23日18層樓懸挑7層高度工字鋼懸挑腳手架計算方案

1、鴻山街道鴻運苑農民居房小區(qū)六期一區(qū)標段21#、22#、23#、29#、30#安置房工程普通工字鋼懸挑腳手架方案編制人 秦愛華 職務（稱） 現(xiàn)場技術總負責（工程師）審核人 顧錦亮 職務（稱） 技術總負責（工程師） 批準人 陳烯華 職務（稱） 總工程師 批準部門（章） 江蘇建鳴建設工程有限公司 編 制 日 期 2010年5月21日 普通工字鋼懸挑腳手架計算書一、工程概況1、鴻運苑小區(qū)六期21#、22#、23#、29#、30#安置房工程；22#房屬于剪力墻結構;地上18層;地下1層；建筑高度：52.20m；標準層層高：2.90m ；總建筑面積：33159.78平方米；施工單位：江蘇建鳴建設工程有限公

2、司。2、本工程由無錫市鴻山經(jīng)濟園區(qū)開發(fā)有限公司投資建設，無錫市勘察設計研究院有限公司設計，無錫市勘察設計研究院有限公司地質勘察，江蘇建協(xié)建設管理有限公司監(jiān)理；由吳福兆擔任項目經(jīng)理，顧錦亮、秦愛華擔任技術負責人。3、外墻工字鋼梁懸挑扣件式鋼管腳手架的計算依據(jù)建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ130-2001)、建筑結構荷載規(guī)范(GB 50009-2001)、鋼結構設計規(guī)范(GB 50017-2003)等規(guī)范編制。 二、參數(shù)信息:1.腳手架參數(shù)雙排腳手架搭設高度為 20.3 米，立桿采用單立桿；搭設尺寸為：立桿的縱距為 1.5米，立桿的橫距為1.05米，立桿的步距為1.8 米；內排架距離

3、墻長度為0.30米；大橫桿在上，搭接在小橫桿上的大橫桿根數(shù)為 2 根；腳手架沿墻縱向長度為 150.00 米；采用的鋼管類型為 48×3.5； 橫桿與立桿連接方式為單扣件；取扣件抗滑承載力系數(shù) 1.00；連墻件布置取兩步三跨，豎向間距 3.6 米，水平間距4.5 米，采用扣件連接；連墻件連接方式為雙扣件；2.活荷載參數(shù)施工均布荷載(kN/m2):2.000；腳手架用途:裝修腳手架；同時施工層數(shù):2 層；3.風荷載參數(shù)本工程地處江蘇省無錫，查荷載規(guī)范基本風壓為0.450，風荷載高度變化系數(shù)z為1.000，風荷載體型系數(shù)s為1.130；計算中考慮風荷載作用；4.靜荷載參數(shù)每米立桿承受的結

4、構自重荷載標準值(kN/m2):0.1248；腳手板自重標準值(kN/m2):0.300；欄桿擋腳板自重標準值(kN/m):0.150；安全設施與安全網(wǎng)自重標準值(kN/m2):0.005；腳手板鋪設層數(shù):4 層；腳手板類別:竹笆片腳手板；欄桿擋板類別:欄桿、竹笆片腳手板擋板；5.水平懸挑支撐梁懸挑水平鋼梁采用16號工字鋼，其中建筑物外懸挑段長度1.5米，建筑物內錨固段長度 2.3 米。與樓板連接的螺栓直徑(mm):20.00；樓板混凝土標號:C30；6.拉繩與支桿參數(shù)支撐數(shù)量為:1； 鋼絲繩安全系數(shù)為:8.000；鋼絲繩與墻距離為(m):3.000；懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結，最里面

5、面鋼絲繩距離建筑物 1.2 m。 三、大橫桿的計算:按照扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范(JGJ130-2001)第5.2.4條規(guī)定，大橫桿按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。將大橫桿上面的腳手板自重和施工活荷載作為均布荷載計算大橫桿的最大彎矩和變形。1.均布荷載值計算大橫桿的自重標準值:P1=0.038 kN/m ；腳手板的自重標準值:P2=0.3×1.05/(2+1)=0.105 kN/m ；活荷載標準值: Q=2×1.05/(2+1)=0.7 kN/m；靜荷載的設計值: q1=1.2×0.038+1.2×0.105=0.172 kN

6、/m；活荷載的設計值: q2=1.4×0.7=0.98 kN/m； 圖1 大橫桿設計荷載組合簡圖(跨中最大彎矩和跨中最大撓度) 圖2 大橫桿設計荷載組合簡圖(支座最大彎矩)2.強度驗算跨中和支座最大彎距分別按圖1、圖2組合?？缰凶畲髲澗嘤嬎愎饺缦? 跨中最大彎距為M1max=0.08×0.172×1.52+0.10×0.98×1.52 =0.251 kN.m；支座最大彎距計算公式如下: 支座最大彎距為 M2max= -0.10×0.172×1.52-0.117×0.98×1.52 =-0.297 kN.

7、m；選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進行強度驗算：=Max(0.251×106,0.297×106)/5080=58.465 N/mm2；大橫桿的最大彎曲應力為 = 58.465 N/mm2 小于 大橫桿的抗壓強度設計值 f=205 N/mm2，滿足要求！3.撓度驗算:最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度。計算公式如下： 其中： 靜荷載標準值: q1= P1+P2=0.038+0.105=0.143 kN/m； 活荷載標準值: q2= Q =0.7 kN/m；最大撓度計算值為：V= 0.677×0.143×15004/(100×2.06&

8、#215;105×121900)+0.990×0.7×15004/(100×2.06×105×121900) = 1.593 mm；大橫桿的最大撓度 1.593 mm 小于 大橫桿的最大容許撓度 1500/150 mm與10 mm，滿足要求！ 四、小橫桿的計算:根據(jù)JGJ130-2001第5.2.4條規(guī)定，小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計算值作為小橫桿集中荷載，在最不利荷載布置下計算小橫桿的最大彎矩和變形。1.荷載值計算大橫桿的自重標準值：p1= 0.038×1.5 = 0.

9、058 kN；腳手板的自重標準值：P2=0.3×1.05×1.5/(2+1)=0.158 kN；活荷載標準值：Q=2×1.05×1.5/(2+1) =1.050 kN；集中荷載的設計值: P=1.2×(0.058+0.157)+1.4 ×1.05 = 1.728 kN； 小橫桿計算簡圖2.強度驗算最大彎矩考慮為小橫桿自重均布荷載與大橫桿傳遞荷載的標準值最不利分配的彎矩和；均布荷載最大彎矩計算公式如下: Mqmax = 1.2×0.038×1.052/8 = 0.006 kN.m；集中荷載最大彎矩計算公式如下: Mp

10、max = 1.728×1.05/3 = 0.605 kN.m ；最大彎矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.611 kN.m；最大應力計算值 = M / W = 0.611×106/5080=120.313 N/mm2 ；小橫桿的最大彎曲應力 =120.313 N/mm2 小于 小橫桿的抗壓強度設計值 205 N/mm2，滿足要求！3.撓度驗算最大撓度考慮為小橫桿自重均布荷載與大橫桿傳遞荷載的設計值最不利分配的撓度和；小橫桿自重均布荷載引起的最大撓度計算公式如下: Vqmax=5×0.038×10504/(384×2.06×

11、105×121900) = 0.024 mm ；大橫桿傳遞荷載 P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.157+1.05 = 1.265 kN；集中荷載標準值最不利分配引起的最大撓度計算公式如下: Vpmax = 1265.1×1050×(3×10502-4×10502/9 ) /(72×2.06×105 ×121900) = 2.07 mm；最大撓度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.024+2.07 = 2.094 mm；小橫桿的最大撓度為 2.094 mm 小于 小橫桿的最大容許撓度

12、1050/150=7與10 mm,滿足要求！ 五、扣件抗滑力的計算:按規(guī)范表5.1.7,直角、旋轉單扣件承載力取值為8.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)1.00，該工程實際的旋轉單扣件承載力取值為8.00kN?？v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5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承載力設計值,取8.00 kN；R - 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；大橫桿的自重標準值: P1 = 0.038×1.5×2/2=0.058 kN；小橫桿的自重標準值: P2 = 0.038×1.05/2=0.02 kN；腳手板的自

13、重標準值: P3 = 0.3×1.05×1.5/2=0.236 kN；活荷載標準值: Q = 2×1.05×1.5 /2 = 1.575 kN；荷載的設計值: R=1.2×(0.058+0.02+0.236)+1.4×1.575=2.582 kN；R < 8.00 kN，單扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求! 六、腳手架立桿荷載的計算: 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容： (1)每米立桿承受的結構自重標準值(kN)，為0.1248 NG1 = 0.1248+(1.50×2/2)

14、15;0.038/1.80×20.30 = 3.183；(2)腳手板的自重標準值(kN/m2)；采用竹笆片腳手板，標準值為0.3 NG2= 0.3×4×1.5×(1.05+0.3)/2 = 1.215 kN；(3)欄桿與擋腳手板自重標準值(kN/m)；采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標準值為0.15 NG3 = 0.15×4×1.5/2 = 0.45 kN；(4)吊掛的安全設施荷載，包括安全網(wǎng)(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.005×1.5×20.3 = 0.152 kN；經(jīng)計算得到，靜荷載標準值 NG =N

15、G1+NG2+NG3+NG4 = 5 kN；活荷載為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和，立桿按一縱距內施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計算得到，活荷載標準值 NQ= 2×1.05×1.5×2/2 = 3.15 kN；風荷載標準值按照以下公式計算 其中 Wo - 基本風壓(kN/m2)，按照建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定采用： Wo = 0.45 kN/m2； Uz - 風荷載高度變化系數(shù)，按照建筑結構荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定采用： Uz= 1 ； Us - 風荷載體型系數(shù)：取值為1.13；經(jīng)計算得到，風荷載標準值 Wk = 0.7 &

16、#215;0.45×1×1.13 = 0.356 kN/m2；不考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設計值計算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.2×5+ 1.4×3.15= 10.41 kN；考慮風荷載時,立桿的軸向壓力設計值為 N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×5+ 0.85×1.4×3.15= 9.749 kN；風荷載設計值產(chǎn)生的立桿段彎矩 MW 為 Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.356×1.5

17、5; 1.82/10 = 0.206 kN.m；七、立桿的穩(wěn)定性計算: 不考慮風荷載時，立桿的穩(wěn)定性計算公式為： 立桿的軸向壓力設計值 ：N = 10.41 kN；計算立桿的截面回轉半徑 ：i = 1.58 cm；計算長度附加系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ：k = 1.155 ；當驗算桿件長細比時，取塊1.0；計算長度系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： = 1.5 ；計算長度 ,由公式 lo = k××h 確定 ：l0 = 3.118 m；長細比 Lo/i = 197 ；軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 lo/i 的計算結果查表得到 ：= 0.186 ；立桿凈截面面積

18、 ： A = 4.89 cm2；立桿凈截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；鋼管立桿抗壓強度設計值 ：f =205 N/mm2； = 10410/(0.186×489)=114.457 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計算 = 114.457 N/mm2 小于 立桿的抗壓強度設計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！考慮風荷載時,立桿的穩(wěn)定性計算公式 立桿的軸心壓力設計值 ：N = 9.749 kN；計算立桿的截面回轉半徑 ：i = 1.58 cm；計算長度附加系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： k = 1.155 ；計算長度系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： = 1.5 ；

19、計算長度 ,由公式 l0 = kuh 確定：l0 = 3.118 m；長細比: L0/i = 197 ；軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細比 lo/i 的結果查表得到 ：= 0.186立桿凈截面面積 ： A = 4.89 cm2；立桿凈截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；鋼管立桿抗壓強度設計值 ：f =205 N/mm2； = 9748.848/(0.186×489)+205860.123/5080 = 147.708 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計算 = 147.708 N/mm2 小于 立桿的抗壓強度設計值 f = 205 N/mm2，滿足要求！八、連墻件的計算: 連墻件的軸向

20、力設計值應按照下式計算： Nl = Nlw + N0風荷載標準值 Wk = 0.356 kN/m2；每個連墻件的覆蓋面積內腳手架外側的迎風面積 Aw = 16.2 m2；按規(guī)范5.4.1條連墻件約束腳手架平面外變形所產(chǎn)生的軸向力(kN), N0= 5.000 kN；風荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設計值(kN)，按照下式計算：Nlw = 1.4×Wk×Aw = 8.073 kN；連墻件的軸向力設計值 Nl = Nlw + N0= 13.073 kN；連墻件承載力設計值按下式計算： Nf = ·A·f其中 - 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)； 由長細比 l0/i = 30

21、0/15.8的結果查表得到 =0.949，l為內排架距離墻的長度；又： A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；連墻件軸向承載力設計值為 Nf = 0.949×4.89×10-4×205×103 = 95.133 kN；Nl = 13.073 < Nf = 95.133,連墻件的設計計算滿足要求！連墻件采用雙扣件與墻體連接。由以上計算得到 Nl = 13.073小于雙扣件的抗滑力 16 kN，滿足要求！ 連墻件扣件連接示意圖九、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。懸臂部分受腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固

22、點，A為墻支點。 本方案中，腳手架排距為1050mm，內排腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點距離墻體為 1200mm，水平支撐梁的截面慣性矩I = 1130 cm4，截面抵抗矩W = 141 cm3，截面積A = 26.1 cm2。受腳手架集中荷載 N=1.2×5 +1.4×3.15 = 10.41 kN；水平鋼梁自重荷載 q=1.2×26.1×0.0001×78.5 = 0.246 kN/m； 懸挑腳手架示意圖 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) 懸挑腳手架支撐梁變形圖(mm) 懸挑腳手架支撐梁彎矩圖

23、(kN.m)各支座對支撐梁的支撐反力由左至右分別為R1 = 14.082 kN； R2 = 7.631 kN； R3 = 0.041 kN。 最大彎矩 Mmax= 1.573 kN.m；最大應力 =M/1.05W+N/A= 1.573×106 /( 1.05 ×141000 )+ 0×103 / 2610 = 10.622 N/mm2；水平支撐梁的最大應力計算值 10.622 N/mm2 小于 水平支撐梁的抗壓強度設計值 215 N/mm2,滿足要求！十、懸挑梁的整體穩(wěn)定性計算: 水平鋼梁采用16號工字鋼,計算公式如下 其中b - 均勻彎曲的受彎構件整體穩(wěn)定系數(shù)，

24、按照下式計算： b = 570 ×9.9×88× 235 /( 1200×160×235) = 2.59由于b大于0.6，查鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)附表B，得到 b值為0.961。經(jīng)過計算得到最大應力 = 1.573×106 /( 0.961×141000 )= 11.606 N/mm2；水平鋼梁的穩(wěn)定性計算 = 11.606 小于 f = 215 N/mm2 ,滿足要求!十一、拉繩的受力計算:水平鋼梁的軸力RAH和拉鋼繩的軸力RUi按照下面計算 其中RUicosi為鋼繩的 拉力對水平桿產(chǎn)生的軸壓力。各支點

25、的支撐力 RCi=RUisini按照以上公式計算得到由左至右各鋼繩拉力分別為：RU1=15.167 kN；十二、拉繩的強度計算:鋼絲拉繩(支桿)的內力計算：鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU均取最大值進行計算，為RU=15.167 kN 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15.167kN，=0.82，K=8，得到：經(jīng)計算，鋼絲繩最小直徑必須大于18mm才能滿足要求！ 鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)強度計算鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU的最大值進行計算作為拉環(huán)的拉力N，為N=RU=15.167kN鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)的強度計算公式為 其中 f 為拉環(huán)受力的單肢抗剪強度，取f = 125N/mm2；所需要的鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)最小直徑 D=(1516.692×4/3.142&