悬挑脚手架搭设方案.docx

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悬挑脚手架搭设方案

悬挑脚手架搭设方案

一、工程概况

佳美国际广场工程位于淄博市张店区西六路与华光路交叉路口处，总建筑面积48514.5m2。

该工程为桩承台基础及独立基础，结构形式为框架剪力墙结构。

地下二层，为汽车库及设备用房，东西长103.200m，南北宽59.200m，地下二层层高5m，地下一层层高3.9m建筑面积11888.6m2。

地上30层，总建筑面积36625.9m2；1-3层为配套公建，东西长89.200m，南北宽25m，一层层高4.4m，二、三层层高4.3m；四至二十九层为住宅，层高3m，三十层为机房，层高3.5m；总建筑高度98.3m，耐火等级为一级；地下工程防水等级一级，屋面防水等级二级。

二、脚手架计算书的编制依据

1、工程施工图纸及现场概况

2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

3、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011

4、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002（2011版）

5、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

6、《建筑施工现场管理标准》DBJ14-033-2005

7、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

8、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

9、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91

10、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号文

11、《施工企业安全生产管理规范》GB50656-2011

12、《建筑工程施工现场消防安全技术规范》GB50720-2011

三、搭设方案

1、该工程为高层建筑，为保证其安全生产，使用外悬挑脚手架。

2、搭设尺寸

（1）、搭设高度：

外脚手架从四层底板起分五步扎设到顶，每步高度为18米，脚手架高出屋面1.80米。

（2）、搭设要求：

双排搭设，全封闭式安全密目网防护。

（3）、构造要求：

用16#工字钢外挑1.3米，总长3米（阳台处采用6米工字钢），用预埋于混凝土梁或板内的Φ16圆钢筋固定，间距1.5m，具体预埋间距尺寸见工字钢平面布置图，在外挑端10cm处上下各焊一Φ25钢筋销，长度为0.1m，在上面距其1.0米处再焊一同样钢筋销，将立杆插在钢筋销上，立杆排距0.95米，柱距1.5米，步距1.5米；连墙件设置方式为两步三跨，超过4.5米的在楼层外围梁跨中混凝土内预埋Φ48钢管（钢管埋300，外露250）进行固定；内排立杆距建筑物距离为0.15米。

为保证脚手架安全稳定，在上层梁上预埋Φ16圆钢，使其与Φ14钢丝绳连接牢固，钢丝绳（卸荷绳）另一端设在悬挑梁外挑端部10cm处钢筋销外，采用U型卡连接牢固。

钢管立杆采用对接，且接头交错布置，高度方向错开500mm以上，相邻接头不应在同步同跨内。

四、工程参数

搭设参数

搭设高度

18m

水平杆步距

1.5m

立杆纵距

1.5m

立杆横距

0.95m

连墙件方式

二步三跨

连墙件扣件

双扣件

悬挑水平钢梁

16号工字钢

钢梁外挑长度

1.3m

钢梁锚固长度

2.5m

钢梁与楼板锚固钢筋

φ16圆钢

吊拉钢丝绳

采用14mm钢丝绳！

荷载参数（荷载标准值）

永久荷载

立杆承受结构自重

0.1124kN/m

安全网

0.01kN/m2

脚手板类型

木脚手板,1层

自重标准值

0.35kN/m2

栏杆挡脚板

竹串片脚手板

自重标准值

0.17kN/m2

可变荷载

施工均布活荷载

3kN/m2

同时施工层数

1层

风荷载

地区

山东淄博市张店

基本风压

0.4kN/m2

考虑到钢管锈蚀弯曲等因素，按φ48.3×2.75钢管计算。

五、横向水平杆（小横杆）验算

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定:

“当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时，纵向水平杆应作为横向水平杆的支座，用直角扣件固定在立杆上。

”施工荷载的传递路线是：

脚手板→横向水平杆→纵向水平杆→纵向水平杆与立杆连接的扣件→立杆，如图：

横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

（一）抗弯强度计算

1、作用横向水平杆线荷载标准值：

qk=（QK+QP1）×S=（3+0.35）×1.5=5.03kN/m

2、作用横向水平杆线荷载设计值：

q=1.4×QK×S+1.2×QP1×S=1.4×3×1.5+1.2×0.35×1.5=6.93kN/m

3、考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置（验算弯曲正应力、挠度不计悬挑荷载，但计算支座最大支反力要计入悬挑荷载），最大弯矩：

Mmax=

qlb2

=

6.93×0.952

=

0.782kN·m

8

8

4、钢管载面模量W=4.24cm3

5、Q235钢抗弯强度设计值，f=205N/mm2

6、计算抗弯强度

σ=

Mmax

=

0.782×106

=

184.43N/mm2

〈

205N/mm2

W

4.24×103

7、结论：

满足要求

（二）变形计算

1、钢材弹性模量E＝2.06×105N/mm2

2、钢管惯性矩I＝10.24cm4

3、容许挠度[ν]=l/150与10mm

4、验算挠度

ν=

5qklb4

=

5×5.03×9504

=

2.5mm

〈

950

＝6.3与10mm

384EI

384×2.06×105×10.24×104

150

5、结论：

满足要求

六、纵向水平杆（大横杆）验算

双排架纵向水平杆按三跨连续梁计算，如下图：

不需要计算抗弯强度和挠度。

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值：

F=

0.5qlb（1+

a1

）2

=0.5×6.93×0.95（1+

0.15

）2

=4.41kN

lb

0.95

由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值

Fk=0.5qklb（1+

a1

）2=0.5×5.03×0.95（1+

0.15

）2

=3.2kN

lb

0.95

七、扣件抗滑承载力验算

水平杆与立杆连接方式采用单扣件，抗滑承载力Rc=8kN。

纵向水平杆通过扣件传给立杆竖向力设计值=4.41kN〈Rc=8kN

结论：

扣件抗滑承载力满足要求

八、计算立杆段轴向力设计值N

立杆稳定性计算部位取脚手架底部。

1、脚手架结构自重标准值产生的轴向力

NG1K=Hsgk=18×0.1124=2.02kN

Hs——脚手架高度gk——每米立杆承受的结构自重

2、构配件自重标准值产生的轴向力

NG2K=0.5（lb+a1）la∑Qp1+Qp2la+laHQp3=0.5×（0.95+0.15）×1.5×1×0.35+0.17×1.5×1+1.5×18×0.01=0.814kN

lb——立杆横距；a1——小横杆外伸长度；la——立杆纵距；Qp1——脚手板自重标准值；

Qp2——脚手板挡板自重标准值；Qp3——密目式安全立网自重标准值；

H——脚手架高度；

3、施工荷载标准值产生的轴向力总和

∑NQk=0.5（lb+a1）laQk=0.5×（0.95+0.15）×1.5×3×1=2.48kN

Qk——施工均布荷载标准值；

4、组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.9×1.4∑NQk=1.2×（2.02+0.814）+0.9×1.4×2.48=6.53kN

5、不组合风荷载时立杆轴向力设计值N

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4∑NQk=1.2×（2.02+0.814）+1.4×2.48=6.87kN

九、卸荷钢丝绳验算

（一）卸荷钢丝绳验算

脚手架高度H为18m，沿脚手架高度方向增加2道卸荷钢丝绳，钢丝绳吊点位置距架底高度分别为：

6,12m；每2个立杆间距设置一道卸荷钢丝绳，吊点在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；

钢丝绳吊拉卸荷时，吊点上部已经搭设的脚手架高度取3m。

卸荷钢丝绳承担的立杆段高度h为9m，按钢丝绳完全承担吊点以上的脚手架荷载，卸荷系数K=1，卸荷钢丝绳上下吊点的垂直距离为3m。

外立杆卸荷钢丝绳内力计算：

N×h×n

＝

6.87×9×2

＝7.31KN

H×sinα1

18×0.94

内立杆卸荷钢丝绳内力计算：

N×h×n

＝

6.87×9×2

＝6.87KN

H×sinα2

18×1.00

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

[Fg]=

Fg

K

[Fg]—钢丝绳的容许拉力（kN）;Fg—钢丝绳的最小破断拉力（kN）；K—钢丝绳的安全系数

钢丝绳最小破断拉力：

Fg≥[Fg]×K=7.31×8=58.480KN

依据规范《GB/T20118-2006一般用途钢丝绳》，钢丝绳选择6×19,公称抗拉强度1670Mpa,钢丝绳直径应不小于11mm，其破断拉力为：

62.0KN。

实际选择14mm钢丝绳。

结论：

满足要求!

（二）吊环强度计算

按内外立杆卸荷钢丝绳吊拉在同一个吊环上，强度计算公式为

σ=

N

＝

N

≤［f］

A×2

πd2×2

4

其中，[f]为吊环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.7.6条规定，吊环应采用HPB300级钢筋制作，在构件的自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的钢筋应力不应大于65N/mm2。

A——吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算。

所需要的吊环最小直径

d=

N×4

=

14180×4

=

11.8mm

π[f]×2

3.1416×65×2

按构造要求直径不低于20mm。

（三）立杆底部轴向力计算

在卸荷钢丝绳作用下，组合风荷载时，立杆轴向力计算：

N×（h1+h2×（1-k））

＝

6.53×（9+9×（1-1））

＝3.27KN

H

18

不组合风荷载时：

N×（h1+h2×（1-k））

＝

6.87×（9+9×（1-1））

＝3.44KN

H

18

一十、立杆的稳定性计算

组合风荷载时，由下式计算立杆稳定性

N

+

Mw

≤f

A

W

N——计算立杆段的轴向力设计值；A——立杆的截面面积；

——轴心受压构件的稳定系数，W——截面模量；f——钢管的抗压强度设计值；

Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩；

Mw=0.9×1.4Mwk=

0.9×1.4ωklah2

10

其中，la——立杆纵距；h——步距；

风荷载标准值ωk=0.7µz·µs·ω0

ω0——基本风压，取山东淄博市张店50年一遇值，ω0=0.4kN/m2

µz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定采用,地面粗糙度类别为地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

脚手架立杆稳定性计算部位选择立杆底部，计算高度取距地面25m,µz取0.81；

µs——脚手架风荷载体型系数,µs=1.3=1.3×0.8=1.040，值大于1.0时，取1.0。

风荷载产生的弯曲压应力：

σw=

Mw

=

0.9×1.4×0.7µzµsω0lah2

W

10W

σw=

0.9×1.4×0.7×0.81×1.0×0.4×1.5×1.52×106

=22.7N/mm2

10×4.24×103

计算长细比λ：

λ=

l0

i

l0——计算长度，l0=kµh；i——截面回转半径；k——计算长度附加系数，其值取1.155；

µ——考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按规范表5.2.8采用；立杆横距lb=0.95m，连墙件布置二步三跨，查规范表5.2.8得µ=1.5.h——步距,1.5m

λ=

kµh

=

1.155×1.5×150.0

=161

i

1.61

根据λ的值，查规范得轴心受压构件的稳定系数=0.271。

组合风荷载时,立杆的稳定性计算按规范公式5.2.6-2验算：

N

+

Mw

=

3.27×103

+22.7=53.325N/mm2

A

W

0.271×394

结论:

满足要求!

不组合风荷载时,立杆的稳定性计算按规范公式5.2.6-1验算:

N

=

3.44×103

=32.22N/mm2

A

0.271×394

结论:

满足要求!

一十一、连墙件计算

（一）脚手架上水平风荷载标准值ωk

连墙件均匀布置，取脚手架最高处受风荷载最大的连墙件计算，高度按38m，地面粗糙度C类　有密集建筑群的城市市区。

风压高度变化系数µz=0.98

脚手架风荷载体型系数µs=1.3=1.3×0.8=1.04，取值大于1.0时，取1.0。

基本风压取山东淄博市张店50年一遇值，ω0=0.4kN/m2

ωk=0.7µzµsω0=0.7×0.98×1.0×0.4=0.27kN/m2

（二）求连墙件轴向力设计值N

每个连墙件作用面积Aw=2×1.5×3×1.5=13.50m2

N=Nlw+N0=1.4wkAw+3=1.4×0.27×13.50+3=8.10kN

Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值；

N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，双排脚手架N0=3kN；

（三）连墙件稳定计算

连墙杆采用钢管时，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加墙内外侧的短钢管上，因此连墙杆的计算长度可取脚手架的离墙距离，即lH=0.15m，因此长细比

λ=

lH

=

15.00

=9<[λ]=150

i

1.61

根据λ值，查规范附录表C，

=0.976,

N

=

8.10×103

=21.06N/mm2<205N/mm2

A

0.976×394

满足要求!

。

抗滑承载力计算

连墙件采用双扣件连接,抗滑承载力取12kN。

Nl=8.10kN<12kN

连墙件扣件抗滑承载力满足要求!

一十二、联梁的计算

联梁采用：

16号工字钢

联梁按照集中荷载作用下的简支梁计算，集中荷载P=3.44kN，联梁跨度为2个立杆间距。

计算简图如下:

通过联梁传递到型钢悬挑梁的支座力为（考虑联梁自重）:

RAmax=RBmax=2×3.44+0.246×3.0=7.618kN;

Mmax=2×3.44×3.0/8=2.580kN.m

σ=

Mmax

=

2.580×106

=

18.298N/mm2<205N/mm2

W

141.0×103

结论:

满足要求!

一十三、悬挑梁计算

悬挑水平梁按照单跨外伸梁计算，外伸端承受上部脚手架立杆传递的集中荷载P作用，支座B为悬挑水平梁与楼板的内锚固点，支座A为建筑物梁板外边缘支承点。

进行型钢悬挑梁强度计算时，钢丝绳不作为悬挑支撑结构的受力构件！

单跨外伸梁计算简图

上图中，m=1.3m，l=2.3m，m1=0.15m，m2=1.10m；

悬挑水平梁采用16号工字钢，截面惯性矩I=1130.0cm4，截面模量（抵抗矩）W=141.0cm3，截面积A=26.1cm2；

脚手架立杆传递的集中荷载P=7.618kN；

悬挑水平梁自重荷载q＝1.2×26.1×10-4×78.5=0.246kN/m；

支座反力计算公式

支座弯矩计算公式

C点最大挠度计算公式

其中k=m/l=1.3/2.3=0.565，kl=ml/l=0.15/2.3=0.065，k2=m2/l=1.10/2.3=0.478

经计算，支座反力RA=20.065kN，支座反力RB=-3.944kN，最大弯矩Mmax=9.730kN.m

（一）悬挑梁抗弯强度计算

σ

Mmax

=

9.730×106

=65.721<205N/mm2

1.05×W

1.05×141.0×103

结论：

抗弯强度满足要求!

（二）悬挑梁挠度计算

计算最大挠度Vmax=6.027mm，容许挠度1300×2/250=10.4mm。

Vmax＝6.027mm<　10.4mm。

结论：

挠度计算满足要求!

一十四、悬挑梁的整体稳定性计算

水平钢梁采用：

16号工字钢

（一）求均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数b

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录表B.2，b＝2.0

当b>0.6的时候，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B.1－2式

b=1.07－

0.282

=0.929

b

最终取b＝0.929

（二）整体稳定验算

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）4.2.2式，整体稳定验算应按下式计算：

σ=

9.730×106

=74.281<205N/mm2

0.929×141.0×103

M－绕强轴作用的最大弯矩，W－梁截面模量

结论：

满足要求!

一十五、悬挑梁钢丝绳计算

（一）钢丝绳的轴力计算

将钢丝绳作为悬挑支撑结构的受力构件，其计算简图如下：

计算简图（kN）

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

经计算,从左到右各支座力分别为：

Ra=7.631kN，Rb=8.457kN，Rc=0.034kN

钢丝绳的轴力按下式计算：

sina=

=3/3.23=0.929

Ru=

RA

=

7.631

=8.214KN

sina

0.929

（二）选择钢丝绳

钢丝绳破断拉力不得小于其所受轴力×安全系数，取安全系数为8，

则钢丝绳最小破断拉力=8.214×8=65.7KN

依据规范《GB/T20118-2006一般用途钢丝绳》，钢丝绳选择6×19,公称抗拉强度1670Mpa。

钢丝绳直径应不小于12mm,其破断拉力为：

73.8KN。

（三）钢丝绳的拉环强度计算

钢丝绳的轴力RU作为拉环的拉力N，为8.214KN。

钢丝绳拉环的强度计算公式为

其中，[f]为吊环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.7.6条规定，吊环应采用HPB300级钢筋制作，在构件的自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的钢筋应力不应大于65N/mm2。

钢丝绳拉环最小直径

d=

N×4

=

8214.000×4

=9mm

2π［f］

2×3.1415×65

钢丝绳拉环最小直径为9mm,按构造要求直径不低于20mm。

一十六、悬挑梁锚固段与楼板连接计算

悬挑梁与楼板锚固处作法如下图：

（一）预埋件强度计算

计算悬挑梁与楼板锚固件强度时，钢丝绳不作为悬挑支撑结构的受力构件，经计算RC=3.944kN；

按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.7.6条规定，吊环应采用HPB300级钢筋制作，在构件的自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的钢筋应力不应大于65N/mm2。

锚固拉钢筋直径16mm，强度计算如下：

σ=

N

＝

N

=

3944.000

=9.81<［f］=65N/mm2

A

2πd2

2×3.142×162

4

4

满足要求!

（二）预埋件在混凝土楼板内锚固长度计算

预埋件与混凝土的容许粘接强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》表4.1.4，计算中取1.43N/mm2；

h≥

N

=

3944.000

=54.86mm

πd［ft］

3.142×16×1.43

经计算，预埋拉环锚固深度必须大于54.86mm。

另外必须满足构造要求，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.7.6条规定，锚入砼的深度不应小于30d并应焊接或绑扎在钢筋骨架上，d为吊环钢筋的直径。

压板厚度应大于10mm，由不小于两道的预埋U型螺栓采用双螺母固定，螺杆露出螺母不应小于3扣。

一十七、转角联梁的受力计算

转角联梁的截面惯性矩I=1130.0cm4，截面抵抗矩W=141.0cm3，截面积A=26.1cm2。

受脚手架集中荷载P=3.44kN；

联梁自重荷载q=1.2×26.1×0.0001×78.500=0.246kN/m；

计算简图（kN）

联梁弯矩图（kN.m）

联梁剪力图（kN）

经过计算得到：

支座反力从左到右各支座力分别为：

N1=5.439kN

N2=2.897kN

N3=-0.483kN

最大弯矩Mmax=1.788kN.m；

最大变形Vmax=0.311mm,在第1跨.

（一）抗弯强度计算:

联梁的抗弯强度设计值[f]（N/mm2）=205N/mm2；；

联梁的弯曲应力按下式计算：

Mmax

＋

N

=

1.788×106

＋

4.442×103

=13.779<205N/mm2

γxW

A

1.05×141.0×103

26.1×102

其中γx--截面塑性发展系数，取1.05；

结论：

满足要求!

联梁钢丝绳计算

（一）钢丝绳的轴力计算

sina=

=3/3.38=0.888

钢丝绳的轴力按下式计算：

Ru=

RA

=

5.439

=6.125KN

sina

0.888

（二）选择钢丝绳

钢丝绳破断拉力不得小于其所受轴力×安全系数，取安全系数为8，

则钢丝绳最小破断拉力=6.125×8=49.0KN

依据规范《GB/T20118-2006一般用途钢丝绳》，钢丝绳选择6×19,公称抗拉强度1670Mpa。

钢丝绳直径应不小于10mm,其破断拉力为：

51.3KN。

（三）钢丝绳的拉环强度计算

钢丝绳的轴力RU作为拉环的拉力N，为6.125KN。

钢丝绳拉环的强度计算公式为

其中，[f]为吊环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范GB50010-2010》9.7.6条规定，吊环应采用HPB300级钢筋制作，在构件的自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的钢筋应力不应大于65N/mm2。

钢丝绳拉环最小直径:

d=

N×4

=

6125×4

=8mm

2π［f］

2×3.1415×65

钢丝绳拉环最小直径为8mm。

按构造要求直径不低于20mm。

转角型钢悬挑梁的受力计算

将型钢悬挑梁端头的钢丝绳作为悬挑支撑结构的受力构件计算。

本方案中，脚手架排距为0.95m，内立杆距离建筑物0.25m，钢丝绳拉结点距离建筑物为1.2m。

水平支撑梁的截面惯性矩I=1130.0cm4，截面抵抗矩W=141.0cm3，截面积A=26.1cm2。

受脚手架立杆集中荷载P=2.897+3.44=6.337kN；型钢悬挑梁自重荷载q