普通型钢悬挑脚手架施工方案.doc
,脚手架方案长江国际花园二期C块工程由无锡民申房地产开发有限公司投资，江苏江中集团有限公司承建，总建筑面积81208.5平方米，地下部分为一个联体全地下室，面积约12489.2平方米，地上由4个单体组成， 24号楼5层， 7号楼32层，高层框剪结构，多层框架结构。本工程2#西立面，3#南立面、西立面，4#南立面，7#采用普通型钢悬挑脚手架；其余部分采用落地脚手架。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)、建筑施工手册（第四版）（中国建筑工业出版社出版）、建筑施工安全检查标准（JGJ59）等规范编制。普通型钢悬挑脚手架计算书一、参数信息:1.脚手架参数双排脚手架搭设高度为 21 米，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5米，立杆的横距为1.05米，立杆的步距为1.8 米；内排架距离墙长度为0.15米；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483.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数 0.80；连墙件布置取两步跨，竖向间距 3.6 米，水平间距3 米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件连接；水平钢梁采用14号工字钢，拉环选用HPB235直径14mm圆钢，2.活荷载参数施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；同时施工层数:2 层；3.风荷载参数本工程地处江苏省无锡，查荷载规范基本风压为0.450，风荷载高度变化系数z为1.0，风荷载体型系数s为0.8676；计算中考虑风荷载作用；4.静荷载参数每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m2):0.1248；脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；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):0.005；脚手板铺设层数:6 层；脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、竹笆片脚手板挡板；5.水平悬挑支撑梁悬挑水平钢梁采用14号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.3米，建筑物内锚固段长度 2.2 米。与楼板连接的螺栓直径(mm):16.00；楼板混凝土标号:C35、C30、C25； 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=0.038 kN/m ；脚手板的自重标准值:P2=0.351.05/(2+1)=0.123 kN/m ；活荷载标准值: Q=31.05/(2+1)=1.05 kN/m；静荷载的设计值: q1=1.20.038+1.20.123=0.193 kN/m；活荷载的设计值: q2=1.41.05=1.47 kN/m；2.强度验算跨中最大弯距计算公式如下: 跨中最大弯距为M1max=0.080.1931.52+0.101.471.52 =0.369 kN.m；支座最大弯距计算公式如下: 支座最大弯距为 M2max= -0.100.1931.52-0.1171.471.52 =-0.430 kN.m；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：=Max(0.369106,0.430106)/5080=84.65 N/mm2；大横杆的最大弯曲应力为 = 84.65N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 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： 其中： 静荷载标准值: q1= P1+P2=0.038+0.105=0.161 kN/m； 活荷载标准值: q2= Q =1.05 kN/m；最大挠度计算值为：V= 0.6770.16115004/(1002.06105121900)+0.9901.0515004/(1002.06105121900) = 2.32 mm；大横杆的最大挠度 2.32 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= 0.0381.5 = 0.058 kN；脚手板的自重标准值：P2=0.351.051.5/(2+1)=0.184 kN；活荷载标准值：Q=31.051.5/(2+1) =1.575 kN；集中荷载的设计值: P=1.2(0.058+0.184)+1.4 1.575 = 2.495 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 = 1.20.0381.052/8 = 0.006 kN.m；集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax = 2.4951.05/3 = 0.873 kN.m ；最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.879 kN.m；最大应力计算值 = M / W = 0.879106/5080=173.031 N/mm2 ；小横杆的最大弯曲应力 =173.031 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 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: Vqmax=50.03810504/(3842.06105121900) = 0.024 mm ；大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.184+1.575 = 1.817 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: Vpmax = 1790.11050(310502-410502/9 ) /(722.06105 121900) = 2.929 mm；最大挠度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.024+2.973 = 2.997 mm；小横杆的最大挠度为 2.997 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:按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。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(规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取6.40 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 = 0.0381.52/2=0.058 kN；小横杆的自重标准值: P2 = 0.0381.05/2=0.02 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.351.051.5/2=0.275 kN；活荷载标准值: Q = 31.051.5 /2 = 2.362 kN；荷载的设计值: R=1.2(0.058+0.02+0.275)+1.42.362=3.730 kN；R < 6.40 kN，单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(kN)，为0.1248 NG1 = 0.1248+(1.502/2)0.038/1.8021.00 = 3.293；(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹笆片脚手板，标准值为0.35 NG2= 0.361.5(1.05+0.1)/2 = 1.811 kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15 NG3 = 0.1561.5/2 = 0.675 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.0051.521 = 0.158 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.937 kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外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= 31.051.52/2 = 4.725 kN；风荷载标准值按照以下公式计算 其中 Wo - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用： Wo = 0.45 kN/m2； Uz - 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： Uz= 1.0 ； Us - 风荷载体型系数：取值为0.8676；经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7 0.4510.8676 = 0.273 kN/m2；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.25.937+ 1.44.725= 13.739 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 = 1.25.937+ 0.851.44.725= 12.747 kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为 Mw = 0.85 1.4WkLah2/10 =0.850 1.40.2731.5 1.82/10 = 0.158 kN.m； 六、立杆的稳定性计算: 不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： 立杆的轴向压力设计值 ：N = 13.739 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；计算长度附加系数参照扣件式规范表5.3.3得 ：k = 1.155 ；当验算杆件长细比时，取块1.0；计算长度系数参照扣件式规范表5.3.3得 ： = 1.5 ；计算长度 ,由公式 lo = kh 确定 ：l0 = 3.118 m；长细比 Lo/i = 197 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：= 0.186 ；立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/mm2； = 13739/(0.186489)=151.05 N/mm2；立杆稳定性计算 = 151.05 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值 ：N = 12.747 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；计算长度附加系数参照扣件式规范表5.3.3得 ： k = 1.155 ；计算长度系数参照扣件式规范表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 = 197 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.186立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/mm2； = 12747 /(0.186489)+158000/5080 = 175.9 N/mm2；立杆稳定性计算 = 175.9N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！ 七、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风荷载标准值 Wk = 0.273 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.2 m2；按规范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 = 1.4WkAw = 6.19 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 11.19kN；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 l0/i = 150/15.8的结果查表得到 =0.976，l为内排架距离墙的长度；又： A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.9764.8910-4205103 = 97.839 kN；Nl = 11.19 kN < Nf = 97.839 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 = 11.19 kN小于双扣件的抗滑力 12.8 kN，满足要求！ 连墙件扣件连接示意图 八、悬挑梁的受力计算:悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。悬臂部分受脚手架荷载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150mm，水平支撑梁的截面惯性矩I = 712cm4，截面抵抗矩W = 102 cm3，截面积A = 21.5cm2。受脚手架集中荷载 P=1.25.937 +1.44.725 = 13.70 kN；水平钢梁自重荷载 q=1.218.510.000178.5 = 0.174 kN/m； 悬挑脚手架示意图 悬挑脚手架计算简图经过连续梁的计算得到支座A剪力与弯矩最大最大弯矩 Mmax= -1.35P-q1.32 =-18.495-0.294=-18.789kN.m； 最大剪力Vmax=-2P-1.3q=-213.7-1.30.174=27.626 kN型钢支撑架的抗弯强度： =Mmax/W=18.789106/102000=184.21 N/mm2215 N/mm2型钢支撑架的抗剪强度：=VmaxS/(Itw)=27626/(1205.5) =41.8 N/mm2125 N/mm2（2+32）1/2=197.931.1235=258.5 N/mm2满足要求！ 九、悬挑梁的整体稳定性计算: 水平钢梁采用14号工字钢,计算公式如下 其中b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表得按照下式计算： b =2由于b大于0.6，查钢结构设计规范(GB50017-2003)附表B，得到 b=1.07-0.282/b= 0.929。经过计算得到最大应力 = 18789103 /( 0.929102000 )= 198.3 N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 = 198.3N/mm2 小于 f = 215 N/mm2 ,满足要求!十二、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钢筋拉环，拉环强度计算如下：水平钢梁与楼板压点的拉环受力 RB=0.61313.7-0.258=8.14 kN； 水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为: 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条f = 50N/mm2；所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=81404/(3.142502)1/2 =10.2 mm；选用直径14mm拉环，拉环埋入砼内420mm,与板钢筋焊接水平钢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。十三、 拆除拆除前必须完成以下准备工作：(1) 全面检查脚手架的扣件连接、连墙件、支撑体系等是否符合安全要求； (2) 根据检查结果，补充完善施工组织设计中的拆除顺序，经主管部门批准后方可实施； (3) 拆除安全技术措施，应由项目经理逐级进行技术交底； (4) 清除脚手架上杂物及地面障碍物。10.2 拆除应符合以下要求： (1) 拆除顺序应逐层由上而下进行，严禁上下同时作业； (2) 所有连墙件应随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙件加固； (3) 当脚手架采取分段、分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端，先固定加强，然后方可拆除。
