悬挑脚手架施工方案计算书.doc

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1、悬挑脚手架施工方案计算书银川市日用品商业综合楼工程； 工程建设地点:；属于结构； 地上13层； 地下1层；建筑高度：42m；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；由叶卫兰担任项目经理，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

2、手架参数双排脚手架搭设高度为 15 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1.5 m；内排架距离墙长度为0.30 m；小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；脚手架沿墙纵向长度为 87.00 m；采用的钢管类型为 483.5； 横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3 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):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浙江杭州市，基本风压0.45 kN/m2；风荷载高度变化系数z

3、，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):0.1248；脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；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:4 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16a号槽钢，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:C35；6.拉绳与支杆参数钢丝绳安全系数为:

4、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、小横杆的计算:小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；脚手板的荷载标准值: P2= 0.31.5/3=0.15 kN/m ；活荷载标准值: Q=31.5/3=1.5 kN/m；荷载的计算值: q=1.20.038+1.20.15+1.41.5 = 2.326 kN/m； 小横杆计算简图2.强度计算最大弯矩考虑为

5、简支梁均布荷载作用下的弯矩，计算公式如下: Mqmax = ql2/8最大弯矩 Mqmax =2.3261.052/8 = 0.321 kNm；最大应力计算值 = Mqmax/W =63.103 N/mm2；小横杆的最大弯曲应力 =63.103 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 f=205 N/mm2，满足要求！3.挠度计算:最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度荷载标准值q=0.038+0.15+1.5 = 1.688 kN/m ； qmax = 5ql4/384EI最大挠度 = 5.01.68810504/(3842.06105121900)=1.064 mm；小横杆的最大挠度

6、1.064 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 1050 / 150=7 与10 mm，满足要求！ 三、大横杆的计算:大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。1.荷载值计算小横杆的自重标准值: P1= 0.0381.05=0.04 kN；脚手板的荷载标准值: P2= 0.31.051.5/3=0.158 kN；活荷载标准值: Q= 31.051.5/3=1.575 kN；荷载的设计值: P=(1.20.04+1.20.158+1.41.575)/2=1.221 kN； 大横杆计算简图2.强度验算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。 M

7、max = 0.08ql2均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.080.0381.51.5=0.007 kNm； 集中荷载最大弯矩计算公式如下: Mpmax = 0.267Pl集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.2671.2211.5= 0.489 kNm；M = M1max + M2max = 0.007+0.489=0.496 kNm最大应力计算值 = 0.496106/5080=97.638 N/mm2；大横杆的最大应力计算值 = 97.638 N/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大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计

8、值最不利分配的挠度和,单位:mm；均布荷载最大挠度计算公式如下: max = 0.677ql4/100EI大横杆自重均布荷载引起的最大挠度： max= 0.6770.03815004 /(1002.06105121900) = 0.052 mm；集中荷载最大挠度计算公式如下: pmax = 1.883Pl3/100EI集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：小横杆传递荷载 P=（0.04+0.158+1.575）/2=0.886kN = 1.8830.88615003/ ( 100 2.06105121900) = 2.243 mm；最大挠度和：= max + pmax = 0.052+2.2

9、43=2.296 mm；大横杆的最大挠度 2.296 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500 / 150=10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，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。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8.00 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；小横杆的自重标准值: P1 = 0.0381.052/2=0.04 kN；大横杆的自重标准值: P

10、2 = 0.0381.5=0.058 kN；脚手板的自重标准值: P3 = 0.31.051.5/2=0.236 kN；活荷载标准值: Q = 31.051.5 /2 = 2.362 kN；荷载的设计值: R=1.2(0.04+0.058+0.236)+1.42.362=3.709 kN；R 8.00 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，为0.1394kN/m NG1 = 0.1394+(1.052/2)0.038/1.5015.00 = 2.494k

11、N；(2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.341.5(1.05+0.3)/2 = 1.215 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 = 0.1541.5/2 = 0.45 kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2 NG4 = 0.0051.515 = 0.112 kN；经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.272 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

12、= 31.051.52/2 = 4.725 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 = 1.24.272+ 0.851.44.725= 10.749 kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N=1.2NG+1.4NQ=1.24.272+1.44.725=11.741kN；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2m; 经过计算得到a1=arctg3.000/(1

13、.050+0.300)=65.772度a2=arctg3.000/0.300=84.289度第1次卸荷处立杆轴向力为：P1 = P2 = 1.510.7496/15 =6.449 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 = 6.449/0.912 = 7.072 kNT2 = P2/sina2 = 6.449/0.995 = 6.481 kNG1 = P1/tana1 = 6.449/2.222 = 2.902 kNG2 = P2/tana2 = 6.449/10.000 = 0.645 kN其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。卸荷钢丝

14、绳的最大轴向拉力为Fg= T1 =7.072 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 7.072kN，=0.82，K=6，得到：选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d =(27.0726.000/0.820)0.5 = 10.2 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

15、 - 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=0.5d2；选择吊环的最小直径要为：d =(2Fg/f/)0.5 =（27.072103/50/3.142）0.5 = 9.5 mm。第1次卸荷钢丝绳最小直径为 10.2 mm，必须拉紧至 7.072 kN，吊环直径为 10.0 mm。根据各次卸荷高度得：第2次卸荷钢丝绳最小直径为 5.9 mm，必须拉紧至 2.357 kN，吊环直径为 6.0 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

16、定采用：0 = 0.45 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 0.450.740.214 = 0.05 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 1.40.051.51.52/10 = 0.02 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 = 10.7497/15 =5.016 kN；不考虑风

17、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 = N= 11.741kN；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 = 2.599 m；长细比: L0/i = 164 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.262立杆净截面面积 ： A = 4

18、.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；考虑风荷载时 = 5016.102/(0.262489)+20034.421/5080 = 43.096 N/mm2；立杆稳定性计算 = 43.096 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 = 11741.04/(0.262489)=91.642 N/mm2；立杆稳定性计算 = 91.642 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

19、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，s0.214，00.45，Wk = 0.7zs0=0.7 0.920.2140.45 = 0.062 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 9 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 = 1.4WkAw = 0.781 kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 5.781 kN；连墙件承载力

20、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 = 300/15.8的结果查表得到 =0.949，l为内排架距离墙的长度； A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.9494.8910-4205103 = 95.133 kN；Nl = 5.781 Ru7.93KN。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=7.93kN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

21、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=(79304/(3.142502) 1/2 =10mm；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 = 4.197kN； d - 楼板螺栓的

22、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=16.7N/mm2；(b2-d2/4)fcc=(1002-3.142202/4)16.7/1000=161.754kNN=4.197kN经过计算得到公式右边等于161.75 kN，大于锚固力 N=4.20 kN ，楼板混凝土局部承压计算满足要求!十四、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： L = 1.1H(n(1+Hs/H)+la/hn-2

23、la/h)+ (H/h)-1取整c/la取整(m+2)lb N1 = 1.1(H/2h + 1)n + 1.1(H/h)-1)m N2 = 2.2(H/h + 1)n(1+Hs/H) + (c/la+1)(m+2)K2.2 N3 = L/li N4 = 0.3L/li S = 1.1(n-2)lalbL - 长杆总长度(m)； N1 - 小横杆数(根)； N2 - 直角扣件数(个)； N3 - 对接扣件数(个)； N4 - 旋转扣件数(个)； S - 脚手板面积(m2)； n - 立杆总数(根) n=118； H - 搭设高度(m) H=15； h - 步距(m) h=1.5； la - 立杆

24、纵距(m) la=1.5； li - 长杆平均长度； m - 大/小横杆搭设根数； K - 脚手板铺设层数； c - 脚手架搭设总长度； lb - 立杆横距(m) lb=1.05； Hs - 双立杆计算高度； 长杆总长度(m) L =1.1 15.00 (118(1+0.00/15.00) + 1.50 118/1.50 - 2 1.50/1.50)+(15.00/1.50-1) (87.00/ 1.50)(2+2) 1.05=6053.40；小横杆数(根) N1 =1.1 (15.00 /1.50 1/2 + 1) 118 + 1.1(15.00/1.50-1) 2 = 799；直角扣件数(个) N2 =2.2 (15.00 / 1.50 + 1) 118(1+0.00/15.00) + (87.00/1.50+1) (2+2) 4 2.2 = 4933；对接扣件数(个) N3 =6053.40 / 6.00 = 1009；旋转扣件数(个) N4 =0.3 6053.40 / 6.00 = 303；脚手板面积(m2) S = 1.1 ( 118-2) 1.50 1.05=200.97。根据以上公式计算得长杆总长6053.4m；小横杆799根；直角扣件4933个；对接扣件1009个；旋转扣件303个；脚手板200.97m2。