脚手架工程专项安全施工方案2.docx

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脚手架工程专项安全施工方案2

连墙件的轴向力设计值：

N1=N1W+N0=5.645KN

两墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ×A×[f]

其中φ为轴心受压立杆的稳定系数；由长细比L0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，L为内排架距墙的长度，又因为A=4.89㎡；[f]=205.00N/mm2.

连墙件轴向承载力设计值为：

Nf=0.949×4.89×10-4×205.00×103=95.133KN

N1=5.645≤Nf95.133，连墙件的设计值满足要求。

连墙件采用单扣件与墙体连接。

由以上计算得到N1=5.645小于单扣件的抗滑力8.0KN，满足要求。

九、立杆的地基承载力计算

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：

P≤fg

地基承载力设计值：

fg=fgk×KC=200.00KN/㎡

其中，地基承载力标准值fgk=500.00KN/㎡

脚手架地基承载力调整系数KC=0.400

立杆基础底面的平均压力：

=140.732KN/㎡

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=12.665KN

基础底面积A=0.090㎡

=140.72≤fg=200KN/㎡，地基承载力满足要求。

普通悬挑架

一、参数信息

1、脚手架参数

单排脚手架搭设高度为15米，立杆采用单立杆。

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.50米，立杆与墙中的距离为1.05米，立杆的步距为1.5米。

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根。

脚手架沿墙纵向长度为120米，采用钢管类行为≤φ48×3.5；

横杆与立杆的连接方式为单扣件，取扣件抗滑承载力系数为0.8；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距3.0米，水平间距3.0米，采用扣件连接。

连墙件采用单扣件连接。

2、活荷载参数

施工均布荷载标准值（KN/㎡）：

2.00；脚手架用途为：

装修脚手架。

，同时施工层数2层。

3、风荷载参数。

本工程地处于辽宁省朝阳市，查荷载规范基本风压为0.550，风荷载高度变化系数UZ为0.740，风荷载体型系数为US0.649。

计算中考虑风荷载作用。

4、静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（KN/㎡）：

0.1360；

脚手板自重标准值（KN/㎡）：

0.300；

栏杆挡脚板自重标准值（KN/㎡）：

0.110；

安全设施与安全网自重标准值（KN/㎡）：

0.005；

脚手板铺设层数为2层；

脚手板类别：

松木脚手板、竹笆片脚手板，栏杆挡板类别：

栏杆、冲压钢脚手板挡板。

5、水平悬挑支架梁

悬挑水平钢梁采用16a号槽钢，其中建筑物外悬挑1.5米，建筑物内锚固长度2.0米。

与楼板连接螺栓直径为20㎜，楼板混凝土标号不小于C25。

6、拉绳与支杆参数

支撑数量为1。

钢丝绳安全系数为：

6.00

钢丝绳与墙距离为：

1.2米

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，悬挑梁上最里面钢丝绳距离建筑物1.2米。

二、大横杆的计算：

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆上面，将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1、均布荷载计算

大横杆自重标准值：

P1=0.038KN/m。

脚手板的自重标准值：

P2=0.30×

=0.105KN/m

活荷载标准值：

Q=2×

=0.7KN/m

静荷载设计值：

q1=1.2×0.038+1.2×0.105=0.172KN/m

活荷载设计值：

q2=1.4×0.7=0.980KN/m

2、强度验算

跨中支座最大弯矩分别按图、图2组合。

跨中最大弯矩据计算公式如下：

M1max=0.08q1L2+0.10q2L2

跨中最大弯矩为：

M1max=0.08×0.172×1.52+0.10×0.98×1.52

=0.251KN.m

支座处最大弯矩计算公式如下：

M2max=-0.1q1L2-0.117q2L2

支座处最大弯矩为：

M2max=-0.1×0.172×1.52-0.117×0.98×1.52

=-0.297KN.m

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

δ=Max=

=49.409N/mm2

δ=Max=

58.464N/mm2

大横杆的最大弯取应力为δ=58.464N/mm2小于大横杆抗压强度设计值[f]=205.0N/mm2，满足要求。

3、挠度验算

最大挠度考虑为三跨连续均布荷载作用下的挠度。

计算公式为：

Vmax=0.677×

+0.990×

其中：

静荷载标准值：

q1=P1+P2=0.038+0.105=0.143KN.m

或荷载标准值：

q2=Q=0.700KN.m

最大挠度计算值为：

Vmax=0.677×

+0.990×

=1.593㎜

大横杆的最大挠度1.593㎜小于大横杆的最大允许挠度

㎜与

10㎜，满足要求！

三、小横杆的计算

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照间支梁进行强度和挠度值计算，大横杆在小横杆上面，用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1、荷载值计算

大横杆的自重标准值：

P1=0.038×1500=0.058KN

脚手板的自重标准值：

P2=0.30×1.05×

=0.158KN

活荷载标准值：

Q=2×1.05×

=1.05KN

集中荷载的设计值：

P=1.2×（0.058+0.158）+1.4×1.05=1.728KN

2、强度验算

最大弯矩考虑应为小横杆自重均布荷载于大横杆传递荷载的标准值最不利分配弯矩。

均布荷载最大弯矩计算公式如下：

Mqmax=q×L2÷8

Mqmax=1.2×0.038×1.052÷8=0.006KN.m

集中荷载最大弯矩计算公式：

Mpmax=

=0.605KN.m

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.006+0.605=0.611KN.m

最大应力计算值δ=Max=

=120.311N/mm2

小横杆的最大应力计算值δ=120.311N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205.00N/mm2，满足要求。

3、挠度验算

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之最不利分配的挠度。

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下：

Vqmax=

=0.024㎜

大横杆传递荷载P=P1+P2+Q=0.058+0.158+1.050=1.265KN

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：

Vpmax=

=2.094㎜

小横杆的最大挠度为2.094㎜小于小横杆的最大允许挠度

与10㎜，满足要求。

四、扣件抗滑力计算

按规范5.1.7，直角、旋转扣件承载力取值为8.00KN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际旋转单扣件承载力取值为6.40KN

纵向或横向水平干与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（规范5.2.5）。

R≤RC

其中：

RC扣件抗滑承载力设计值，取6.40KN；

R纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.5×

=0.058KN

小横杆的自重标准值P2=0.038×1.050=0.040KN

脚手板的自重标准值P3=

=0.236KN

活荷载标准值：

=1.575KN

活荷载设计值：

R=1.2×（0.040+0.236）+1.4×1.575=2.537KN

R=2.537KN﹤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0.1505

NG1=

×15=3.986

（2）脚手板自重标准值（KN/㎡），采用松木或竹串片脚手板，标准值为0.30

NG2=

=0.608KN

（3）栏杆与挡脚板自重标准值（KN/m），采用栏杆、冲压钢脚手板、挡板，标准值为0.11

NG3=

=0.165KN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（KN/㎡），标准值为0.005

NG4=0.005×1.5×15=0.112KN

经计算得到，活荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.986+0.608+0.165+0.112=4.871KN

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

NQ2.0×1.050×1.5×2/2=3.15KN

风荷载标准值按以下公式计算

WK=0.7UZ×US×W0

其中：

W0--基本基本风压（KN/㎡），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

W0=0.550KN/㎡

UZ=风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

UZ=0.740

US=风荷载体型系数，取值为0.649；

经计算得到，风荷载标准值：

WK=0.7×0.55×0.74×0.649=0.185KN/㎡

不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2N+1.4N0

=1.2×4.871+1.4×3.15=10.255KN

考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2N+0.85×1.4N0

=1.2×4.871+0.85×1.4×3.15=9.593KN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为：

MW=0.85×

1.4WKLAH2/10

=0.074KN/m

六、立杆的稳定性计算

不组合风载时，立杆的稳定性计算公式为：

δ=

[ƒ]

立杆轴向压力设计值：

N=10.225KN

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：

u=1.155

计算长度，由公式L0=kuh确定：

L0=3.119m

长细比：

L0/I=197.00

轴心受压立杆的稳定系数

，由长细比L0/I的计算结果查表得到

=0.186。

立杆净截面面积A=4.89cm2

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.8cm3

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2

δ=

=112.745N/mm2

立杆稳定性计算δ=112.745N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205.000N/mm2，满足要求。

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式：

δ=

≤[f]

立杆的轴心压力为设计值为：

N=9.593KN

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u=1.8

计算长度，由公式L0=KUH确定：

L0=3.119m

长细比：

L0/I=197.00

轴心受压立杆的稳定系数

，由长细比L0/I的计算结果查表得到

=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]=205.000N/mm2

δ=

=120.090N/mm2

立杆稳定性计算δ=120.090N/mm2小于立杆抗压强度实际值[f]=205.000N/mm2，满足要求。

七、连墙件的计算

连墙件轴向力设计值应按照下式计算：

N1=N1W+N0

风荷载标准值WK=0.185KN/㎡

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积AW=9.00㎡

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=3.0KN

风荷载产生的连墙件轴向力设计值（KN），按照下式计算：

N1W=1.4×WK×AW=2.330KN；

连墙件的轴向力设计值：

N1=N1W+N0=5.330KN

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ×A×[f]

其中φ为轴心受压立杆的稳定系数；由长细比L0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，L为内排架距墙的长度，又因为A=4.89㎡；[f]=205.00N/mm2.

连墙件轴向承载力设计值为：

Nf=0.949×4.89×10-4×205.00×103=95.133KN

N1=5.330≤Nf95.133，连墙件的设计值满足要求。

连墙件采用单扣件与墙体连接。

由以上计算得到N1=5.330小于单扣件的抗滑力8.0KN，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。

悬挑部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架为1.05米，内排脚手架距墙距离为0.3米，支拉斜杆的支点距墙体的距离不小于1.2米，水平支撑梁的截面惯性矩I=866.2cm4，截面抵抗矩W=108.3cm3，截面积A=21.95cm2。

受力脚手架集中荷载N=1.2×4.871+1.4×3.15=10.255KN；

水平钢梁自重荷载q=1.2×21.95×0.0001×78.5=0.207KN/m；

经连续梁的计算得到：

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：

R[1]：

=13.839KN

R[2]：

=7.460KN

R[3]：

=0.066KN

最大弯矩Mmax=1.547KN.m

最大应力δ=

=13.609N/mm2

水平支撑梁的最大应力计算值为13.609N/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16a号槽钢，计算公式如下：

δ=

≤[ƒ]

其中φb为均匀弯曲的受力构件整体稳定系数，按以下公式计算：

Φb=

=1.87

由于Φb大于0.6，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到Φb为0.919。

经计算得到最大应力δ=

=15.545N/mm2≤[ƒ]=215mm2水平钢梁稳定性，15.545N/mm2≤[ƒ]=215mm2满足要求。

十、拉绳的受力计算

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力Rui按照下面计算

RAH=

其中RuiCosθi为钢丝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钢丝绳的拉力为：

19.572KN。

十一、拉绳的强度计算

钢丝绳的内力计算

钢丝绳（斜拉杆）的轴力RU均取最大值进行计算，为：

RU=19.572KN

如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的允许拉力按照下列公式计算：

[Fg]=

其中：

[Fg]为钢丝绳的允许拉力（KN）

Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN）计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（㎜）。

a为钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82、0.8；

K为钢丝绳使用系数。

计算中[Fg]取19.572KN，a=0.820,K=6.0,得到：

d=16.8㎜.

经计算，钢丝绳最小直径必须大于17.00㎜才能满足要求。

钢丝绳（斜拉杆）的拉环强度计算

钢丝绳（斜拉杆）的拉环轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉

力N，为N=RU=19.572N

钢丝绳（斜拉杆）的拉环强度计算公式为：

δ=

≤[ƒ]

其中[ƒ]为拉环受力的单支抗剪强度，取[ƒ]=125N/mm2

所需要的钢丝绳的拉环最小直径D=

=15㎜

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=0.066KN

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为：

δ=

≤[ƒ]

其中[ƒ]为拉环为钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条，[ƒ]=50N/mm2

所需要的水平钢梁与楼板拉点的拉环的直径最小直径：

=0.917㎜

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

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：

h≥

其中：

N为锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=0.066KN；

d为楼板螺栓的直径，d=20.00㎜

[ƒd]为楼板螺栓与混凝土的允许粘结强度，计算中取1.27N/mm2

H为楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经计算得到h要大于

=0.827㎜

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：

混凝土局部承压得螺栓拉力要满足公式：

N≥（

）ƒcc

其中：

N为锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N=7.460KN；

d为楼板螺栓的直径，d=20.00㎜

b为楼板内的螺栓锚板边长，b=5×d=100㎜

[ƒcc]为楼板螺的局部挤压强度设计值，计算中取0.95ƒcc=11.9N/mm2

经过计算得到公式右边等于115.26KN，大于锚固力N=7.46KN，

楼板混凝土局部承压计算满足要求。

悬挑卸料平台

由于卸料平台的悬挑长度和所受的荷载都很大，因此必须严格的进行设计和验算。

一、参数信息

1、荷载参数

脚手板类别:

松木脚手板，自重标准值0.35KN/㎡

栏杆、挡板类别：

栏板冲压钢板，自重标准值0.11KN/㎡

施工工人等活荷载：

自重标准值2.0KN/㎡

最大堆放材料荷载：

自重标准值10KN/㎡

2、悬挑参数

内侧钢绳与墙的距离：

1.2米；外层钢丝绳与内侧钢丝绳的距离：

0.5米

上部拉绳点与悬挑梁墙支点的距离：

5米

钢丝绳安全系数K：

10；悬挑梁与墙的连接点按铰支计算。

预埋件的直径：

20㎜。

3、水平支撑梁

主梁槽钢型号：

16a号槽钢槽口水平。

次梁槽钢型号：

10a号槽钢槽口水平。

次梁槽钢间距：

0.4米，最里端次梁与墙的最大允许距离为0.2米。

4、卸料平台参数

水平钢梁（主梁）的悬挑长度：

2.5米；

水平钢梁（主梁）的锚固长度：

0.1米；

平台计算宽度：

3米。

二、次梁的验算

次梁选择10a号槽钢槽口水平，间距0.4米。

其截面特性为：

面积：

A=12.74cm2

惯性矩：

IX=198.30cm4

转动惯量：

WX=39.70cm3

回转半径：

ix=3.95㎝

截面尺寸：

b=48.0㎜；h=100㎜；t=8.5㎜。

1、荷载计算

（1）脚手板自重标准值：

本工程采用松木脚手板，标准值为：

0.35KN/㎡

Q1=0.35×0.4=0.14KN/m

（2）最大材料堆放荷载为10KN，转化为线荷载：

Q2=10.00/2.50/3.00×0.40=0.53KN/m

（3）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+0.53+0.1）=0.93KN/m。

经计算得到活荷载设计值P=1.4×2.00×0.40×3=3.36KN

2、内力验算

内力按照集中荷载P与均布荷载q的作用下简支梁计算，计算简图如下：

最大弯矩M计算公式为：

经计算得到，最大弯矩M=

=3.56KN/m.

3、抗弯强度验算

次梁应力：

δ=

其中RX为截面塑性发展系数，取1.05；

[ƒ]为钢材的抗压强度设计值，取205.00N/mm2；

次梁槽钢的最大应力计算值δ=

=85.43N/㎡

次梁槽钢的最大应力计算值85.43N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值205.00N/mm2满足要求。

4、整体稳定性验算

δ=

其中，φb为均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按下列公式计算：

经计算得到

=0.78

由于

≥0.6，按照下列公式调整：

=1.07-

≤1.0

得到

=0.706

次梁槽钢稳定性验算δ=

=127.02N/mm2

次梁槽钢的稳定性计算等于127.02N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值205.00N/mm2满足要求。

三、主梁的验算

根据现场的一些情况和一般做法，卸料平台的内钢丝绳作为安全储备不参与内力的计算。

主梁选择16a号槽钢槽口水平，间距0.4米。

其截面特性为：

面积：

A=15.69cm2

惯性矩：

IX=391.47cm4

转动惯量：

WX=62.14cm3

回转半径：

ix=4.95㎝

截面尺寸：

b=53.0㎜；h=126㎜；t=9.0㎜。

1、荷载计算

（1）栏杆、挡脚手板自重标准值：

本工程采用栏杆冲压钢，标准值为：

0.11KN/㎡

Q1=0.11KN/m

（2）槽钢自重荷载

Q2=0.10KN/m

经计算得到静荷载设计值q=1.2（Q1+Q2）

=1.2（0.11+0.12）=0.28KN/m。

次梁传递的集中荷载取次梁支座力：

P=（0.93×3.00+3.36）÷2=3.07KN

2、内力验算

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