懸挑式鋼管腳手架計(jì)算書

1、扣件式鋼管懸挑腳手架計(jì)算書房山區(qū)長陽鎮(zhèn)02街區(qū)02-2-02、06地塊（房山軌道交通稻田站C地塊工程； 工程建設(shè)地點(diǎn):；屬于結(jié)構(gòu)； 地上0層； 地下0層；建筑高度：0m；標(biāo)準(zhǔn)層層高：0m ；總建筑面積：0平方米；總工期：0天。本工程由投資建設(shè)，設(shè)計(jì)，地質(zhì)勘察，監(jiān)理，組織施工；由擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人。型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架的計(jì)算依據(jù)建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-2001)、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2001)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)、建筑施工安全檢查評分標(biāo)準(zhǔn)(JGJ59-99)、建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范(JGJ80-91) 以及

2、本工程的施工圖紙。該部分計(jì)算不可控制因素太多，該做法較不安全，請慎重選擇，計(jì)算書僅供參考。 一、參數(shù)信息1.腳手架參數(shù)雙排腳手架搭設(shè)高度為 19 m，立桿采用單立桿；搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距為 1.5m，立桿的橫距為1.05m，立桿的步距為1.5 m；內(nèi)排架距離墻長度為0.30 m；小橫桿在上，搭接在大橫桿上的小橫桿根數(shù)為 1 根；采用的鋼管類型為 48×3.5； 橫桿與立桿連接方式為雙扣件；取雙扣件抗滑承載力調(diào)整系數(shù) 0.75；連墻件布置取兩步三跨，豎向間距 3 m，水平間距4.5 m，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):3.000；腳手架

3、用途:結(jié)構(gòu)腳手架；同時(shí)施工層數(shù):1 層；3.風(fēng)荷載參數(shù)本工程地處北京，基本風(fēng)壓0.39 kN/m2；風(fēng)荷載高度變化系數(shù)z，計(jì)算連墻件強(qiáng)度時(shí)取0.74，計(jì)算立桿穩(wěn)定性時(shí)取0.74，風(fēng)荷載體型系數(shù)s 為1.557；4.靜荷載參數(shù)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):0.1394；腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):0.300；欄桿擋腳板自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m):0.150；安全設(shè)施與安全網(wǎng)自重標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):0.005；腳手板鋪設(shè)層數(shù):12 層；腳手板類別:竹笆片腳手板；欄桿擋板類別:竹笆片腳手板擋板；5.水平懸挑支撐梁懸挑水平鋼梁采用48 × 3.5鋼管，其中建筑物外懸挑段長度

4、1.5m，建筑物內(nèi)錨固段長度 3 m。錨固壓點(diǎn)壓環(huán)鋼筋直徑(mm):18.00；樓板混凝土標(biāo)號(hào):C30；6.拉繩與支桿參數(shù)支撐數(shù)量為:3； 懸挑水平鋼梁上面采用鋼絲繩、下面采用支桿與建筑物聯(lián)結(jié)。鋼絲繩安全系數(shù)取:10.000；鋼絲繩與墻支點(diǎn)距離為(m):3.100；支桿與墻支點(diǎn)距離為(m):3.100；最里面支點(diǎn)距離建筑物 0.3 m,支桿采用 48×4mm鋼管。 二、小橫桿的計(jì)算小橫桿按照簡支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，小橫桿在大橫桿的上面。按照小橫桿上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計(jì)算小橫桿的最大彎矩和變形。1.均布荷載值計(jì)算小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P1= 0.038 kN/m ；腳手板

5、的荷載標(biāo)準(zhǔn)值: P2= 0.3×1.5/2=0.225 kN/m ；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q=3×1.5/2=2.25 kN/m；荷載的計(jì)算值: q=1.2×0.038+1.2×0.225+1.4×2.25 = 3.466 kN/m； 小橫桿計(jì)算簡圖2.強(qiáng)度計(jì)算最大彎矩考慮為簡支梁均布荷載作用下的彎矩，計(jì)算公式如下: Mqmax = ql2/8最大彎矩 Mqmax =3.466×1.052/8 = 0.478 kN·m；最大應(yīng)力計(jì)算值 = Mqmax/W =94.029 N/mm2；小橫桿的最大彎曲應(yīng)力 =94.029 N/mm2

6、 小于 小橫桿的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=205 N/mm2，滿足要求！3.撓度計(jì)算最大撓度考慮為簡支梁均布荷載作用下的撓度荷載標(biāo)準(zhǔn)值q=0.038+0.225+2.25 = 2.513 kN/m ； qmax = 5ql4/384EI最大撓度 = 5.0×2.513×10504/(384×2.06×105×121900)=1.584 mm；小橫桿的最大撓度 1.584 mm 小于 小橫桿的最大容許撓度 1050 / 150=7 與10 mm，滿足要求！ 三、大橫桿的計(jì)算大橫桿按照三跨連續(xù)梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，小橫桿在大橫桿的上面。1.荷載值計(jì)算小橫

7、桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P1= 0.038×1.05=0.04 kN；腳手板的荷載標(biāo)準(zhǔn)值: P2= 0.3×1.05×1.5/2=0.236 kN；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q= 3×1.05×1.5/2=2.362 kN；荷載的設(shè)計(jì)值: P=(1.2×0.04+1.2×0.236+1.4×2.362)/2=1.82 kN； 大橫桿計(jì)算簡圖2.強(qiáng)度驗(yàn)算最大彎矩考慮為大橫桿自重均布荷載與小橫桿傳遞荷載的設(shè)計(jì)值最不利分配的彎矩和。 Mmax = 0.08ql2均布荷載最大彎矩計(jì)算:M1max=0.08×0.038×

8、1.5×1.5=0.007 kN·m； 集中荷載最大彎矩計(jì)算公式如下: Mpmax = 0.213Pl集中荷載最大彎矩計(jì)算:M2max=0.213×1.82×1.5= 0.581 kN·m；M = M1max + M2max = 0.007+0.581=0.588 kN·m最大應(yīng)力計(jì)算值 = 0.588×106/5080=115.808 N/mm2；大橫桿的最大彎曲應(yīng)力計(jì)算值 = 115.808 N/mm2 小于 大橫桿的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=205 N/mm2，滿足要求！3.撓度驗(yàn)算最大撓度考慮為大橫桿自重均布荷載與小橫桿傳

9、遞荷載的設(shè)計(jì)值最不利分配的撓度和,單位:mm；均布荷載最大撓度計(jì)算公式如下: max = 0.677ql4/100EI大橫桿自重均布荷載引起的最大撓度： max= 0.677×0.038×15004 /(100×2.06×105×121900) = 0.052 mm；集中荷載最大撓度計(jì)算公式如下: pmax = 1.615Pl3/100EI集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度：小橫桿傳遞荷載 P=（0.04+0.236+2.362）/2=1.32kN = 1.615×1.32×15003/ ( 100 ×2.06

10、×105×121900) = 2.864 mm；最大撓度和：= max + pmax = 0.052+2.864=2.917 mm；大橫桿的最大撓度 2.917 mm 小于 大橫桿的最大容許撓度 1500 / 150=10與10 mm，滿足要求！ 四、扣件抗滑力的計(jì)算按照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范培訓(xùn)講座劉群主編，P96頁，雙扣件承載力設(shè)計(jì)值取16.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)0.75，該工程實(shí)際的旋轉(zhuǎn)雙扣件承載力取值為12.00kN ?？v向或橫向水平桿與立桿連接時(shí)，扣件的抗滑承載力按照下式計(jì)算(建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范5.2.5): R Rc 其

11、中 Rc - 扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)值,取12.00 kN；R - 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計(jì)值；小橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P1 = 0.038×1.05×1/2=0.02 kN；大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P2 = 0.038×1.5=0.058 kN；腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P3 = 0.3×1.05×1.5/2=0.236 kN；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q = 3×1.05×1.5 /2 = 2.362 kN；荷載的設(shè)計(jì)值: R=1.2×(0.02+0.058+0.236)+1.4×2.362=3.684 k

12、N；R < 12.00 kN,所以雙扣件抗滑承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求! 五、腳手架立桿荷載的計(jì)算作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容：(1)每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值，為0.1394kN/m NG1 = 0.1394+(1.05×1/2)×0.038/1.50×19.00 = 2.904kN；(2)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值；采用竹笆片腳手板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.3kN/m2 NG2= 0.3×12×1.5×(1.05+0.3)/2 = 3.645 kN；(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值；采用竹笆片腳手板擋板，

13、標(biāo)準(zhǔn)值為0.15kN/m NG3 = 0.15×12×1.5/2 = 1.35 kN；(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng):0.005 kN/m2 NG4 = 0.005×1.5×19 = 0.142 kN；經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 8.041 kN；活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和，立桿按一縱距內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。經(jīng)計(jì)算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NQ = 3×1.05×1.5×1/2 = 2.362 kN；考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值為 N = 1.2 NG+0.

14、85×1.4NQ = 1.2×8.041+ 0.85×1.4×2.362= 12.461 kN；不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值為 N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×8.041+1.4×2.362=12.957kN；六、鋼絲繩卸荷計(jì)算（因此內(nèi)容在規(guī)范以外，故僅供參考）鋼絲繩卸荷按照完全卸荷計(jì)算方法。在腳手架全高范圍內(nèi)卸荷4次；吊點(diǎn)選擇在立桿、小橫桿、大橫桿的交點(diǎn)位置；以卸荷吊點(diǎn)分段計(jì)算。第1 次卸荷凈高度為3.1m;第2 次卸荷凈高度為3.1m;第3 次卸荷凈高度為3.1m;第4 次卸荷凈高度為3.5m; 經(jīng)過計(jì)算得到

15、a1=arctg3.100/(1.050+0.300)=66.468度a2=arctg3.100/0.300=84.472度第1次卸荷處立桿軸向力為：P1 = P2 = 1.5×12.461×3.1/19 =3.05 kN；kx為不均勻系數(shù)，取1.5 各吊點(diǎn)位置處內(nèi)力計(jì)算為(kN)：T1 = P1/sina1 = 3.050/0.917 = 3.326 kNT2 = P2/sina2 = 3.050/0.995 = 3.064 kNG1 = P1/tana1 = 3.050/2.296 = 1.328 kNG2 = P2/tana2 = 3.050/10.333 = 0.2

16、95 kN其中T鋼絲繩軸向拉力，G鋼絲繩水平分力。卸荷鋼絲繩的最大軸向拉力為Fg= T1 =3.326 kN。鋼絲繩的容許拉力按照下式計(jì)算：Fg=aFg/K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(jì)算中可以近似計(jì)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)，取0.82； K - 鋼絲繩使用安全系數(shù)。計(jì)算中Fg取 3.326kN，=0.82，K=10，得到：選擇卸荷鋼絲繩的最小直徑為：d =(2×3.326×10.000/0.820)0.5 = 9.0 mm。吊環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為： = N / A f

17、其中 f - 吊環(huán)鋼筋抗拉強(qiáng)度，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定f = 50 N/mm2； N - 吊環(huán)上承受的荷載等于Fg； A - 吊環(huán)截面積，每個(gè)吊環(huán)按照兩個(gè)截面計(jì)算,A=0.5d2；選擇吊環(huán)的最小直徑要為：d =(2×Fg/f/)0.5 =（2×3.326×103/50/3.142）0.5 = 6.5 mm。第1次卸荷鋼絲繩最小直徑為 9.0 mm，必須拉緊至 3.326 kN，吊環(huán)直徑為 8.0 mm。根據(jù)各次卸荷高度得：第2次卸荷鋼絲繩最小直徑為 9.0 mm，必須拉緊至 3.326 kN，吊環(huán)直徑為 8.0 mm。第3次卸荷鋼絲繩最小直徑為 9.0 mm，必須

18、拉緊至 3.326 kN，吊環(huán)直徑為 8.0 mm。第4次卸荷鋼絲繩最小直徑為 9.6 mm，必須拉緊至 3.756 kN，吊環(huán)直徑為 8.0 mm。七、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照以下公式計(jì)算 Wk=0.7z·s·0其中 0 - 基本風(fēng)壓(kN/m2)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定采用：0 = 0.39 kN/m2； z - 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)的規(guī)定采用：z= 0.74； s - 風(fēng)荷載體型系數(shù)：取值為1.557；經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為: Wk = 0.7 ×0.39×

19、0.74×1.557 = 0.315 kN/m2；風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的立桿段彎矩 MW 為: Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.315×1.5×1.52/10 = 0.126 kN·m；考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式 = N/(A) + MW/W f立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 12.461×6.2/19 =4.066 kN；不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式 = N/(A) f立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 12.957×6.2/19 =4.228kN；計(jì)

20、算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 ：i = 1.58 cm；計(jì)算長度附加系數(shù)參照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k = 1.155 ；計(jì)算長度系數(shù)參照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： = 1.5 ；計(jì)算長度 ,由公式 l0 = kuh 確定：l0 = 2.599 m；長細(xì)比: L0/i = 164 ；軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比 lo/i 的結(jié)果查表得到 ：= 0.262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(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ：f =20

21、5 N/mm2；考慮風(fēng)荷載時(shí) = 4066.262/(0.262×489)+126329.192/5080 = 56.606 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計(jì)算 = 56.606 N/mm2 小于 立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 205 N/mm2，滿足要求！不考慮風(fēng)荷載時(shí) = 4228.156/(0.262×489)=33.002 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計(jì)算 = 33.002 N/mm2 小于 立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 205 N/mm2，滿足要求！八、連墻件的計(jì)算連墻件的軸向力設(shè)計(jì)值應(yīng)按照下式計(jì)算：Nl = Nlw + N0連墻件風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按腳手架頂部高度計(jì)算z0.74，s

22、1.557，00.39，Wk = 0.7z·s·0=0.7 ×0.74×1.557×0.39 = 0.315 kN/m2；每個(gè)連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風(fēng)面積 Aw = 13.5 m2；按建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ130-2001)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(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計(jì)值(kN)，按照下式計(jì)算：Nlw = 1.4×Wk×Aw = 5.945 kN；連墻件的軸向力設(shè)計(jì)值 Nl = Nlw + N0= 10.945 kN；連墻

23、件承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：Nf = ·A·f其中 - 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)；由長細(xì)比 l/i = 300/15.8的結(jié)果查表得到 =0.949，l為內(nèi)排架距離墻的長度； A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；連墻件軸向承載力設(shè)計(jì)值為 Nf = 0.949×4.89×10-4×205×103 = 95.133 kN；Nl = 10.945 < Nf = 95.133,連墻件的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足要求！連墻件采用雙扣件與墻體連接。由以上計(jì)算得到 Nl = 10.945小于雙扣件的抗滑力 12 kN，滿足要求！ 連墻件扣件連接示

24、意圖九、懸挑梁的受力計(jì)算懸挑腳手架按照帶懸臂的單跨梁計(jì)算懸出端C受腳手架荷載N的作用，里端B為與樓板的錨固點(diǎn)，A為墻支點(diǎn)。本方案中，腳手架排距為1050mm，內(nèi)排腳手架距離墻體300mm，支拉斜桿的支點(diǎn)距離墻體為 300mm，水平支撐梁的截面慣性矩I = 12.19 cm4，截面抵抗矩W = 5.08 cm3，截面積A = 4.89 cm2。受腳手架集中荷載 N=1.2×8.041 +1.4×2.362 = 12.957 kN；水平鋼梁自重荷載 q=1.2×4.89×0.0001×78.5 = 0.046 kN/m； 懸挑腳手架示意圖 懸挑腳手

25、架計(jì)算簡圖經(jīng)過連續(xù)梁的計(jì)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(kN·m)各支座對支撐梁的支撐反力由左至右分別為：R1 = 14.62 kN； R2 = -2.057 kN； R3 = 13.418 kN； R4 = 0.086 kN； R5 = 0.054 kN。 最大彎矩 Mmax= 0.649 kN·m；最大應(yīng)力 =M/1.05W+N/A= 0.649×106 /( 1.05 ×5080 )+ 11.089×103 / 489 = 144.306 N/mm2；水平支撐梁的最大應(yīng)力計(jì)算

26、值 144.306 N/mm2 小于 水平支撐梁的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 215 N/mm2,滿足要求！十、懸挑水平鋼管撓度和扣件連接計(jì)算水平支撐鋼管的最大撓度為 0.945 mm 小于 支撐鋼管的最大容許撓度 1500/150與10 mm，滿足要求！因?yàn)榱U及支桿均需和水平支撐鋼管通過扣件連接，需要驗(yàn)算此處的扣件抗滑力立桿傳遞給水平支撐桿的最大力 12.957 KN 小于等于16KN, 滿足要求！水平支撐鋼管下部的支撐鋼管的最大支撐力R1=14.62KN 小于等于16KN,滿足要求！十一、拉繩與支桿的受力計(jì)算水平鋼梁的軸力RAH和鋼拉繩的軸力RUi、支桿的軸力RDi按照下面計(jì)算 RAH = RUic

27、osi - RDicosi其中RUicosi為鋼繩的拉力對水平桿產(chǎn)生的軸壓力； RDicosi為支桿的頂力對水平桿產(chǎn)生的軸拉力。當(dāng)RAH>0時(shí)，水平鋼梁受壓；當(dāng)RAH<0時(shí)，水平鋼梁受拉；當(dāng)RAH=0時(shí)，水平鋼梁不受力。各支點(diǎn)的支撐力 RCi=RUisini+RDisini 且有 RUicosi=RDicosi 可以得到 RUi = RCicosi / (sinicosi + cosisini) RDi = RCicosi / (sinicosi + cosisini)按照以上公式計(jì)算得到由左至右各桿件力分別為：RU1=7.344 kN；RU2=-1.062 kN；RU3=7.27

28、5 kN；RD1=7.344 kN。RD2=-1.062 kN。RD3=7.275 kN。十二、拉繩與支桿的強(qiáng)度計(jì)算鋼絲拉繩(支桿)的內(nèi)力計(jì)算鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU與支桿的軸力RD均取最大值進(jìn)行計(jì)算，分別為 RU = 7.344kN RD = 7.344kN選擇6×37鋼絲繩,鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1700MPa，直徑21.5mm。 Fg = aFg/K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)，查表得Fg296KN； - 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。0.82； K - 鋼絲繩使用安全系數(shù)。K10。得到：Fg=24.272KN>Ru7.344KN。經(jīng)計(jì)算，選此型號(hào)鋼絲繩能夠滿足要求。下面壓桿以 48×3.5mm鋼管計(jì)算，斜壓桿的容許壓力按照下式計(jì)算： = N/A f其中 N - 受壓斜桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N = 7.344kN； - 軸心受壓斜桿的穩(wěn)定系數(shù),由長細(xì)比l/i查表得到 = 0.16； i - 計(jì)算受壓斜桿的截面回轉(zhuǎn)半徑，i =1.57