 1.4H1L

14、13= 1.4 X 2.8 X 6.0 X 0.161 = 3.79 KN单个扣件连结的抗压或抗拉设计承载力为6KN/个，符合要求。 高度验算 :由悬挑工字钢上的每段脚手架最大搭设高度,按高层建筑施工手册公式4411 计算:HHMAX w 1+ H 100KAW Af1.30(1.2NGK2+1.4NQK)其中， H = ?h1.2NGK10.85 48.491-1.3(1.24.185+1.4t2.60)= = 39.91?1.81.2 8 0.442W Af由高层建筑施工手册表4 4 10查得为 W Af = 48.491。H 39.91则：最大允许搭设高度 HMAX = 28.50 m

15、> 28 m1+ H 1+ 39.91100 100符合要求。 分段卸荷措施：卸载高度为 2.4 个斜拉点，分段卸载措施采用斜拉钢丝绳的方法， 起步架卸载一次，每隔五层卸载一次， 885=14.0m ，符合搭设高度要求。下面验算钢丝绳的强度要求。a.所卸荷载，应考虑架子的全部荷载由卸载点承受，本工程的每个纵距，共有 每个吊点所承受荷载 P1 为：N 30.93P1= 8 KX = 8 1.5 = 11.60 KN4 4式中 KX 为荷载不均匀系数，取为1.5。b .计算简图确定，钢丝绳内力计算。 计算简图如下图所示2.82+1.352则：TAO= P1 8= 1.11P1 = 12.88

16、 KN2.81.35TAB = - P1 8 = - 0.48P1 = - 5.57 KN2.82.82+0.32TBO= P1 8 = 1.006P1 = 11.67 KN2.80.30+ TAB = - 6.81 KNTBC = -P1 82.8c. 验算钢丝绳抗拉强度： 由上计算可知，钢丝绳的计算拉力取为： PX = 12.88 KN 考虑钢丝绳受力不均匀的钢丝破断拉力换算系数，从高层建筑施工手册表4413 查得，为 a = 0.85。取钢丝绳使用的安全系数，查高层建筑施工手册表4424 得K= 8。采用6 X19，绳芯1钢丝绳。KPx 8 X12.88Pg= = = 121.22 KN

17、a 0.85选用 15.5, Pg = 125.0 KN > 121.22 KN。选择与钢丝绳配套使用的卡环，号码为 2.7号，安全荷重为 27 KN > 12.88 KN ,符合要 求。d. 计算工程结构上的预埋吊环：根据砼结构设计规范规定，吊环采用一级钢制作，吊环埋入深度不应小于30d，并应焊接或绑扎钩住结构主筋，每个吊环可按两个截面计算。则：吊环钢筋截面积2PX 12.88 忽Ag=X 1000 = 61.33 mm22 X210 420选用 38, Ag = 151 mm2 > 61.33 mm2。符合要求。e. 验算吊点处扣件抗滑承载能力：吊点处水平方向分力最大值T

18、BC = 6.81 KN，垂直方向分力最值为11.60KN,都只需两个扣件即可满足要求,搭设的外架在吊点处已有两个扣件,符合要求。5、脚手架承重结构计算：由于本工程为剪力墙结构, 结构上不允许将工字钢穿设在结构暗柱上, 导致工字钢间距不 均匀,为了便于调节立杆间距保持外架美观, 则采用制作简易钢管桁架落在工字钢上的办法。 （详见方案）由此,需验算钢管桁架的承受能力。 考虑最不利情况,计算简图如下： F = 15.46KN。 由此计算而得的杆件内力及工字钢反力如下图所示：由此,需计算压杆的稳定设计荷载。 考虑由于施工原因,对杆件会形成初偏心 30mm ,形成压弯受力杆,钢管受力按压弯失稳计 算。

19、其设计荷载应满足下列要求：N 3 mMX+< 6 mN¥ A WX 1-0.8 NEX1 1两端铰支, l0= l = X 0.92+0.752= 0.59 m ,2 2l0 590贝U 入=37.34 ,i 15.8查钢结构设计规范得：屮=0.948。等效弯矩系数取：3 mx = 1.0。截面塑性发展系数数：丫 x = 1.15。n 2 X 2.06 X 105 X 4.89 X 102欧拉临界力： NEX =n 2EA/入 2 = 713.60KN37.342贝有：N 1.0 X30XN + = 205。N0.929 X4.89 X102 1.15 X5.08 X1031-

20、0.8 X713060解得荷载设计值为： N = 28.11 KN符合要求。承重工字钢验算：计算模型 不考虑工字钢的自重荷载，仅考虑外架传递荷载，简化模型如上图： 仅考虑工字钢的自重荷载，简化模型如下图：荷载计算由以上计算可知： F1 = F2= 15.46KN1.2 X24.14 X9.8工字钢自重荷载 q = = 0.284 KN/m1000b.内力计算：A点是弯矩、剪力最不利用点。 不考虑工字钢自重荷载，考虑外加传递荷载。KNMMA 架 = F1 X L1 + F2 X L2 = 15.46 X1.36 + 15.46 X0.3 =25.51 QA 架 = F1 + F2 = 15.46

21、 + 15.46 = 30.92 KW 仅考虑工字钢自重荷载。1 1MA 工 = ql2 = X 0.284 X1.42 = 0.278 KNm2 2QA 工=ql = 0.284 X.4 = 0.40 KN综合考虑。MA = MA 架+ MA 工 = 25.51+0.278= 25.79 KNmQ = QA 架 + QA 工=30.92+0.4= 31.32 KN强度验算。MA 25.79 X1026 = 139.09 N/mm2 v 6 m = 215 N/mm2WX 185.4 X103QA?SX 31.32 X 103X 106.5 X 103T30.75 N/mm2 < 6 V

22、 = 125 N/mm2IXtw 1669 X104 X6.5满足要求。d .锚固抗拔筋验算：由以上计算可知， F1 = F2= 15.46KN ，q = 0.284 KN/m ，则锚固点的抗拔力为：1.42 1.52F1 X ( 1.05+0.3 ) + F2 X 0.3 + q X-q X 2 2FB= = 16.88 KN1.5同时，此抗拔筋按锚固拉环考虑，拉应力不应大于 50N/mm2, 则抗拔筋截面积为：FB 16.98 X103Ag= = = 169.80 mm2 ,符合要求。2X50 2X50采用 25钢筋，Ag = 490.9 mm2 > 169.80 mm2 符合要求。