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启东取生业凯旋华府6楼外脚手架施工方案

九、悬臂式脚手架计算书

（一）、脚手架技术参数:

双排脚手架搭设高度为18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米，立杆的步距为1.8米；

通道填海及地基处理工程施工方案内排架距离墙长度为0.30米；

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120米；

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0.80；

连墙件布置取两步三跨，竖向间距3.6米，水平间距4.95米，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件连接；

施工均布荷载(kN/m2):2.000；脚手架用途:装修脚手架；

本工程地处启东市，查荷载规范基本风压为0.350，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.645；

计算中考虑风荷载作用；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m2):0.1292；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；

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:竹串片脚手板；栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.35米，建筑物内锚固段长度2.65米。与楼板连接的锚环直径(mm):18.00；楼板混凝土强度等级:C30；

（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。

小横杆的自重标准值:P1=0.038kN/m；

脚手板的荷载标准值:P2=0.35×1.65/3=0.192kN/m；

活荷载标准值:Q=2×1.65/3=1.1kN/m；

荷载的计算值:q=1.2×0.038+1.2×0.192+1.4×1.1=1.817kN/m；

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

最大弯矩Mqmax=1.817×12/8=0.227kN.m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=44.712N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=44.712N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

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+0.192+1.1=1.331kN/m；

最大挠度V=5.0×1.331×10004/(384×2.06×105×121900)=0.69mm；

小横杆的最大挠度0.69mm小于小横杆的最大容许挠度1000/150=6.667与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，小横杆在大横杆的上面。

小横杆的自重标准值:P1=0.038×1=0.038kN；

脚手板的荷载标准值:P2=0.35×1×1.65/3=0.192kN；

活荷载标准值:Q=2×1×1.65/3=1.1kN；

荷载的设计值:P=(1.2×0.038+1.2×0.192+1.4×1.1)/2=0.909kN；

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。

均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.65×1.65=0.008kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.909×1.65=0.4kN.m；

M=M1max+M2max=0.008+0.4=0.409kN.m

最大应力计算值σ=0.409×106/5080=80.437N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=80.437N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

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:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

Vmax=0.677×0.038×16504/(100×2.06×105×121900)=0.077mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

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=（0.038+0.192+1.1）/2=0.665kN

V=1.883×0.665×16503/(100×2.06×105×121900)=2.242mm；

最大挠度和：V=Vmax+Vpmax=0.077+2.242=2.318mm；

大横杆的最大挠度2.318mm小于大横杆的最大容许挠度1650/150=11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):

小横杆的自重标准值:P1=0.038×1×2/2=0.038kN；

大横杆的自重标准值:P2=0.038×1.65=0.063kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.35×1×1.65/2=0.289kN；

活荷载标准值:Q=2×1×1.65/2=1.65kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.038+0.063+0.289)+1.4×1.65=2.779kN；

R<6.40kN，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0.1292

NG1=[0.1292+(1.00×2/2)×0.038/1.80]×20.00=3.011；

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹串片脚手板，标准值为0.35

NG2=0.35×6×1.65×(1+0.3)/2=2.252kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14

NG3=0.14×6×1.65/2=0.693kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005

NG4=0.005×1.65×20=0.165kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.121kN；

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=2×1×1.65×2/2=3.3kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo=0.35kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.35×0.74×0.645=0.12kN/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=1.2×6.121+1.4×3.3=11.965kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×6.121+0.85×1.4×3.3=11.272kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.12×1.65×

1.82/10=0.076kN.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=11.965kN；

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=11965/(0.186×489)=131.551N/mm2；

立杆稳定性计算σ=131.551N/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=11.272kN；

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=11272.1/(0.186×489)+63765.629/5080=136.484N/mm2；

立杆稳定性计算σ=136.484N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/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：

风荷载标准值Wk=0.1kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=17.82m2；

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=2.501kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=7.501kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

Nl=7.501

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=7.501小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

（八）、悬挑梁的受力计算:

悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算

悬出端C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。

其中k=m/l,kl=ml/l,k2=m2/l。

本方案算例中，m=1.35m，l=2.65m，m1=0.3m，m2=1.3m；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面模量(抵抗矩)W=141cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载P=6.121+3.3=9.421kN；

k=1.35/2.65=0.509

k1=0.3/2.65=0.113

k2=1.3/2.65=0.491

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=24.872kN

最大弯矩MA=15.26kN.m

最大应力σ=15260168.123/(1.05×141000)=103.074N/mm2

水平支撑梁的最大应力计算值103.074N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求!

受脚手架作用集中计算荷载N=6.121+3.3=9.421kN

水平钢梁自重计算荷载q=0.003×78.5=0.205kN/m

最大挠度Vmax=9.046mm

工字钢的挠度符合安全要求。

（九）、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用16号工字钢,计算公式如下

φb=570×9.9×88×235/(2600×160×235)=1.19

重庆龙湖花园园林绿化工程施工组织设计经过计算得到最大应力σ=15.26×106/(0.834×141000)=129.807N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=129.807小于[f]=215N/mm2,满足要求!（十）、锚固段与楼板连接的计算:

1.水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=5.487kN；

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=[5487.081×4/(3.142×50×2)]1/2=8.358mm唐山某住宅小区电气施工组织设计，所以锚环采用Ø18钢筋满足要求。