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某省D12外脚手架及卸料平台设计施工方案

立杆基础计算面积A=150×150=22500mm2

立杆基础底面的平均压力：p=N/A=11.933×103/22500=0.53N/mm2<7.2N/mm2，满足要求。

（2）软弱下卧层（天然地基）验算：

取抗冲切角α=450，则立杆基础计算面积A=（0.15+0.4+0.4）2=0.9025m2

软弱下卧层的平均压力：p=N/A=11.933/0.9025=13.22kN/m2<天然地基承载力特征值55kN/m2GB／T 38118-2019标准下载，满足要求。

3、地下室顶板承载力计算：

局部钢管脚手架立杆直接搭设在地下室顶板上，底部铺设150mm×150mm×8mm钢板。

地下室顶板厚度为350mm，C30混凝土ft=1.57N/mm2，抗冲切验算如下：

Fl=0.7ftumho=0.7×1.57×103×[（0.15+2×0.23）+0.15]/2×4×0.23

=333.6KN>11.933KN

1.2顶板配筋验算如下：

跨中最大弯矩为Mmax=11.54KN·m

1.5m宽板带作用面荷载为q1=8×11.54÷（1.5×3.82）=4.26KN/m2

混凝土顶板自重和施工荷载为q2=25×0.2+2.5=7.5KN/m2

总的面荷载为q=q1+q2=4.26+7.5=11.76KN/m2

取1m宽板带，其弯矩为M=0.125ql2=21.23KN·m

As=M/0.95h0fy=21.23×106/0.95×180×360=344.8mm2

计算配筋取安全系数K=1.4，则As=1.4×344.8=482.7mm2

所以，该地下室顶板配筋能承受外脚手架荷载，满足要求。

5.2.2悬挑外脚手架（最高挑18.9m）计算书

双排脚手架搭设高度为18.9m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：立杆的纵距为1.5m，立杆的横距为1.05m，立杆的步距为1.8m；

内排架距离墙长度为0.30m；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.0；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.6m，水平间距3m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

施工均布荷载(kN/m2):2.000；

本工程地处浙江省湖州市，基本风压0.7kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取1.77，计算立杆稳定性时取1.615，风荷载体型系数μs为0.868；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1248；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.150；

安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:3层；

脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:竹笆片脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用16号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度1.5m。

锚固压点压环钢筋直径(mm):16.00；

楼板混凝土标号:C30(根据建筑结构层次情况主要采用C35、C30、C25。)；

悬挑水平钢梁采用悬臂式结构，局部钢丝绳或支杆与建筑物拉结。

大横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m；

脚手板的自重标准值:P2=0.3×1.05/(2+1)=0.105kN/m；

活荷载标准值:Q=2×1.05/(2+1)=0.7kN/m；

静荷载的设计值:q1=1.2×0.033+1.2×0.105=0.166kN/m；

活荷载的设计值:q2=1.4×0.7=0.98kN/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:

M1max=0.08q1l2+0.10q2l2

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.166×1.52+0.10×0.98×1.52=0.25kN·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(0.25×106,0.295×106)/4490=65.702N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=65.702N/mm2小于大横杆的抗弯强度设计值[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。

νmax=(0.677q1l4+0.990q2l4)/100EI

其中：静荷载标准值:q1=P1+P2=0.033+0.105=0.138kN/m；

活荷载标准值:q2=Q=0.7kN/m；

最大挠度计算值为：ν=0.677×0.138×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.7×15004/(100×2.06×105×107800)=1.793mm；

大横杆的最大挠度1.793mm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=0.3×1.05×1.5/(2+1)=0.158kN；

活荷载标准值：Q=2×1.05×1.5/(2+1)=1.050kN；

集中荷载的设计值:P=1.2×(0.05+0.158)+1.4×1.05=1.719kN；

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=ql2/8

Mqmax=1.2×0.033×1.052/8=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.719×1.05/3=0.602kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.607kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.607×106/4490=135.22N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=135.22N/mm2小于小横杆的抗弯强度设计值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=5ql4/384EI

νqmax=5×0.033×10504/(384×2.06×105×107800)=0.024mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.05+0.158+1.05=1.257kN；

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:

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+2.327=2.35mm；

小横杆的最大挠度为2.35mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):

大横杆的自重标准值:P1=0.033×1.5×2/2=0.05kN；

小横杆的自重标准值:P2=0.033×1.05/2=0.017kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.3×1.05×1.5/2=0.236kN；

活荷载标准值:Q=2×1.05×1.5/2=1.575kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.05+0.017+0.236)+1.4×1.575=2.569kN；

R<8.00kN，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+(1.50×2/2)×0.033/1.80]×18.20=2.776kN；

(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=0.3×3×1.5×(1.05+0.3)/2=0.911kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m

NG3=0.15×3×1.5/2=0.337kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×18.2=0.136kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=4.162kN；

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=2×1.05×1.5×2/2=3.15kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×4.162+0.85×1.4×3.15=8.742kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.162+1.4×3.15=9.404kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.6×1.615×0.868=0.589kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.589×1.5×1.82/10=0.341kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/(φA)+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值：N=8.742kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ=N/(φA)≤[f]

立杆的轴心压力设计值：N=N'=9.404kN；

计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；

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=8742.492/(0.188×424)+340506.003/4490=185.513N/mm2；

立杆稳定性计算σ=185.513N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

σ=9403.992/(0.188×424)=117.975N/mm2；

立杆稳定性计算σ=117.975N/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：

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝1.77，μs＝0.868，ω0＝0.6，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×1.77×0.868×0.6=0.645kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=5.7m2；（采取层层设置，水平间距为1.5m）

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=5.15kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.15kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l/i=300/15.9的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；

Nl=10.15

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=10.15小于双扣件的抗滑力12kN，满足要求！

悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算

悬出端C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。

其中k=m/l,k1=m1/l,k2=m2/l。

本方案算例中，m=1.5m，l=1.5m，m1=0.3m，m2=1.35m；

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面模量(抵抗矩)W=141cm3。

受脚手架作用集中强度计算荷载N=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.162+1.4×3.15=9.404kN；

正常使用极限状态，荷载标准组合

N″=NG+NQ=4.162+3.15=7.312kN；

k=1.5/1.5=1

k1=0.3/1.5=0.2

k2=1.35/1.5=0.9

代入公式，经过计算得到

支座反力RA=29.46kN

最大弯矩MA=15.747kN·m

最大应力σ=15747082.425/(1.05×141000)=106.363N/mm2

水平支撑梁的最大应力计算值106.363N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

最大挠度νmax=6.698mm

水平支撑梁的最大挠度6.698mm小于水平支撑梁的最大容许挠度3000/400mm,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

σ=M/φbWx≤[f]

经过计算得到最大应力σ=15.747×106/(0.85×141000)=130.916N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=130.916小于[f]=215N/mm2,满足要求！

十、锚固段与楼板连接的计算

水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=10.344kN；

压环钢筋的设计直径D=16mm；

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每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

A=πD2/4=3.142×162/4=201.062mm2

σ=N/2A=10344.391/201.062×2=25.724N/mm2；

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。

拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！

5.2.3特殊部位计算书

（1）预埋砼里工字钢主梁计算如下：

16号工字钢主梁预埋入剪力墙或框架柱内，与墙板钢筋焊接并增设4根1000mm长Φ12加强筋。

（2）转角位置工字钢主梁计算如下：

16号工字钢主梁位于转角位置主次梁节点位置，工字钢作为主梁按设计图摆放，12.饿6号槽钢作为连系梁搁置在16号工字钢主梁上。

12.6号槽钢次梁计算：

作用在次梁上的集中荷载为N=9.714KN，次梁跨度约2500mmDB31／T 310002-2021 长三角生态绿色一体化发展示范区挥发性有机物走航监测技术规范.pdf，按简支梁进行计算产生最大弯矩为M=5.83kN·m

最大应力σ=5.83×106/(1.05×61700)=89.9N/mm2<215N/mm2

4000mm长18a槽钢主梁4计算：

通过连系梁传递给主梁的荷载约为常规计算的1.5倍，立杆荷载为N=14.6KN，当作悬臂构件计算如下：

最大弯矩MA=29.4kN·m

最大应力σ=29.4×106/(1.05×141400)=198.46N/mm2

水平支撑梁的最大应力计算值198.46N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求。

此处的钢丝绳拉结一定要牢靠JTT821.4-2011 混凝土桥梁结构表面用防腐涂料 第4部分：水性涂料，并避免堆载过多物品等。