外墙消防连廊悬挑脚手架计算书.docx

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外墙消防连廊悬挑脚手架计算书

外墙消防连廊悬挑脚手架施工方案

工程概况

富强花园2#地块由上海良伟置业发展有限公司开发，由上海三益建筑设计有限公司设计，工程位于上海市浦东惠南镇，地址南团公路与迎熏路路口，由上海域邦建设工程有限公司总承包。

本组织设计针对54#楼考虑，建筑面积总计6793.56平米，为16层剪力墙结构，其中在该楼的北面十二层，十五层1/3—1/14轴处有消防连廊，连廊长度20.2米，最小外挑长度为1.4米，最大外挑长度为3.5米。

现针对消防连廊做一个悬挑脚手架方案。

工字钢放置十一层面和十四层面。

具体做法详见图一至图四。

外挑室外楼梯模板支架的计算书

依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等规范编制。

一、参数信息:

1.模板支架参数

横向间距或排距（m）:

0.90；纵距（m）:

1.50；步距（m）:

1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）:

0.10；模板支架搭设高度（m）:

3.00；

采用的钢管（mm）:

Φ48×3.5；

扣件连接方式:

双扣件，取扣件抗滑承载力系数:

0.80；

板底支撑连接方式:

钢管支撑；

板底钢管的间隔距离（mm）:

300.00；

2.荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）:

0.350；混凝土与钢筋自重（kN/m3）:

25.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）:

1.000；

3.楼板参数

钢筋级别:

二级钢HRB335（20MnSi）；楼板混凝土强度等级:

C25；

每层标准施工天数:

8；每平米楼板截面的钢筋面积（mm2）:

360.000；

楼板的计算宽度（m）:

4.00；楼板的计算厚度（mm）:

175.00；

楼板的计算长度（m）:

4.50；施工平均温度（℃）:

15.000；

4.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为18mm。

面板弹性模量E（N/mm2）:

9500；面板抗弯强度设计值（N/mm2）:

13；

板底支撑采用钢管；

托梁材料为：

钢管（双钢管）:

Φ48×3.5；

图2楼板支撑架荷载计算单元

二、模板面板计算:

面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度1m的面板作为计算单元

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=100×1.82/6=54cm3；

I=100×1.83/12=48.6cm4；

模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图

1、荷载计算

（1）静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重（kN/m）：

q1=25×0.175×1+0.35×1=4.725kN/m；

（2）活荷载为施工人员及设备荷载（kN）：

q2=1×1=1kN/m；

2、强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

其中：

q=1.2×4.725+1.4×1=7.07kN/m

最大弯矩M=0.1×7.07×0.32=0.064kN·m；

面板最大应力计算值σ=63630/54000=1.178N/mm2；

面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2；

面板的最大应力计算值为1.178N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

3、挠度计算

挠度计算公式为

其中q=4.725kN/m

面板最大挠度计算值v=0.677×4.725×3004/（100×9500×）=0.224mm；

面板最大允许挠度[V]=300/250=1.2mm；

面板的最大挠度计算值0.224mm小于面板的最大允许挠度1.2mm,满足要求!

三、纵向支撑钢管的计算:

纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算，截面力学参数为

截面抵抗矩w=5.08cm3；

截面惯性矩I=12.19cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q11=25×0.3×0.175=1.312kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）:

q12=0.35×0.3=0.105kN/m；

（3）活荷载为1施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

q2=（1+2）×0.3=0.9kN/m；

2.强度验算:

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

最大弯矩计算公式如下:

静荷载：

q1=1.2×（q1+q2）=1.2×（1.312+0.105）=1.701kN/m；

活荷载：

q2=1.4×0.9=1.26kN/m；

最大弯距Mmax=（0.1×1.701+0.117×1.26）×1.52=0.714kN.M；

最大支座力N=（1.1×1.701+1.2×1.26）×1.5=5.075kN；

最大应力计算值σ=M/W=0.714×106/5080=140.634N/mm2；

纵向钢管的抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2；

纵向钢管的最大应力计算值为140.634N/mm2小于纵向钢管的抗压强度设计值205.0N/mm2,满足要求!

3.挠度验算:

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

静荷载q1=q11+q12=1.418kN/m

活荷载q2=0.9kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×1.418+0.990×0.9）×15004/（100×20.6×105×12.19）=3.731mm；

支撑钢管的最大挠度小于1500/150与10mm,满足要求

四、托梁材料计算:

托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

托梁采用：

钢管（双钢管）:

Φ48×3.5；

W=10.16cm3；

I=24.38cm4；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=5.075kN；

托梁计算简图

托梁计算弯矩图（kN.m）

托梁计算变形图（mm）

托梁计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=1.218kN.m；

最大变形Vmax=1.409mm；

最大支座力Qmax=16.578kN；

最大应力σ=.445/10160=119.904N/mm2；

托梁的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

托梁的最大应力计算值119.904N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

托梁的最大挠度为1.409mm小于900/150与10mm,满足要求!

五、模板支架立杆荷载标准值（轴力）:

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.139×3=0.418kN；

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.35×1.5×0.9=0.472kN；

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25×0.175×1.5×0.9=5.906kN；

静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=6.797kN；

2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

活荷载标准值NQ=（1+2）×0.9×1.5=4.05kN；

3.立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=13.826kN；

六、立杆的稳定性计算:

立杆的稳定性计算公式

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=13.826kN；

σ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比Lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.58cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.89cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩）（cm3）：

W=5.08cm3；

σ--------钢管立杆受压应力计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

L0----计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，由下式计算

l0=h+2a

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.1m；

得到计算结果：

立杆计算长度L0=h+2a=1.5+2×0.1=1.7m；

L0/i=1700/15.8=108；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.53；

钢管立杆受压应力计算值；σ=13826.34/（0.53×489）=53.349N/mm2；

立杆稳定性计算σ=53.349N/mm2小于钢管立杆抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

风荷载标准值Wk=0.184kN/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=2.778kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=7.778kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l0/i=1800/15.8的结果查表得到φ=0.489，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.489×4.89×10-4×205×103=49.02kN；

Nl=7.778

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=7.778小于双扣件的抗滑力12.8kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

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1050mm，内排脚手架距离墙体1800mm，支拉斜杆的支点距离墙体为2100mm，

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=1.2×2.897+1.4×4.725=10.092kN；

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

外挑楼梯结构集中荷载N1=13.826kN

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为

R[1]=6.874kN；

R[2]=24.756kN；

R[3]=1.783kN；

R[4]=0.945kN。

最大弯矩Mmax=4.735kN.m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=4.735×106/（1.05×）+

0×103/2610=31.982N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值31.982N/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

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb=570×9.9×88×235/（3300×160×235）=0.94

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.77。

经过计算得到最大应力σ=2.237×106/（0.77×）=20.601N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=20.601小于[f]=215N/mm2,满足要求!

十、支杆的受力计算:

水平钢梁的轴力RAH和支杆的轴力RDi按照下面计算

其中RDicosαi为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。

各支点的支撑力RCi=RDisinαi

按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为：

RD1=5.806kN。

RD2=23.171kN。

十一、支杆的强度计算:

支杆的内力计算：

斜压支杆的轴力RD我们均取最大值进行计算，为

RD=23.171kN

下面压杆以100×6mm钢管计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

其中N--受压斜杆的轴心压力设计值，N=23.171kN；

φ--轴心受压斜杆的稳定系数,由长细比l/i查表得到φ=0.381；

i--计算受压斜杆的截面回转半径，i=3.33cm；

l--受最大压力斜杆计算长度，l=4.46m；

A--受压斜杆净截面面积，A=17.719cm2；

σ--受压斜杆受压应力计算值，经计算得到结果是34.324N/mm2；

[f]--受压斜杆抗压强度设计值，f=215N/mm2；

受压斜杆的稳定性计算σ<[f]，满足要求!

斜撑支杆的焊缝计算：

斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下

其中N为斜撑支杆的轴向力，N=23.171kN；

lw为斜撑支杆件的周长，取314.159mm；

t为斜撑支杆焊缝的厚度，t=6mm；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；

经过计算得到焊缝最大应力=23171.48/（314.159×6）=12.293N/mm2。

对接焊缝的最大应力12.293N/mm2小于185N/mm2，满足要求!

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=0.116kN；

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=[116.002×4/（3.142×50×2）]1/2=1.215mm；

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：

锚固深度计算公式:

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=0.116kN；

d--楼板螺栓的直径，d=16mm；

[fb]--楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取1.43N/mm2；

[f]--钢材强度设计值,取215N/mm2；

h--楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于

116.002/（3.142×16×1.43）=1.614mm。

螺栓所能承受的最大拉力F=1/4×3.14×162×215×10-3=43.21kN

螺栓的轴向拉力N=0.116kN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:

其中N--锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N=1.199kN；

d--楼板螺栓的直径，d=16mm；

b--楼板内的螺栓锚板边长，b=5×d=80mm；

fcc--混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95fc=14.3N/mm2；

经过计算得到公式右边等于88.64kN，大于锚固力N=1.20kN，楼板混凝土局部承压计算满足要求!