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某商业街13号楼外装修及屋面工程脚手架搭拆专项施工方案(专家论证)

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.1m，建筑物内锚固段长度2m。

与楼板连接的螺栓直径(mm):16.00；

楼板混凝土标号:C30；

GB／T 38334-2019标准下载钢丝绳安全系数为:6.000；

钢丝绳与梁夹角为(度):70；

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1.05m。

大横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m；

脚手板的自重标准值:P2=0.3×0.8/(1+1)=0.12kN/m；

活荷载标准值:Q=3×0.8/(1+1)=1.2kN/m；

静荷载的设计值:q1=1.2×0.033+1.2×0.12=0.184kN/m；

活荷载的设计值:q2=1.4×1.2=1.68kN/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)

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=0.08×0.184×1.52+0.10×1.68×1.52=0.411kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max(0.411×106,0.484×106)/4490=107.795N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=107.795N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

其中：静荷载标准值:q1=P1+P2=0.033+0.12=0.153kN/m；

活荷载标准值:q2=Q=1.2kN/m；

ν=0.677×0.153×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×1.2×15004/(100×2.06×105×107800)=2.945mm；

大横杆的最大挠度2.945mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

大横杆的自重标准值：p1=0.033×1.5=0.05kN；

脚手板的自重标准值：P2=0.3×0.8×1.5/(1+1)=0.180kN；

活荷载标准值：Q=3×0.8×1.5/(1+1)=1.800kN；

集中荷载的设计值:P=1.2×(0.05+0.18)+1.4×1.8=2.796kN；

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=1.2×0.033×0.82/8=0.003kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=2.796×0.8/4=0.559kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.562kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.562×106/4490=125.253N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=125.253N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求！

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=5×0.033×8004/(384×2.06×105×107800)=0.008mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.05+0.18+1.8=2.03kN；

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=2029.95×8003/(48×2.06×105×107800)=0.975mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.008+0.975=0.983mm；

小横杆的最大挠度为0.983mm小于小横杆的最大容许挠度800/150=5.333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0.88，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为7.04kN。

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):

大横杆的自重标准值:P1=0.033×1.5×1/2=0.025kN；

小横杆的自重标准值:P2=0.033×0.8/2=0.013kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.3×0.8×1.5/2=0.18kN；

活荷载标准值:Q=3×0.8×1.5/2=1.8kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.025+0.013+0.18)+1.4×1.8=2.782kN；

R<7.04kN，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/m

NG1=[0.1248+(1.50×1/2)×0.033/1.80]×21.00=2.912kN；

(2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2

NG2=0.3×5×1.5×(0.8+0.2)/2=1.181kN；

(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/m

NG3=0.15×5×1.5/2=0.562kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×21=0.158kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.813kN；

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=3×0.8×1.5×2/2=3.6kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo=0.45kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.45×1.54×0.856=0.415kN/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=1.2×4.813+1.4×3.6=10.816kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.813+0.85×1.4×3.6=10.06kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.415×1.5×

1.82/10=0.24kN.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=10.816kN；

计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；

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=196；

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=0.188；

立杆净截面面积：A=4.24cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩)：W=4.49cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；

σ=10816/(0.188×424)=135.69N/mm2；

立杆稳定性计算σ=135.69N/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=10.060kN；

计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；

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=196；

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=0.188

立杆净截面面积：A=4.24cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩)：W=4.49cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：[f]=205N/mm2；

σ=10060.11/(0.188×424)+240153.14/4490=179.692N/mm2；

立杆稳定性计算σ=179.692N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

风荷载标准值Wk=0.415kN/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=6.279kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.279kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l/i=250/15.9的结果查表得到φ=0.958，l为内排架距离墙的长度；

又：A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；

Nl=11.279

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=11.279小于双扣件的抗滑力14.08kN，满足要求！

八、悬挑梁的受力计算:

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为800mm，内排脚手架距离墙体250mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1050mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面抵抗矩W=141cm3，截面积A=26.1cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2×4.813+1.4×3.6=10.816kN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×26.1×0.0001×78.5=0.246kN/m；

悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)

悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m)

悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：

R[1]=12.849kN；

R[2]=9.658kN；

最大弯矩Mmax=1.538kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.538×106/(1.05×141000)+

10.816×103/2610=14.531N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值14.531N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

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/(1050×160×235)=2.96

经过计算得到最大应力σ=1.538×106/(0.975×141000)=11.191N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=11.191小于[f]=215N/mm2,满足要求!

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

其中RUicosθi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=13.674kN；

十一、拉绳的强度计算:

钢丝拉绳(支杆)的内力计算：

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算，为

RU=13.674kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，直径14mm。

得到：[Fg]=14.308KN>Ru＝13.674KN。

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=13.674kN

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；

铝模工艺操作指引，这个手册安排得明明白白 76页可下载.pdf所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(13674×4/3.142×50)1/2=19mm；

十二、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=0.112kN；

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QB／T 2463.3-2018 硬质聚氯乙烯低发泡板材 第3部分：共挤出法，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f]=50N/mm2；