25M悬挑脚手架专项方案.docx

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25M悬挑脚手架专项方案

请专家帮我解决：

1、悬挑脚手架16#工字钢根部与混凝土墙体焊接预埋铁件的焊缝受力计算；并提供经计算有说服力的预埋铁件规格型号。

2、斜支撑下端与混凝土墙体焊接的抗剪预埋铁件的焊缝受力计算；并提供经计算有说服力的抗剪预埋铁件规格型号。

3、连墙拉杆与墙体预埋件焊缝受力计算；并提供经计算有说服力的预埋铁件规格型号。

4、25M高悬挑脚手架计算书后面还有18M高的计算书,请和以上三个问题一样的方法给出一个预埋铁件规格型号。

5、附图:

1

工程概况

本工程为扬州市生活垃圾焚烧发电厂烟囱（80m）工程，该工程烟囱设计为双管式烟囱，承重外筒为钢筋混凝土结构，排烟内筒为自立式钢内筒结构。

本结构主要抗侧力体系为混凝土筒体结构，钢内筒只承受本身该段自重和温度应力。

结构抗震分类为丙类，安全等级为二级，抗震等级为三级。

烟囱混凝土筒身的外围尺寸为6.100m×6.840m方形，混凝土筒壁厚为300mm，自5.00m开始每隔5米设有一层钢筋混凝土平台，计15层。

内筒为2个直径为1.80m的钢内筒，钢内筒筒身高为80m。

在西面和东面的7.26m（中心标高）处各有1个1.96m×3.06m的烟道口。

本工程采用外墙双排钢管脚手架，36M以内采用落地式双排钢管脚手架，直接座落在烟囱基础之上；基础比烟囱室内地坪低1.10M。

以上用43.2M分二层悬挑脚手架。

分别在高度36~61.2M处和61.2~79.2M处搭设二道悬挑式双排钢管脚手架。

25M高型钢悬挑脚手架计算书

扬州市生活垃圾焚烧发电厂烟囱工程；工程建设地点:

属于结构；地上15层；建筑高度：

76.5m；标准层层高：

5m；总建筑面积：

625.86平方米。

本工程由投资建设，设计，地质勘察，监理，组织施工；由担任项目经理，担任技术负责人。

型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《建筑施工安全检查评分标准》（JGJ59-99）、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）以及本工程的施工图纸。

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为25m，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.86m，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；

连墙件布置取两步三跨，竖向间距3.6m，水平间距5.58m，采用焊缝连接；

2.活荷载参数

施工均布荷载（kN/m2）:

2.000；脚手架用途:

装修脚手架；

同时施工层数:

2层；

3.风荷载参数

本工程地处江苏高邮，基本风压0.4kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs为0.95；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值（kN/m）:

0.1337；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.000；

安全设施与安全网自重标准值（kN/m2）:

0.005；脚手板铺设层数:

4层；

脚手板类别:

竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:

无；

5.水平悬挑支撑梁

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。

楼板混凝土标号:

C40；

6.拉绳与支杆参数

支杆与与梁夹角为（度）:

60；

支点距离建筑物1.2m,支杆采用48×3mm。

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，大横杆在小横杆的上面。

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.均布荷载值计算

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）

2.强度验算

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=0.08×0.166×1.862+0.10×0.98×1.862=0.385kN·m；

支座最大弯距计算公式如下:

M2max=-0.10q1l2-0.117q2l2

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.166×1.862-0.117×0.98×1.862=-0.454kN·m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.385×106,0.454×106）/4490=101.114N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=101.114N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/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：

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=0.677×0.138×18604/（100×2.06×105×107800）+0.990×0.7×18604/（100×2.06×105×107800）=4.24mm；

大横杆的最大挠度4.24mm小于大横杆的最大容许挠度1860/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

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=0.033×1.86=0.062kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.3×1.05×1.86/（2+1）=0.195kN；

活荷载标准值：

Q=2×1.05×1.86/（2+1）=1.302kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.062+0.195）+1.4×1.302=2.131kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

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=Pl/3

Mpmax=2.131×1.05/3=0.746kN·m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.752kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.752×106/4490=167.378N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=167.378N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/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=0.062+0.195+1.302=1.559kN；

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:

νpmax=Pl（3l2-4l2/9）/72EI

νpmax=1559.238×1050×（3×10502-4×10502/9）/（72×2.06×105×107800）=2.885mm；

最大挠度和ν=νqmax+νpmax=0.024+2.885=2.909mm；

小横杆的最大挠度为2.909mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

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）:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

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=0.033×1.86×2/2=0.062kN；

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=0.3×1.05×1.86/2=0.293kN；

活荷载标准值:

Q=2×1.05×1.86/2=1.953kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.062+0.017+0.293）+1.4×1.953=3.181kN；

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0.1354kN/m

NG1=[0.1354+（1.86×2/2）×0.033/1.80]×25.00=4.245kN；

（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=0.3×4×1.86×（1.05+0.3）/2=1.507kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0kN/m

NG3=0×4×1.86/2=0kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网:

0.005kN/m2

NG4=0.005×1.86×25=0.232kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.984kN；

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=2×1.05×1.86×2/2=3.906kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.984+0.85×1.4×3.906=11.829kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.984+1.4×3.906=12.65kN；

六、立杆的稳定性计算:

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

ω0=0.4kN/m2；

μz--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：

μz=0.74；

μs--风荷载体型系数：

取值为0.95；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.4×0.74×0.95=0.197kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.197×1.86×1.82/10=0.141kN·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=11.829kN；

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'=12.65kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.3.3得：

μ=1.5；

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；

考虑风荷载时

σ=11829.36/（0.188×424）+141162.153/4490=179.84N/mm2；

立杆稳定性计算σ=179.84N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

不考虑风荷载时

σ=12649.62/（0.188×424）=158.692N/mm2；

立杆稳定性计算σ=158.692N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[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

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.95，ω0＝0.4，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.95×0.4=0.245kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=20.088m2；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）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=6.882kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=11.882kN；

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；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.24×10-4×205×103=82.487kN；

Nl=11.882

连墙件采用焊接方式与墙体连接，对接焊缝强度计算公式如下

σ=N/lwt≤fc或ft

其中N为连墙件的轴向拉力，N=11.882kN；

lw为连墙件的周长，取Lw=pi×d=150.796mm；

t为连墙件钢管的厚度，t=3mm；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过焊缝抗拉强度σ=11882.31/（150.796×3）=26.266N/mm2；

经过焊缝抗拉强度σ=26.266

连墙件对接焊缝连接示意图

八、水平型钢梁的受力计算:

悬臂梁受脚手架集中荷载N的作用，A、B点分别为与墙（梁）焊接锚固

本方案中，脚手架排距为1050mm，内排脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1200mm，

A、B点距离:

384mm，

水平钢梁的截面惯性矩I=1130cm4，截面抵抗矩W=141cm3，截面积A=26.1cm2。

受脚手架集中荷载N=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.984+1.4×3.906=12.65kN；

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

受力分析此悬挑架为一次超静定结构，采用力法进行受力分析。

悬挑架示意图

悬挑脚手架计算简图

经过连续梁的计算得到

悬挑脚手架支撑梁剪力图（kN）

悬挑脚手架支撑梁弯矩图（kN·m）

悬挑脚手架支撑梁变形图（mm）

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：

R[1]=16.307kN；

R[2]=9.362kN。

计算得出水平悬挑钢梁最大弯矩Mmax=1.909kN·m

计算得出水平悬挑钢梁最大剪力Vmax=12.724kN

水平悬挑钢梁的强度计算

1、抗弯强度计算

计算公式如下:

式中Mmax--截面承受最大弯矩值，Mmax=1.909kN·m；

W--构件静截面模量，W=141m3；

γ--截面塑性发展系数，γ=1.05；

f--钢材的抗弯强度设计值，f=205N/mm2；

经计算得出σmax=1.909×106/（1.05×141000）=12.891N/mm2

钢梁的正应力计算值σmax=12.891N/mm2小于钢梁抗弯强度设计值f=205N/mm2，满足要求。

2、抗剪强度计算

计算公式如下:

式中V--计算截面沿腹板平面作用的剪力；

S--中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩；

I--毛截面惯性矩；

tw--腹板厚度；

fv--钢材的抗剪强度设计值；fv=185N/mm2；

经计算得出τmax=153.669N/mm2

钢梁的切应力计算值τmax=153.669N/mm2小于钢梁抗剪切强度设计值fv=185N/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

σ=M/φbWx≤[f]

其中φb--均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：

查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）得，φb=2

由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到φb值为0.93。

经过计算得到最大应力σ=1.909×106/（0.93×141000）=14.57N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=14.57小于[f]=215N/mm2,满足要求!

十、支撑斜杆的受力计算

支撑斜杆的轴压力为：

N=R[1]/sinθ=18.83kN。

支撑斜杆采用48×3mm钢管,其容许应力按照下式计算:

σ=N/φA≤[f]

式中N--支撑斜杆的轴压力设计值，N=18.83kN；

A---受压杆的净截面面积,A=4.241cm2；

[f]--钢材的抗压强度设计值，[f]=205N/mm2；

φ--轴心受压斜杆的稳定系数;

由长细比λ=l/i=151，λ（fy/235）1/2=143≤250查表得φ=0.333；

经计算得出,支撑斜杆的正应力σ=18.83×103/（0.333×4.241×102）=133.329N/mm2

支撑斜杆的正应力σ=133.329N/mm2小于钢梁抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求。

斜撑杆的焊缝计算：

斜撑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

σ=N/lwt≤fc或ft

其中N为斜撑杆的轴向力，N=18.83kN；

lwt为焊接面积，取4.241cm2；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过计算得到焊缝抗拉强度σ=18.83×10/4.241=44.399N/mm2。

对接焊缝的抗拉或抗压强度计算满足要求!

十一、锚固段与楼板连接的计算

水平钢梁与楼板采用对接焊缝，弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算如下：

对接焊缝在正应力与剪应力作用计算公式为

经过计算得到满足上式的最小对接焊缝面积Amin=93mm2；

其中N--对接焊缝轴向力，N=9.415kN；

F--对接焊缝切向力，F=9.362kN；

A--水平钢梁满焊的截面积，A=2610mm2；

ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185.0N/mm2；

经过计算得到焊缝正应力强度σ=9415.037/2610=3.607N/mm2；

焊缝剪应力强度τ=9361.678/2610=3.587N/mm2；

焊缝总强度为12.307N/mm2；

对接焊缝的强度计算满足要求！