斜拉式懸挑腳手架的設(shè)計計

1、斜拉式懸挑腳手架的設(shè)計計算 楊一偉（山東省濟南市建筑安全生產(chǎn)監(jiān)督站）××工程位于濟南市市區(qū)，建筑面積34000平方米，地下二層，地上二十層，層高3.3米，建筑總高度66米，該工程結(jié)構(gòu)類型為框剪結(jié)構(gòu)，正在進行主體階段的全封閉施工，工程所在地基本風壓為0.35 KN/m2，地面粗糙度為C類。腳手架采用斜拉式懸挑腳手架，腳手架荷載通過立桿直接傳給懸挑梁；懸挑梁從第二層開始設(shè)置，懸挑水平鋼梁采用18號工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度1.55米，建筑物內(nèi)錨固段長度1.50米。懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結(jié)，鋼絲繩距離建筑物1.35m；腳手架每20米懸挑一次，每懸挑段滿鋪3層，可2層

2、同時施工作業(yè)；腳手架上的腳手板使用沖壓鋼腳手板。立桿采用單立管，鋼管類型為48×3.5mm；立桿縱距為1.50米，橫距為1.05米，步距為1.80米；連墻件采用2步3跨，豎向間距3.60米，水平間距4.50米；施工均布荷載為3.0kN/m2。斜拉式懸挑腳手架具體設(shè)計方案如下： 斜拉式懸挑腳手架計算過程如下：一、小橫桿的計算:（略）二、大橫桿的計算:（略）三、扣件抗滑力的計算:縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范 Rc其中Rc 扣件抗滑承載力設(shè)計值,取8.0kN；R縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；1.荷載值計算橫桿的自重標準值 P1=0.038&

3、#215;1.500=0.040kN腳手板的荷載標準值 P2=0.300×1.050×1.500/2=0.236kN活荷載標準值 Q=3.000×1.050×1.500/2=2.362kN荷載的計算值 R=1.2×0.040+1.2×0.236+1.4×2.362=3.639kN單扣件其抗滑承載力為8.0kN，所以扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求!四、腳手架荷載標準值:作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風荷載。靜荷載標準值包括以下內(nèi)容：(1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值(kN/m)；本例為0.1248，NG1 = 0.1

4、25×20.000=2.496kN(2)腳手板的自重標準值(kN/m2)；本例采用沖壓鋼腳手板，標準值為0.30NG2 = 0.300×3×1.500×(1.050+0.300)/2=0.911kN(3)欄桿與擋腳手板自重標準值(kN/m)；本例采用欄桿、沖壓鋼腳手板擋板，標準值為0.11NG3 = 0.110×1.500×3/2=0.247kN(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；標準值為0.005NG4 = 0.005×1.500×20.000=0.150kN經(jīng)計算得到，靜荷載標準值 NG = N

5、G1+NG2+NG3+NG4 = 3.805kN。活荷載為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和，內(nèi)、外立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計算得到，活荷載標準值 NQ = 3.000×2×1.500×1.050/2=4.725kN。風荷載標準值應按照以下公式計算其中 W0 基本風壓(kN/m2)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用：W0 = 0.350；Uz風荷載高度變化系數(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用：Uz = 1.450；Us風荷載體型系數(shù)：Us = 1.200經(jīng)計算得到，風荷載標準值Wk = 0.7×0.350×1.450×1.

6、200 = 0.426kN/m2?？紤]風荷載時,立桿的軸向壓力設(shè)計值計算公式： N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的立桿段彎矩 MW計算公式： MW = 0.85×1.4Wklah2/10其中 Wk 風荷載基本風壓值(kN/m2)；la 立桿的縱距 (m)；h 立桿的步距 (m)。五、立桿的穩(wěn)定性計算:不考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算公式其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計值，N=11.18kN； 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 l0/i 的結(jié)果查表得到0.19；i 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.58cm；l0 計算長度 (m),由公式 l0 = ku

7、h 確定，l0=3.12m；k 計算長度附加系數(shù)，取1.155；u 計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定，u=1.50；A 立桿凈截面面積，A=4.89cm2；W 立桿凈截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； 鋼管立桿受壓強度計算值 (N/mm2)；經(jīng)計算得到= 123.07f 鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，f = 205.00N/mm2；不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算< f,滿足要求!考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算公式其中 N 立桿的軸心壓力設(shè)計值，N=10.19kN； 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 l0/i 的結(jié)果查表得到0.19；i 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.58cm；l0 計

8、算長度 (m),由公式 l0 = kuh 確定，l0=3.12m；k 計算長度附加系數(shù)，取1.155；u 計算長度系數(shù)，由腳手架的高度確定；u = 1.50A 立桿凈截面面積，A=4.89cm2；W 立桿凈截面模量(抵抗矩)，W=5.08cm3；MW 計算立桿段由風荷載設(shè)計值產(chǎn)生的彎矩，MW； 鋼管立桿受壓強度計算值 (N/mm2)；經(jīng)計算得到= 160.68f 鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值，f = 205.00N/mm2；考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算< f,滿足要求!六、連墻件的計算:連墻件的軸向力計算值應按照下式計算：Nl = Nlw + No其中 Nlw 風荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值

9、(kN)，應按照下式計算：Nlw = 1.4 × wk × Awwk 風荷載基本風壓值，wk = 0.426kN/m2；Aw 每個連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風面積，Aw = 3.60×4.50 = 16.200m2；No 連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN)；No = 5.000經(jīng)計算得到 Nlw = 9.668kN，連墻件軸向力計算值 Nl = 14.668kN連墻件軸向力設(shè)計值 Nf = Af其中 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 l/i=30.00/1.58的結(jié)果查表得到=0.95；A = 4.89cm2；f = 205.00N/mm2。經(jīng)

10、過計算得到 Nf = 95.411kNNf>Nl，連墻件的設(shè)計計算滿足要求!連墻件采用扣件與墻體連接。經(jīng)過計算得到 Nl = 14.668kN，大于單個扣件的抗滑力8.0kN；不滿足要求!必須采用雙扣件，即連墻桿采用直角扣件與腳手架的內(nèi)外排立桿連接，連墻件桿與建筑物連接時應在建筑物的內(nèi)、外墻面各加兩只直角扣件扣牢，即可滿足要求。即：Nl = 14.668kN2Rc=16kN七、懸挑梁的受力計算:懸挑腳手架的水平鋼梁按照帶懸臂的連續(xù)梁計算。懸臂部分腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固點，A為墻支點。本工程中，腳手架排距為1050mm，內(nèi)側(cè)腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點距離墻體

11、 = 1350mm，水平支撐梁的截面慣性矩I = 1660.00cm4，截面抵抗矩W = 185.00cm3，截面積A = 30.60cm2。受腳手架集中荷載 P=1.2×3.81+1.4×4.73=11.18kN水平鋼梁自重荷載 q=1.2×30.60×0.0001×7.85×10=0.29kN/m懸挑腳手架計算簡圖經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到懸挑腳手架支撐梁剪力圖(kN)懸挑腳手架支撐梁彎矩圖(kN.m)懸挑腳手架支撐梁變形圖(mm)各支座對支撐梁的支撐反力由左至右分別為R1=13.054kN,R2=10.750kN,R3=-0.564k

12、N最大彎矩 Mmax截面應力=M/1.05W+N/A=1.742×106/(1.05×185000.0)+5.340×1000/3060.0=10.715N/mm2水平支撐梁的計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求!八、懸挑梁的整體穩(wěn)定性計算:水平鋼梁采用18號工字鋼,計算公式如下其中b均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，查表鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄B得到：b=2.00由于b大于0.6，按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄B其值用b'查表得到其值為0.918經(jīng)過計算得到強度=1.74×106/(0.918×185000.00)=10.26N/mm2；水平鋼

13、梁的穩(wěn)定性計算< f,滿足要求!九、鋼絲繩的受力計算:水平鋼梁的軸力RAH和鋼絲繩的軸力RUi按照下面計算其中RUicosi為鋼絲繩的拉力對水平桿產(chǎn)生的軸壓力。各支點的支撐力 RCi=RUisini按照以上公式計算得到鋼絲繩拉力為RU1=14.105kN十、鋼絲繩的強度計算:鋼絲繩的內(nèi)力計算：鋼絲繩的軸力RU均取最大值進行計算，為RU=14.105kN，如果上面采用鋼絲繩，鋼絲繩的容許拉力按照下式計算：其中Fg 鋼絲繩的容許拉力(kN)；Fg 鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kN)；計算中可以近似計算Fg=0.5d2，d為鋼絲繩直徑(mm)； 鋼絲繩之間的荷載不均勻系數(shù)，對6×19、6×37、6×61鋼絲繩分別取0.85、0.82和0.8；K 鋼絲繩使用安全系數(shù)。計算中Fg取14.105kN，=0.82，K=6,得到：鋼絲繩最小直徑