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大连某小高层住宅楼脚手架施工方案(世纪杯)

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):

大横杆的自重标准值:P1=0.038×1.8×2/2=0.069kN；

小横杆的自重标准值:P2=0.038×0.75/2=0.014kN；

GB／T 38813-2020 热轧酸洗钢板及钢带的一般要求.pdf脚手板的自重标准值:P3=0.35×0.75×1.8/2=0.236kN；

活荷载标准值:Q=3×0.75×1.8/2=2.025kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.069+0.014+0.236)+1.4×2.025=3.219kN；

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0.1337

NG1=[0.1337+(1.80×2/2)×0.038/1.80]×30.00=5.163；

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用木脚手板，标准值为0.35

NG2=0.35×6×1.8×(0.75+0.3)/2=1.984kN；

(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=0.14×6×1.8/2=0.756kN

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005

NG4=0.005×1.8×30=0.27kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=8.174kN；

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=3×0.75×1.8×2/2=4.05kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo=0.65kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.65×0.74×0.645=0.217kN/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=1.2×8.174+1.4×4.05=15.478kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×8.174+0.85×1.4×4.05=14.628kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.217×1.8×

1.82/10=0.151kN.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=15.478kN；

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=15478/(0.186×489)=170.176N/mm2；

立杆稳定性计算σ=170.176N/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=14.628kN；

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=14627.7/(0.186×489)+150718.758/5080=190.494N/mm2；

立杆稳定性计算σ=190.494N/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=0.217kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=12.96m2；

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=3.94kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=8.94kN；

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=8.94

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=8.94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750mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1100mm，

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=1.2×8.174+1.4×4.05=15.478kN；

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)

悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)

悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m)

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R[1]=17.949kN；

R[2]=14.261kN；

最大弯矩Mmax=2.651kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=2.651×106/(1.05×141000)+

0×103/2610=17.907N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值17.907N/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/(1100×160×235)=2.82

经过计算得到最大应力σ=2.651×106/(0.97×141000)=19.383N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=19.383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=19.118kN；

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=19.118kN

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；

计算中[Fg]取19.118kN，α=0.82，K=8，得到：

经计算，钢丝绳最小直径必须大于20mm才能满足要求！

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=19.118kN

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]=125N/mm2；

所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(1911.779×4/3.142×125)1/2=14mm；

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=0.517kN；

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=[516.74×4/(3.142×50×2)]1/2=2.565mm；

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。

2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下：

516.74/(3.142×16×1.43)=7.189mm。

螺栓的轴向拉力N=0.517kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=43.206kN，满足要求！

3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:

经过计算得到公式右边等于88.64kN，大于锚固力N=14.26kN，楼板混凝土局部承压计算满足要求!

第十一章、型钢悬挑卸料平台计算

型钢悬挑卸料平台设计示意图

10.1.1、荷载参数

脚手板类别：木脚手板，脚手板自重(kN/m2)：0.35；

栏杆、挡板类别：栏杆、冲压钢脚手板挡板，栏杆、挡板脚手板自重(kN/m)：0.11；

施工人员等活荷载(kN/m2):2.00，最大堆放材料荷载(kN):10.00。

10.1.2、悬挑参数

内侧钢绳与墙的距离(m)：1.50，外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m)：0.60；

上部拉绳点与悬挑梁墙支点的距离(m)：3.60；

钢丝绳安全系数K：3.50，悬挑梁与墙的接点按铰支计算；

预埋件的直径(mm)：20.00。

只对外侧钢绳进行计算；内侧钢绳只是起到保险作用，不进行计算。

10.1.3、水平支撑梁

主梁材料类型及型号：14b号槽钢槽口竖向；

次梁材料类型及型号：10号槽钢槽口竖向；

次梁水平间距ld(m)：0.40，建筑物与次梁的最大允许距离le(m)：1.40。

10.1.4、卸料平台参数

水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m)：2.80，水平钢梁(主梁)的锚固长度(m)：0.15；平台计算宽度(m)：1.50。

次梁选择10号槽钢槽口竖向，间距0.4m，其截面特性为：

面积A=12.74cm2；

惯性距Iy=25.6cm4；

转动惯量Wy=7.8cm3；

回转半径iy=1.41cm；

截面尺寸：b=48mm,h=100mm,t=8.5mm。

10.2.1、荷载计算

脚手板的自重标准值：本例采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2；

Q1=0.35×0.40=0.14kN/m；

最大的材料器具堆放荷载为10.00kN，转化为线荷载：

Q2=10.00/2.80/1.50×0.40=0.95kN/m；

槽钢自重荷载Q3=0.10kN/m；

经计算得到静荷载设计值q=1.2×(Q1+Q2+Q3)=1.2×(0.14+0.95+0.10)=1.43kN；

经计算得到活荷载设计值P=1.4×2.00×0.40×1.50=1.68kN。

10.2.2、内力验算

内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算，计算简图如下：

最大弯矩M的计算公式为：

经计算得到，最大弯矩M=1.43×1.502/8+1.68×1.50/4=1.03kN.m。

10.2.3、抗弯强度验算

次梁槽钢的最大应力计算值σ=1.03×103/(1.05×7.80)=125.98N/mm2；

次梁槽钢的最大应力计算值σ=125.977N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

10.2.4、整体稳定性验算

经过计算得到φb=570×8.50×48.00×235/(1.50×100.00×235.0)=1.55；由于φb大于0.6，按照下面公式调整：

得到φb=0.888；

次梁槽钢的稳定性验算σ=1.03×103/(0.888×7.800)=148.94N/mm2；

次梁槽钢的稳定性验算σ=148.941N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值[f]=205N/mm2,满足要求!

根据现场实际情况和一般做法，卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。

主梁选择14b号槽钢槽口竖向，其截面特性为：

面积A=21.31cm2；

惯性距Iy=61.1cm4；

转动惯量Wy=14.12cm3；

回转半径iy=1.69cm；

截面尺寸，b=60mm,h=140mm,t=9.5mm；

10.3.1、荷载验算

栏杆与挡脚手板自重标准值：本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.11kN/m；

Q1=0.11kN/m；

槽钢自重荷载Q2=0.16kN/m

静荷载设计值q=1.2×(Q1+Q2)=1.2×(0.11+0.16)=0.33kN/m；

次梁传递的集中荷载取次梁支座力P=(1.43×1.50+1.68)/2=1.91kN；

10.3.2、内力验算

悬挑卸料平台水平钢梁计算简图

悬挑水平钢梁支撑梁剪力图(kN)

悬挑水平钢梁支撑梁弯矩图(kN.m)

悬挑水平钢梁支撑梁变形图(mm)

卸料平台的主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算，由矩阵位移法，得到：R[1]=10.807kN；R[2]=5.404kN；

最大支座反力为Rmax=10.807kN；

最大弯矩Mmax=1.992kN.m；

最大挠度V=5.851mm。

10.3.3、抗弯强度验算

主梁槽钢的最大应力计算值σ=1.99×106/1.05/14120.0+6.30×103/2131.000=137.309N/mm2；

主梁槽钢的最大应力计算值137.309N/mm2小于主梁槽钢的抗压强度设计值[f]=205.00N/mm2，满足要求!

10.3.4、整体稳定性验算

φb=570×9.5×60.0×235/(2800.0×140.0×235.0)=0.829；

由于φb大于0.6，应按照下面公式调整：

可得φb=0.730；

主梁槽钢的稳定性验算σ=1.99×106/(0.730×14120.00)=193.31N/mm2；

主梁槽钢的稳定性验算σ=193.31N/mm2小于[f]=205.00,满足要求!

10.4、钢丝拉绳的内力验算

水平钢梁的垂直支坐反力RCi和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算，

RCi=RUisinθi

sinθi=Sin(ArcTan(3.6/(0.6+1.5))=0.864；

根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为：RUi=RCi/sinθi；

RU1=10.807/0.864=12.51kN；

10.5、钢丝拉绳的强度验算

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU取最大值进行验算，为12.51kN；

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力计算公式：

计算中近似取Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；

计算中[Fg]取12.512kN，α=0.82,K=3.5，得到：d=10.3mm。

钢丝绳最小直径必须大于11mm才能满足要求！

10.6、钢丝拉绳拉环的强度验算

取钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力最大值RU进行计算作为拉环的拉力N为：N=RU=12511.876N。

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所述在物件的自重标准值作用下，每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50N/mm2，故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0N/mm2；

所需要的拉环最小直径D=[12511.9×4/(3.142×50.00×2)]1/2=17.8mm。

10.7、操作平台安全要求

卸料平台的上部拉结点，必须设于建筑物上北京××科研实验大楼工程暖卫工程施工方案，不得设置在脚手架等施工设备上；

卸料平台安装时，钢丝绳应采用专用的挂钩挂牢，建筑物锐角口围系钢丝绳处应加补软垫物，平台外口应略高于内口；

卸料平台左右两侧必须装置固定的防护栏；

卸料平台吊装，需要横梁支撑点电焊固定，接好钢丝绳，经过检验后才能松卸起重吊钩；

卸料平台使用时，应有专人负责检查，发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换，焊缝脱焊应及时修复；

操作平台上应显著标明容许荷载，人员和物料总重量严禁超过设计容许荷载高低压配电柜及元器件知识基础培训，105页.pdf，配专人监督。