普通型钢悬挑脚手架计算书

'普通型钢悬挑脚手架计算书正大华府小区工程；工程建设地点:四川省邻水县；属于框剪结构；地上32层；地下1层；建筑高度：103m；标准层层高：3m；总建筑面积：110000平方米；总工期：500天。本工程由四川正大建设集团正义房地产开发有限公司投资建设，机械工业第三设计研究院设计，四川省地质工程勘察院地质勘察，重庆建永工程监理有限公司监理，江西省第二建筑工程公司组织施工；由周哲担任项目经理，周理义担任技术负责人。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》(GB50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《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18m，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0.9m，立杆的步距为1.8m；内排架距离墙长度为0.25m；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；脚手架沿墙纵向长度为18.00m；采用的钢管类型为Φ48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数1.00；连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.6m，水平间距3m，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:3层；3.风荷载参数 本工程地处四川南充市，查荷载规范基本风压为0.300kN/m2，风荷载高度变化系数μz为1.000，风荷载体型系数μs为1.128；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/m):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:8层；脚手板类别:竹串片脚手板；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16a号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.2m，建筑物内锚固段长度1.8m。与楼板连接的螺栓直径(mm):16.00；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):3.000； 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1.1m。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=0.038kN/m；脚手板的自重标准值:P2=0.35×0.9/(2+1)=0.105kN/m；活荷载标准值:Q=3×0.9/(2+1)=0.9kN/m；静荷载的设计值:q1=1.2×0.038+1.2×0.105=0.172kN/m；活荷载的设计值:q2=1.4×0.9=1.26kN/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:跨中最大弯距为M1max=0.08×0.172×1.52+0.10×1.26×1.52=0.314kN.m；支座最大弯距计算公式如下:支座最大弯距为M2max=-0.10×0.172×1.52-0.117×1.26×1.52=-0.37kN.m；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：σ=Max(0.314×106,0.37×106)/5080=72.835N/mm2；大横杆的最大弯曲应力为σ=72.835N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/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=0.143kN/m；活荷载标准值:q2=Q=0.9kN/m；最大挠度计算值为：ν=0.677×0.143×15004/(100×2.06×105×121900)+0.990×0.9×15004/(100×2.06×105×121900)=1.992mm；大横杆的最大挠度1.992mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm ，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=0.038×1.5=0.058kN；脚手板的自重标准值：P2=0.35×0.9×1.5/(2+1)=0.158kN；活荷载标准值：Q=3×0.9×1.5/(2+1)=1.350kN；集中荷载的设计值:P=1.2×(0.058+0.158)+1.4×1.35=2.148kN；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=1.2×0.038×0.92/8=0.005kN.m；集中荷载最大弯矩计算公式如下:Mpmax=2.148×0.9/3=0.644kN.m； 最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.649kN.m；最大应力计算值σ=M/W=0.649×106/5080=127.776N/mm2；小横杆的最大弯曲应力σ=127.776N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/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:νqmax=5×0.038×9004/(384×2.06×105×121900)=0.013mm；大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.158+1.35=1.565kN；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:νpmax=1565.1×900×(3×9002-4×9002/9)/(72×2.06×105×121900)=1.613mm；最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.013+1.613=1.626mm；小横杆的最大挠度为1.626mm小于小横杆的最大容许挠度900/150=6与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；大横杆的自重标准值:P1=0.038×1.5×2/2=0.058kN；小横杆的自重标准值:P2=0.038×0.9/2=0.017kN；脚手板的自重标准值:P3=0.35×0.9×1.5/2=0.236kN； 活荷载标准值:Q=3×0.9×1.5/2=2.025kN；荷载的设计值:R=1.2×(0.058+0.017+0.236)+1.4×2.025=3.208kN；R<8.00kN，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0.1248kN/mNG1=[0.1248+(1.50×2/2)×0.038/1.80]×18.00=2.822kN；(2)脚手板的自重标准值；采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2NG2=0.35×8×1.5×(0.9+0.2)/2=2.415kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/mNG3=0.15×8×1.5/2=0.9kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005kN/m2NG4=0.005×1.5×18=0.135kN；经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.272kN；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=3×0.9×1.5×3/2=6.075kN；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=0.3kN/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；Us--风荷载体型系数：取值为1.128；经计算得到，风荷载标准值 Wk=0.7×0.3×1×1.128=0.237kN/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=1.2×6.272+1.4×6.075=16.032kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×6.272+0.85×1.4×6.075=14.756kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.237×1.5×1.82/10=0.137kN.m；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5m;经过计算得到a1=arctg[3.000/(0.900+0.250)]=69.027度a2=arctg[3.000/0.250]=85.236度第1次卸荷处立杆轴向力为：P1=P2=1.5×16.032×6/18=8.016kN；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=8.016/0.934=8.585kNT2=P2/sina2=8.016/0.997=8.044kNG1=P1/tana1=8.016/2.609=3.073kNG2=P2/tana2=8.016/12.000=0.668kN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=8.585kN。钢丝绳的容许拉力按照下式计算：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)；α--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8.585kN，α=0.82，K=6，得到：选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d=(2×8.585×6.000/0.820)0.5=11.2mm。吊环强度计算公式为：σ=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]=50N/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=0.5πd2；选择吊环的最小直径要为：d=(2×[Fg]/[f]/π)0.5=（2×8.585×103/50/3.142）0.5=11mm。第1次卸荷钢丝绳最小直径为11.2mm，必须拉紧至8.585kN，吊环直径为11mm。根据各次卸荷高度得： 第2次卸荷钢丝绳最小直径为10.2mm，必须拉紧至7.154kN，吊环直径为10mm。七、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=16.032×7/18=6.235kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.58cm；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：μ=1.5；计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：l0=3.118m；长细比Lo/i=197；轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：φ=0.186；立杆净截面面积：A=4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=5.08cm3；钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；σ=6235/(0.186×489)=68.547N/mm2；立杆稳定性计算σ=68.547N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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=14.756×7/18=5.738kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.58cm；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：μ=1.5；计算长度,由公式l0=kuh确定：l0=3.118m；长细比:L0/i=197； 轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：φ=0.186立杆净截面面积：A=4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=5.08cm3；钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；σ=5738.495/(0.186×489)+136997.179/5080=90.06N/mm2；立杆稳定性计算σ=90.06N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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风荷载标准值Wk=0.237kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2；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=5.000kN；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×Wk×Aw=3.582kN；连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.582kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf=φ·A·[f]其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；由长细比l/i=250/15.8的结果查表得到φ=0.958，l为内排架距离墙的长度；又：A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.958×4.89×10-4×205×103=96.035kN；Nl=8.582Ru＝8.198KN。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=8.198kN钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为其中[f]为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f]=50N/mm2；所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(8198×4/3.142×50)1/2=15mm；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R=0.041kN；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=[41.07×4/(3.142×50×2)]1/2=0.723mm；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以上锚固长度。2.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：锚固深度计算公式: 其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=0.041kN；d--楼板螺栓的直径，d=16mm；[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.43N/mm2；[f]--钢材强度设计值,取215N/mm2；h--楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于41.07/(3.142×16×1.43)=0.571mm。螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×3.14×162×215×10-3=43.21kN螺栓的轴向拉力N=0.041kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=43.206kN，满足要求！3.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:其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N=5.435kN；d--楼板螺栓的直径，d=16mm；b--楼板内的螺栓锚板边长，b=5×d=80mm；fcc--混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=14.3N/mm2；经过计算得到公式右边等于88.64kN，大于锚固力N=5.43kN，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--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=13；H--搭设高度(m)H=18；h--步距(m)h=1.8；la--立杆纵距(m)la=1.5；lb--立杆横距(m)lb=0.9；长杆总长度(m)L=1.1×18.00×(13+1.50×13/1.80-2×1.50/1.80)=438.90；小横杆数(根)N1=1.1×(18.00/1.80×1/2+1.5)×13=93；直角扣件数(个)N2=2.2×(18.00/1.80+1.5)×13=329；对接扣件数(个)N3=438.90/6.00=74；旋转扣件数(个)N4=0.3×438.90/6.00=22；脚手板面积(m2)S=1.6×(13-2)×1.50/0.90=29.33。根据以上公式计算得长杆总长438.9m；小横杆93根；直角扣件329个；对接扣件74个；旋转扣件22个；脚手板29.333m2。'