悬挑脚手架计算书.pdf

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482.8 ；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阳，基本风压0.4 kN/m2；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 2.3 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 :P1=0.031 kN/m ；脚手板的自重标准值 :P2=0.051.05/(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 : q1=1.20.031+1.2 0.018=0.058 kN/m ；活荷载的设计值 : q2=1.40.7=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 = 0.08q1l2 + 0.10q2l2跨中最大弯距为 M1max=0.080.0581.52+0.100.98 1.52 =0.231 kN m ；支座最大弯距计算公式如下: M2max = -0.10q1l2 - 0.117q2l2支座最大弯距为 M2max= -0.10 0.0581.52-0.117 0.98 1.52 =-0.271 kNm ；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： =Max(0.231 106,0.271 106)/4250=63.765 N/mm2；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/mm2，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 = (0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI 其中：静荷载标准值 : q1= P1+P2=0.031+0.018=0.049 kN/m ；活荷载标准值 : q2= Q =0.7 kN/m ；最大挠度计算值为： = 0.677 0.049 15004/(100 2.06 105 101900)+0.990 0.7 15004/(100 2.06 105 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！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=0.051.05 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；小横杆计算简图2. 强度验算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 = ql2/8 Mqmax = 1.2 0.031 1.052/8 = 0.005 kNm ；集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax = Pl/3 Mpmax = 1.558 1.05/3 = 0.545 kNm ；最大弯矩 M = Mqmax + Mpmax = 0.55 kNm ；最大应力计算值 = M / W = 0.55106/4250=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: qmax = 5ql4/384EI qmax=5 0.031 10504/(384 2.06 105 101900) = 0.024 mm ；大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + 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: pmax = Pl(3l2 - 4l2/9)/72EI pmax = 1123.051050 (3 10502-4 10502/9 ) /(722.06 105 101900) = 2.198 mm；最大挠度和 = qmax+ pmax = 0.024+2.198 = 2.222 mm ；小横杆的最大挠度为 2.222 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050/150=7 与10 mm, 满足要求！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 - 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 : P1 = 0.031 1.5 2/2=0.047 kN ；小横杆的自重标准值 : P2 = 0.031 1.05/2=0.016 kN ；脚手板的自重标准值 : P3 = 0.05 1.051.5/2=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)+1.41.575=2.328 kN ；R 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/m NG1 = 0.1248+(1.502/2) 0.031/1.8016.00 = 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 NG2= 0.05 51.5 (1.05+0.2)/2 = 0.244 kN；(3) 栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m NG3 = 0.15 51.5/2 = 0.562 kN；(4) 吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.27 kN/m2 NG4 = 0.27 1.5 16 = 6.48 kN ；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+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 NQ = 2 1.05 1.5 2/2 = 3.15 kN；考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值为 N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 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=1.2NG+1.4NQ=1.29.699+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。第1 次卸荷净高度为 6m; 第2 次卸荷净高度为 3m; 经过计算得到a1=arctg3.000/(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 = P2 = 1.5 15.3876/16 =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 = P1/sina1 = 8.655/0.918 = 9.433 kN T2 = P2/sina2 = 8.655/0.997 = 8.685 kN G1 = P1/tana1 = 8.655/2.308 = 3.751 kN G2 = P2/tana2 = 8.655/12.000 = 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= T1 =9.433 kN 。钢丝绳的容许拉力按照下式计算：Fg=aFg/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 Fg 取 9.433kN ，=0.82 ，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 = 15.2 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 =（29.433 103/50/3.142 ）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 10.7 mm ， 必须拉紧至 4.717 kN， 吊环直径为 8.0 mm 。七、立杆的稳定性计算风荷载标准值按照以下公式计算Wk=0.7zs0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: Wk = 0.7 0.4 0.740.214 = 0.044 kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW为: Mw = 0.85 1.4WkLah2/10 = 0.85 1.4 0.0441.5 1.82/10 = 0.026 kNm ；考虑风荷载时 , 立杆的稳定性计算公式 = N/(A) + MW/W 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(JGJ130-2001) 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 l0 = kuh 确定： l0 = 3.118 m ；长细比 : L0/i = 195 ；轴心受压立杆的稳定系数 , 由长细比 lo/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 cm3；钢管立杆抗压强度设计值：f =205 N/mm2；考虑风荷载时 = 6731.97/(0.189398)+25644.058/4250 = 95.529 N/mm2；立杆稳定性计算 = 95.529 N/mm2小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！不考虑风荷载时 = 7021.376/(0.189398)=93.342 N/mm2；立杆稳定性计算 = 93.342 N/mm2小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/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 = Nlw + N0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 zs0=0.7 0.92 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 m2；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), N0= 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 WkAw = 0.834 kN ；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 5.834 kN ；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = Af其中 - 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/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.958 3.98 10-4205103= 78.163 kN；Nl = 5.834 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=(95384/(3.142 502) 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 (b2-d2/4)fcc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=5d=100mm ； fcc - 混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=14.3N/mm2；(b2- d2/4)fcc=(1002-3.142 202/4) 14.3/1000=138.508kNN=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 !