懸挑式雙排鋼管腳手架搭設(shè)計(jì)算書

1、 懸挑式雙排鋼管腳手架搭設(shè)針對(duì)本工程的實(shí)際情況，由于受一層通道口、樓梯口雨棚處的影響，這幾處外腳手架從二層樓地面計(jì)劃采用懸挑式鋼管腳手架，懸挑外架排距1050mm，立桿間距1500mm，橫桿間距1300mm。 該處懸挑式鋼管腳手架與建筑物其他部分落地式雙排鋼管腳手架結(jié)構(gòu)相同，并與其配套連接成整體。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(GB50009-2001)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)、建筑施工安全檢查評(píng)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) 以及本工程的施工

2、圖紙。一、主要技術(shù)參數(shù):1.腳手架參數(shù)雙排腳手架搭設(shè)高度為28.5 m，立桿采用雙立桿；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1.3 m；內(nèi)排架距離墻長(zhǎng)度為0.20 m；大橫桿在上，搭接在小橫桿上的大橫桿根數(shù)為 2 根；采用的鋼管類型為 483.5； 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；連墻件布置取兩步兩跨，豎向間距 3.6 m，水平間距3m，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；腳手架用途:施工操作腳手架；同時(shí)施工層數(shù):1層；3.風(fēng)荷載參數(shù)本工程地處甘肅酒泉市肅州區(qū)，查荷載規(guī)范基本

3、風(fēng)壓為0.450kN/m2，風(fēng)荷載高度變化系數(shù)z為1.000，風(fēng)荷載體型系數(shù)s為1.128；計(jì)算中考慮風(fēng)荷載作用；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):0.1248；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):0.150kN/m；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):3層；腳手板類別:竹笆片腳手板；欄桿擋板類別:欄桿、木膠板腳手板擋板；5.水平懸挑支撐梁懸挑水平鋼梁采用16號(hào)工字鋼，其中建筑物外懸挑段長(zhǎng)度1.3m，建筑物內(nèi)錨固段長(zhǎng)度 2.3 m。與樓板連接的螺栓25圓鋼；樓板混凝土標(biāo)號(hào):C30；6.拉繩與支桿參數(shù)鋼絲繩安

4、全系數(shù)為:6.000；鋼絲繩與墻距離為(m):4.2；懸挑水平鋼梁采用鋼絲繩與建筑物拉結(jié)，最里面鋼絲繩距離建筑物 1.2 m。 二、大橫桿的計(jì)算:按照扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)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(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)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(jì)算大橫桿的最大彎矩和變形。1.均布荷載值計(jì)算大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值:P1=0.038 kN/m ；腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值:P2=0.31.05/(2+1)=0.105 kN/m ；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q=31.05/(2+1)=1.05 kN/m；靜荷載的設(shè)計(jì)值: q1=1.

5、20.038+1.20.105=0.172 kN/m；活荷載的設(shè)計(jì)值: q2=1.41.05=1.47 kN/m； 圖1 大橫桿設(shè)計(jì)荷載組合簡(jiǎn)圖(跨中最大彎矩和跨中最大撓度) 圖2 大橫桿設(shè)計(jì)荷載組合簡(jiǎn)圖(支座最大彎矩)2.強(qiáng)度驗(yàn)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?jì)算公式如下: 跨中最大彎距為M1max=0.080.1721.52+0.101.471.52 =0.362 kN.m；支座最大彎距計(jì)算公式如下: 支座最大彎距為 M2max= -0.100.1721.52-0.1171.471.52 =-0.426 kN.m；選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：=Max(

6、0.362106,0.426106)/5080=83.858 N/mm2；大橫桿的最大彎曲應(yīng)力為 = 83.858 N/mm2 小于 大橫桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f=205 N/mm2，滿足要求！3.撓度驗(yàn)算:最大撓度考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度。計(jì)算公式如下： 其中：靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值: q1= P1+P2=0.038+0.105=0.143 kN/m； 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: q2= Q =1.05 kN/m；最大撓度計(jì)算值為：= 0.6770.14315004/(1002.06105121900)+0.9901.0515004/(1002.06105121900) = 2.291 mm；大橫桿的最

7、大撓度 2.291 mm 小于 大橫桿的最大容許撓度 1500/150 mm與10 mm，滿足要求！ 三、小橫桿的計(jì)算:根據(jù)JGJ130-2001第5.2.4條規(guī)定，小橫桿按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，大橫桿在小橫桿的上面。用大橫桿支座的最大反力計(jì)算值作為小橫桿集中荷載，在最不利荷載布置下計(jì)算小橫桿的最大彎矩和變形。1.荷載值計(jì)算大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值：p1= 0.0381.5 = 0.058 kN；腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值：P2=0.31.051.5/(2+1)=0.158 kN；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Q=31.051.5/(2+1) =1.575 kN；集中荷載的設(shè)計(jì)值: P=1.2(0.058+0.158

8、)+1.4 1.575 = 2.463 kN； 小橫桿計(jì)算簡(jiǎn)圖2.強(qiáng)度驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)值最不利分配的彎矩和；均布荷載最大彎矩計(jì)算公式如下: Mqmax = 1.20.0381.052/8 = 0.006 kN.m；集中荷載最大彎矩計(jì)算公式如下: Mpmax = 2.4631.05/3 = 0.862 kN.m ；最大彎矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.868 kN.m；最大應(yīng)力計(jì)算值= M / W = 0.868106/5080=170.953 N/mm2 ；小橫桿的最大彎曲應(yīng)力 =170.953 N/mm2 小于 小橫桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

9、205 N/mm2，滿足要求！3.撓度驗(yàn)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(shè)計(jì)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(jì)算公式如下: qmax=50.03810504/(3842.06105121900) = 0.024 mm ；大橫桿傳遞荷載 P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.158+1.575 = 1.79 kN；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值最不利分配引起的最大撓度計(jì)算公式如下: pmax = 1790.11050(310502-410502/9 ) /(722.06105121900)= 2.929 mm；最大撓度和 =qmax +pmax = 0.0

10、24+2.929 = 2.953 mm；小橫桿的最大撓度為 2.953 mm 小于 小橫桿的最大容許撓度 1050/150=7與10 mm,滿足要求！ 四、扣件抗滑力的計(jì)算:按規(guī)范表5.1.7,直角、旋轉(zhuǎn)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(shí)際的旋轉(zhuǎn)單扣件承載力取值為8.00kN。縱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(規(guī)范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承載力設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)值；大橫桿的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P1 = 0.0381.52/2=0.058 kN；小橫桿的自重

11、標(biāo)準(zhǔn)值: P2 = 0.0381.05/2=0.02 kN；腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值: P3 = 0.31.051.5/2=0.236 kN；活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: Q = 31.051.5 /2 = 2.362 kN；荷載的設(shè)計(jì)值: R=1.2(0.058+0.02+0.236)+1.42.362=3.684 kN；R 8.00 kN，單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0.1248kN/m NG1 = 0.1248+(1.502/2)0.038/1.8016.90

12、 = 2.650kN；(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= 0.391.5(1.05+0.3)/2 = 2.734 kN；(3)欄桿與擋腳手板自重標(biāo)準(zhǔn)值；采用欄桿、竹笆片腳手板擋板，標(biāo)準(zhǔn)值為0.15kN/m NG3 = 0.1591.5/2 = 1.012 kN；(4)吊掛的安全設(shè)施荷載，包括安全網(wǎng)；0.005 kN/m2 NG4 = 0.0051.516.9 = 0.127 kN；經(jīng)計(jì)算得到，靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 6.523 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)

13、算得到，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值 NQ= 31.051.52/2 = 4.725 kN；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照以下公式計(jì)算 其中 Wo - 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： Wo = 0.45 kN/m2； Uz - 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： Uz= 1 ； Us - 風(fēng)荷載體型系數(shù)：取值為1.128；經(jīng)計(jì)算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Wk = 0.7 0.4511.128 = 0.355 kN/m2；不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算公式 N = 1.2NG+1.4NQ= 1.26.523+ 1.44.7

14、25= 14.443 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+0.851.4NQ = 1.26.523+ 0.851.44.725= 13.45 kN；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 =0.850 1.40.3551.51.82/10 = 0.205 kN.m；六、立桿的穩(wěn)定性計(jì)算: 不考慮風(fēng)荷載時(shí)，立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式為： 立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 14.443 kN；計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 ：i = 1.58 cm；計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ：k = 1.155 ；當(dāng)驗(yàn)算桿件長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，取

15、塊1.0；計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： = 1.5 ；計(jì)算長(zhǎng)度 ,由公式 lo = kh 確定 ：l0 = 3.118 m；長(zhǎng)細(xì)比 Lo/i = 197 ；軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比 lo/i 的計(jì)算結(jié)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ：f =205 N/mm2； = 14443/(0.186489)=158.789 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計(jì)算 = 158.789 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！考慮風(fēng)荷載

16、時(shí),立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式 立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值 ：N = 13.450 kN；計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑 ：i = 1.58 cm；計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： k = 1.155 ；計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)參照扣件式規(guī)范表5.3.3得 ： = 1.5 ；計(jì)算長(zhǎng)度 ,由公式 l0 = kuh 確定：l0 = 3.118 m；長(zhǎng)細(xì)比: L0/i = 197 ；軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比 lo/i 的結(jié)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ：f =205 N/mm2； = 1

17、3450.254/(0.186489)+205495.769/5080 = 188.332 N/mm2；立桿穩(wěn)定性計(jì)算 = 188.332 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！七、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風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Wk = 0.355 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 = 10.8 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(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 = 1.4WkAw =

18、5.372 kN；連墻件的軸向力設(shè)計(jì)值 Nl = Nlw + N0= 10.372 kN；連墻件承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算： Nf = Af其中 - 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)；由長(zhǎng)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(zhǎng)度；又： A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；連墻件軸向承載力設(shè)計(jì)值為 Nf = 0.9494.8910-4205103 = 95.133 kN；Nl = 10.372 Ru19.999KN。經(jīng)計(jì)算，選此型號(hào)鋼絲繩能夠滿足要求。鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)強(qiáng)度計(jì)算鋼絲拉繩(斜拉桿)的軸力RU的最大值進(jìn)行計(jì)算作為拉環(huán)的拉力N，為N=RU=19.999kN鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算公式為 其中 f 為拉環(huán)受力的單肢抗剪強(qiáng)度，取f = 50N/mm2；所需要的鋼絲拉繩(斜拉桿)的拉環(huán)最小直徑 D=(199994/3.14250) 1/2 =23mm；十二、錨固段與樓板連接的計(jì)算: 1.水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)采用鋼筋拉環(huán)，拉環(huán)強(qiáng)度計(jì)算如下：水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)受力 R=0.032 kN； 水平鋼梁與樓板壓點(diǎn)的拉環(huán)強(qiáng)度計(jì)算公式為:混凝土局部承壓的螺栓拉力要滿足公式: 其中 f 為拉環(huán)鋼筋抗拉強(qiáng)度，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范10.9.8條f = 50