北京框剪结构大剧院悬挑脚手架施工方案（长城杯）

'附件：悬挑式扣件钢管脚手架计算书计算依据：依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001(2006年版)）编制。一、参数信息:1.脚手架参数计算的脚手架为双排脚手架，横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭设高度为16.8米，立杆采用单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.75米，立杆的步距1.50米。内排架距离墙长度为0.40米。小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根。采用的钢管类型为Φ48×3.0。连墙件采用2步2跨，竖向间距3.00米，水平间距3.00米,采用扣件连接。2.荷载参数施工均布荷载为3.0kN/m2，脚手板自重标准值0.35kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设3层。脚手架用途:混凝土、砌筑结构脚手架。悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.30米，建筑物内锚固段长度2.75米。悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，没有钢丝绳或支杆与建筑物拉结。 立面图 剖面图二、小横杆的计算:小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。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。考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置(验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载)。1.均布荷载值计算小横杆的自重标准值P1=0.034kN/m脚手板的荷载标准值P2=0.350×1.500/2=0.262kN/m 活荷载标准值Q=3.000×1.500/2=2.250kN/m荷载的计算值q=1.2×0.034+1.2×0.262+1.4×2.250=3.506kN/m小横杆计算简图2.抗弯强度计算最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩计算公式如下:M=3.506×0.752/8=0.247kN.mσ=M/W=0.247×106/4490.0=54.90N/mm2小横杆的计算强度≤205N/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计算公式如下:荷载标准值q=0.03+2.25+0.26=2.55kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度V=5.0×2.55×750.04/(384×2.06×105×.0)=0.47mm小横杆的最大挠度小于750.0/150与规范规定10mm,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。用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。1.荷载值计算小横杆的自重标准值P1=0.034×0.750=0.026kN脚手板的荷载标准值P2=0.350×0.750×1.500/2=0.197kN 活荷载标准值Q=3.000×0.750×1.500/2=1.688kN荷载的计算值P=(1.2×0.026+1.2×0.197+1.4×1.688)/2=1.315kN大横杆计算简图2.抗弯强度计算最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下:集中荷载最大弯矩计算公式如下:M=0.08×(1.2×0.034)×1.5002+0.175×1.315×1.500=0.353kN.mσ=0.353×106/4490.0=78.511N/mm2大横杆的计算强度≤205N/mm2,满足要求!3.挠度计算最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下:集中荷载最大挠度计算公式如下:大横杆自重均布荷载引起的最大挠度V1=0.677×0.034×1500.004/(100×2.060×105×.000)=0.05mm集中荷载标准值P=(0.026+0.197+1.688)/2=0.955kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V2=1.146×955.013×1500.003/(100×2.060×105×.000)=1.66mm 最大挠度和V=V1+V2=1.715mm大横杆的最大挠度小于1500.0/150与规范规定10mm,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1.00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(规范5.2.5):R≤Rc(规范JGJ130-2011公式5.2.5)其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN。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=0.034×0.750×2/2=0.026kN大横杆的自重标准值P2=0.034×1.500=0.051kN脚手板的荷载标准值P3=0.350×0.750×1.500/2=0.197kN活荷载标准值Q=3.000×0.750×1.500/2=1.688kN荷载的计算值R=1.2×0.026+1.2×0.051+1.2×0.197+1.4×1.688=2.691kN单扣件抗滑承载力的设计计算R≤8.00满足要求!五、脚手架荷载标准值: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)脚手架自重标准值产生的轴向力每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)gk:查规范本例为0.1444NG1=0.1444×16.800=2.426kN(2)脚手板自重标准值产生的轴向力脚手板的自重标准值(kN/m2):本例采用木脚手板，标准值为0.35NG2=0.350×3×1.500×(0.750+0.400)/2=0.906kN(3)栏杆与挡脚手板自重标准值产生的轴向力 栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m):本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.16NG3=0.160×1.500×3/2=0.360kN(4)吊挂的安全设施，安全网自重标准值产生的轴向力吊挂的安全设施荷载，包括安全网自重标准值(kN/m2):0.010NG4=0.010×1.500×16.800=0.252kN经计算得到，静荷载标准值构配件自重：NG2K=NG2+NG3+NG4=1.518kN。NG2KL=NG2+NG3+NG4L=1.266kN。钢管结构自重与构配件自重：NG=NG1+NG2k=3.944kN。(5)施工荷载标准值产生的轴向力施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000NQ=3.000×2×1.500×0.750/2=3.38kN(6)风荷载标准值产生的轴向力风荷载标准值:（参考规范JGJ130-2011公式4.2.5）其中W0——基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》的规定采用：W0=0.450<1>可按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附表D.4取重现期10年确定，根据本工程工况，取修正系数为1<2>脚手架使用期较短，一般为2~5年，遇到强劲风的概率相对要小得多；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：脚手架底部Uz=0.740,风荷载虽然在脚手架顶部达到最大，但此处脚手架结构所产生的轴压力却最小；而在5m（底部）处风荷载虽然最小，但脚手架自重产生的轴压力接近最大，综合计算值也最大，根据以上分析，立杆稳定性验算时风压高度变化系数的取值应选脚手架底部。Us——风荷载体型系数：Us=1.1310经计算得到，脚手架底部风荷载标准值Wk=1×0.740×1.1310×0.450=0.377kN/m2。考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值 （参考规范JGJ130-2011公式5.2.7-2）N=1.2NG+0.9×1.4NQ=8.992kN不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值（参考规范JGJ130-2011公式5.2.7-1）N=1.2NG+1.4NQ=9.465kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW（参考规范JGJ130-2011公式5.2.9）MW=0.9×1.4Wklah2/10其中Wk——风荷载基本风压标准值(kN/m2)；la——立杆的纵距(m)；h——立杆的步距(m)。经计算得,底部立杆段弯矩Mw=0.9×1.4×0.377×1.50×1.502/10=0.160kN/m六、立杆的稳定性计算:卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算（参考规范JGJ130-2011公式5.2.6-1）其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.077kN；i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；u——计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，u=1.50；h——立杆步距，h=1.50；λ——计算长细比,由k=1时,λ=kuh/i=141；λ≤[λ]=210,满足要求!k——计算长度附加系数，取1.155；l0——计算长度(m),由公式l0=kuh确定，l0=2.60m；Φ——轴心受压立杆的稳定系数,由k=1.155时,λ=kuh/i=162的结果查表得到0.268；A——立杆净截面面积，A=4.24cm2；W——立杆净截面模量(抵抗矩),W=4.49cm3； f——钢管立杆抗压强度设计值，f=205.00N/mm2；σ——钢管立杆受压强度计算值(N/mm2)；经计算得到σ=9077.000/(0.268×424.000)=79.81N/mm2不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算σ