钢管三角悬挑支撑架方案.docx
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钢管三角悬挑支撑架方案
××××小区工程屋面挑檐钢管三角支撑架方案
一、工程概况：
本工程位于××××××，本工程地下一层，地上17层，由13幢17层高层住宅及6幢3层住宅组成；13幢高层采用框架剪力墙结构，采用钻孔灌注桩基础；6幢3层住宅，框架结构，采用预应力方桩基础；拟建场地设地下室一层，基坑开挖深度约3m。
总建筑面积：
88398平方米；总工期：
720天。
0.000相对于黄海标高8.200室内外高差100mm,建筑物高度（室外地面至主要屋面板的板顶）:
49.95m。
建筑抗震设防类别为丙类,建筑结构安全等级为二级,所在地区的抗震设防烈度为六度,剪力墙抗震等级为四级。
本工程砌体施工质量控制等级为B级。
本工程结构设计正常使用年限为50年。
本工程标准层高2.9m，共17层，屋面挑檐檐口高49.850m,挑檐跨度1.0m（从轴线至最外悬挑距离），如图1所示。
图1屋面挑檐剖面图图2屋面挑檐支撑体系的受力
二、方案确定
根据工程情况，如采用槽钢悬挑架作支撑，造价高，不经济，经反复论证，决定采用Φ48钢管三角悬挑支撑架作为屋面挑檐的支撑体系。
为避免斜撑角度太大，斜撑设置在16层、17层。
17层设置垂直支撑。
每榀三角形悬挑架纵向间距1.2m，上口垂直支撑横向间距0.8m。
三、技术要求
1）、14层，15层楼梁板混凝土浇筑时，必须沿建筑四周结构梁预埋Φ48钢管，钢管埋深20cm，上部30cm，并要求14层，15层预埋位置上下对应。
2）、内脚手架的纵横扫地杆及大横杆与悬挑架水平杆相连。
所有水平杆均采用旋转扣件连接，不得采用对接扣件。
所有扣件使用前必须进行检查，不得采用有裂纹、滑扣等缺陷的扣件；扣件必须拧紧，不脱扣。
3）、搭设必须严格按照方案要求进行，钢管间距、角度必须符合设计计算要求。
4）、在17层设置一排斜撑杆，起到卸荷作用，减轻16层斜撑系统荷载，以增大整体支撑系统的稳定性，
5）、遇边柱墙时，设置钢管抱箍，与悬挑架连接。
6）、16层楼面标高处外架满铺脚手板，17层钢管悬挑平台满铺脚手片，悬挑架外侧立面满挂密目网，水平向张挂水平兜网。
四、混凝土浇筑的注意事项
1）浇筑屋面梁板混凝土时应采用先里后外的顺序进行。
2）混凝土卸料时，不宜堆放在挑檐处，应在框架边梁的内侧卸料，然后采用人工铲料到挑檐处，避免荷载集中，分布不均匀。
3）操作人员不得在悬挑部位集中作业，尽量减少人员在悬挑部位作业。
4）混凝土浇筑过程中需有专人看护支撑体系，时刻关注支撑体系的变化情况。
五、悬挑架受力计算
1、计算模型的建立
挑檐板厚100mm,梁截面300mm×500mm。
根据钢管三角支撑架的受力情况，建立如图3的计算模型（假定为一次超静定结构），按照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范及建筑结构荷载规范，施工荷载按2kN/m2计，先计算P1、P2；再依据力法及图乘法求得其他杆件受力；最后根据计算的内力进行水平杆及斜支撑杆的受弯、受压验算（按照图3简图进行计算）。
图3悬挑架各构件的受力
2、计算书
1）求P1、P2值
300X500mm梁模板（扣件式）计算书
一、工程属性
新浇混凝土梁名称
KL
新浇混凝土梁计算跨度（m）
8
混凝土梁截面尺寸（mm×mm）
300×500
新浇混凝土结构层高（m）
2.9
梁侧楼板厚度（mm）
100
二、荷载设计
模板及其支架自重标准值G1k（kN/m2）
面板
0.1
面板及小梁
0.3
模板面板
0.5
模板及其支架
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k（kN/m3）
24
钢筋自重标准值G3k（kN/m3）
梁
1.5
板
1.1
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算支架立柱及其他支承结构构件时（kN/m2）
1
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k（kN/m2）
对水平面模板取值
2
风荷载标准值ωk（kN/m2）
基本风压ω0（kN/m2）
0.3
非自定义:
0.22
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
三、模板体系设计
新浇混凝土梁支撑方式
梁两侧有板，梁板立柱共用（A）
梁跨度方向立柱间距la（mm）
1200
梁两侧立柱间距lb（mm）
800
步距h（mm）
1500
新浇混凝土楼板立柱间距l'a（mm）、l'b（mm）
1200、800
混凝土梁居梁两侧立柱中的位置
居中
梁左侧立柱距梁中心线距离（mm）
400
梁底增加立柱根数
0
梁底支撑小梁根数
3
每纵距内附加梁底支撑主梁根数
2
梁底支撑小梁一端悬挑长度（mm）
50
设计简图如下：
平面图
立面图
四、面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度（mm）
15
面板抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
15
面板弹性模量E（N/mm2）
10000
取单位宽度1000mm，按二等跨连续梁计算，计算简图如下：
W＝bh2/6=1000×15×15/6＝37500mm3，I＝bh3/12=1000×15×15×15/12＝281250mm4
q1＝0.9max[1.2（G1k+（G2k+G3k）×h）+1.4Q1k，1.35（G1k+（G2k+G3k）×h）+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×（0.1+（24+1.5）×0.5）+1.4×2，1.35×（0.1+（24+1.5）×0.5）+1.4×0.7×2]×1＝17.38kN/m
q1静＝0.9×1.35×[G1k+（G2k+G3k）×h]×b＝0.9×1.35×[0.1+（24+1.5）×0.5]×1＝15.61kN/m
q1活＝0.9×1.4×0.7×Q2k×b＝0.9×1.4×0.7×2×1＝1.76kN/m
q2＝（G1k+（G2k+G3k）×h）×b=[0.1+（24+1.5）×0.5]×1＝12.85kN/m
1、强度验算
Mmax＝0.125q1L2＝0.125q1l2＝0.125×17.38×0.152＝0.05kN·m
σ＝Mmax/W＝0.05×106/37500＝1.3N/mm2≤[f]＝15N/mm2
满足要求！
2、挠度验算
νmax＝0.521qL4/（100EI）=0.521×12.85×1504/（100×10000×281250）＝0.012mm≤[ν]＝l/400＝150/400＝0.38mm
满足要求！
3、支座反力计算
设计值（承载能力极限状态）
R1=R3=0.375q1静l+0.437q1活l=0.375×15.61×0.15+0.437×1.76×0.15＝0.99kN
R2=1.25q1l=1.25×17.38×0.15＝3.26kN
标准值（正常使用极限状态）
R1'=R3'=0.375q2l=0.375×12.85×0.15＝0.72kN
R2'=1.25q2l=1.25×12.85×0.15＝2.41kN
五、小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格（mm）
60×80
小梁抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ]（N/mm2）
1.78
小梁弹性模量E（N/mm2）
9350
小梁截面抵抗矩W（cm3）
64
小梁截面惯性矩I（cm4）
256
为简化计算，按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算，如下图：
q1＝max{0.99+0.9×1.35×[（0.3-0.1）×0.3/2+0.5×（0.5-0.1）]+0.9max[1.2×（0.5+（24+1.1）×0.1）+1.4×1，1.35×（0.5+（24+1.1）×0.1）+1.4×0.7×1]×max[0.4-0.3/2，（0.8-0.4）-0.3/2]/2×1，3.26+0.9×1.35×（0.3-0.1）×0.3/2}=3.29kN/m
q2＝max[0.72+（0.3-0.1）×0.3/2+0.5×（0.5-0.1）+（0.5+（24+1.1）×0.1）×max[0.4-0.3/2，（0.8-0.4）-0.3/2]/2×1，2.41+（0.3-0.1）×0.3/2]＝2.44kN/m
1、抗弯验算
Mmax＝max[0.107q1l12，0.5q1l22]＝max[0.107×3.29×0.42，0.5×3.29×0.42]＝0.26kN·m
σ＝Mmax/W＝0.26×106/64000＝4.12N/mm2≤[f]＝15.44N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
Vmax＝max[0.607q1l1，q1l2]＝max[0.607×3.29×0.4，3.29×0.4]＝1.318kN
τmax＝3Vmax/（2bh0）=3×1.318×1000/（2×60×80）＝0.41N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
ν1＝0.632q2l14/（100EI）＝0.632×2.44×4004/（100×9350×2560000）＝0.02mm≤[ν]＝l/400＝400/400＝1mm
ν2＝q2l24/（8EI）＝2.44×4004/（8×9350×2560000）＝0.33mm≤[ν]＝l/400＝400/400＝1mm
满足要求！
4、支座反力计算
梁头处（即梁底支撑小梁悬挑段根部）
承载能力极限状态
Rmax＝max[1.143q1l1，0.393q1l1+q1l2]＝max[1.143×3.29×0.4，0.393×3.29×0.4+3.29×0.4]＝1.84kN
同理可得，梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1＝R3＝1.03kN，R2＝1.84kN
正常使用极限状态
R'max＝max[1.143q2l1，0.393q2l1+q2l2]＝max[1.143×2.44×0.4，0.393×2.44×0.4+2.44×0.4]＝1.36kN
同理可得，梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R'1＝R'3＝0.87kN，R'2＝1.36kN
六、主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格（mm）
Ф48×3.2
主梁弹性模量E（N/mm2）
206000
主梁抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
205
主梁抗剪强度设计值[τ]（N/mm2）
125
主梁截面惯性矩I（cm4）
11.36
主梁截面抵抗矩W（cm3）
4.73
主梁自重忽略不计，计算简图如下：
1、抗弯验算
主梁弯矩图（kN·m）
σ＝Mmax/W＝0.623×106/4730＝131.81N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
主梁剪力图（kN）
Vmax＝1.95kN
τmax＝2Vmax/A=2×1.95×1000/450＝8.67N/mm2≤[τ]＝125N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
主梁变形图（mm）
νmax＝1.26mm≤[ν]＝l/400＝800/400＝2mm
满足要求！
4、扣件抗滑计算
R＝max[R1,R2]＝1.95kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40～65N·m且无质量缺陷的情况下，单扣件能满足要求！
同理可知，左侧立柱扣件受力R＝1.95kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40～65N·m且无质量缺陷的情况下，单扣件能满足要求！
七、纵向水平钢管验算
钢管类型
Ф48×3.5
钢管截面面积A（mm2）
489
钢管截面回转半径i（mm）
15.8
钢管弹性模量E（N/mm2）
206000
钢管截面惯性矩I（cm4）
12.19
钢管截面抵抗矩W（cm3）
5.08
钢管抗剪强度设计值[τ]（N/mm2）
125
钢管抗压、弯强度设计值[σ]（N/mm2）
215
计算简图如下：
R＝max[R1，R2]=1.95kN，R'＝max[R1'，R2']＝1.55kN
1、抗弯验算
纵向水平钢管弯矩图（kN·m）
σ＝Mmax/W＝0.66×106/4730＝138.83N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
纵向水平钢管剪力图（kN）
Vmax＝3.353kN
τmax＝2Vmax/A=2×3.353×1000/450＝14.9N/mm2≤[τ]＝170N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
纵向水平钢管变形图（mm）
νmax＝2.06mm≤[ν]＝l/400＝1200/400＝3mm
满足要求！
4、扣件计算
R＝6.55kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40～65N·m且无质量缺陷的情况下，单扣件能满足要求！
同理可知，左侧立柱扣件受力R＝6.55kN≤8kN
单扣件在扭矩达到40～65N·m且无质量缺陷的情况下，单扣件能满足要求！
八、立柱验算
立杆稳定性计算依据
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011
剪刀撑设置
普通型
立杆顶部步距hd（mm）
1500
立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a（mm）
200
顶部立杆计算长度系数μ1
1.386
非顶部立杆计算长度系数μ2
1.755
钢管类型
Ф48×3.2
立柱截面面积A（mm2）
450
回转半径i（mm）
15.9
立柱截面抵抗矩W（cm3）
4.73
抗压强度设计值f（N/mm2）
205
长细比验算
顶部立杆段：
l01=kμ1（hd+2a）=1×1.386×（1500+2×200）=2633.4mm
非顶部立杆段：
l02=kμ2h=1×1.755×1500=2632.5mm
λ=l0/i=2633.4/15.9=165.62≤[λ]=210
长细比满足要求！
1、风荷载计算
Mw＝0.92×1.4×ωk×la×h2/10＝0.92×1.4×0.22×1.2×1.52/10＝0.07kN·m
2、稳定性计算
根据《建筑施工模板安全技术规范》公式5.2.5-14，荷载设计值q1有所不同：
1）面板验算
q1＝0.9×[1.2×（0.1+（24+1.5）×0.5）+0.9×1.4×2]×1＝16.15kN/m
2）小梁验算
q1＝max{0.93+（0.3-0.1）×0.3/2+0.9×[1.2×（0.5+（24+1.1）×0.1）+0.9×1.4×1]×max[0.4-0.3/2，（0.8-0.4）-0.3/2]/2×1，3.03+（0.3-0.1）×0.3/2}=3.06kN/m
同上四～七计算过程，可得：
R1＝5.07kN，R2＝5.07kN
顶部立杆段：
l01=kμ1（hd+2a）=1.115×1.386×（1500+2×200）=2936.241mm
λ1＝l01/i＝2936.241/15.9＝184.669，查表得，φ1＝0.211
立柱最大受力Nw＝max[R1+N边1，R2+N边2]+Mw/lb＝max[5.07+0.9×[1.2×（0.5+（24+1.1）×0.1）+0.9×1.4×1]×（0.8+0.4-0.3/2）/2×1.2，5.07+0.9×[1.2×（0.5+（24+1.1）×0.1）+0.9×1.4×1]×（0.8+0.8-0.4-0.3/2）/2×1.2]+0.07/0.8＝7.92kN
f＝N/（φA）＝7.92×103/（0.21×450）＝83.37N/mm2≤[f]＝205N/mm2
满足要求！
非顶部立杆段：
l02=kμ2h=1.115×1.755×1500=2935.237mm
λ2＝l02/i＝2935.237/15.9＝184.606，查表得，φ2＝0.211
立柱最大受力Nw＝max[R1+N边1，R2+N边2]+Mw/lb＝max[5.07+0.9×[1.2×（0.75+（24+1.1）×0.1）+0.9×1.4×1]×（0.8+0.4-0.3/2）/2×1.2，5.07+0.9×[1.2×（0.75+（24+1.1）×0.1）+0.9×1.4×1]×（0.8+0.8-0.4-0.3/2）/2×1.2]+0.07/0.8＝8.09kN
f＝N/（φA）+Mw/W＝8086.07/（0.21×450）+0.07×106/4730＝99.4N/mm2≤[f]＝205N/mm2
满足要求！
200X300mm梁模板（扣件式）计算书
一、工程属性
新浇混凝土梁名称
KL
新浇混凝土梁计算跨度（m）
8
混凝土梁截面尺寸（mm×mm）
200×300
新浇混凝土结构层高（m）
2.9
梁侧楼板厚度（mm）
100
二、荷载设计
模板及其支架自重标准值G1k（kN/m2）
面板
0.1
面板及小梁
0.3
模板面板
0.5
模板及其支架
0.75
新浇筑混凝土自重标准值G2k（kN/m3）
24
钢筋自重标准值G3k（kN/m3）
梁
1.5
板
1.1
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算支架立柱及其他支承结构构件时（kN/m2）
1
振捣混凝土时产生的荷载标准值Q2k（kN/m2）
对水平面模板取值
2
风荷载标准值ωk（kN/m2）
基本风压ω0（kN/m2）
0.3
非自定义:
0.22
风压高度变化系数μz
0.9
风荷载体型系数μs
0.8
三、模板体系设计
新浇混凝土梁支撑方式
梁两侧有板，梁板立柱共用（A）
梁跨度方向立柱间距la（mm）
1200
梁两侧立柱间距lb（mm）
800
步距h（mm）
1500
新浇混凝土楼板立柱间距l'a（mm）、l'b（mm）
1200、800
混凝土梁居梁两侧立柱中的位置
居中
梁左侧立柱距梁中心线距离（mm）
400
梁底增加立柱根数
0
梁底支撑小梁根数
2
每纵距内附加梁底支撑主梁根数
2
梁底支撑小梁一端悬挑长度（mm）
50
设计简图如下：
平面图
立面图
四、面板验算
面板类型
覆面木胶合板
面板厚度（mm）
15
面板抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
15
面板弹性模量E（N/mm2）
10000
取单位宽度1000mm，按简支梁计算，计算简图如下：
W＝bh2/6=1000×15×15/6＝37500mm3，I＝bh3/12=1000×15×15×15/12＝281250mm4
q1＝0.9max[1.2（G1k+（G2k+G3k）×h）+1.4Q1k，1.35（G1k+（G2k+G3k）×h）+1.4×0.7Q1k]×b=0.9max[1.2×（0.1+（24+1.5）×0.3）+1.4×2，1.35×（0.1+（24+1.5）×0.3）+1.4×0.7×2]×1＝11.18kN/m
q2＝（G1k+（G2k+G3k）×h）×b=[0.1+（24+1.5）×0.3]×1＝7.75kN/m
1、强度验算
Mmax＝q1l2/8＝11.18×0.22/8＝0.06kN·m
σ＝Mmax/W＝0.06×106/37500＝1.49N/mm2≤[f]＝15N/mm2
满足要求！
2、挠度验算
νmax＝5qL4/（384EI）=5×7.75×2004/（384×10000×281250）＝0.057mm≤[ν]＝l/400＝200/400＝0.5mm
满足要求！
3、支座反力计算
设计值（承载能力极限状态）
R1=R2=0.5q1l=0.5×11.18×0.2＝1.12kN
标准值（正常使用极限状态）
R1'=R2'=0.5q2l=0.5×7.75×0.2＝0.77kN
五、小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格（mm）
60×80
小梁抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
15.44
小梁抗剪强度设计值[τ]（N/mm2）
1.78
小梁弹性模量E（N/mm2）
9350
小梁截面抵抗矩W（cm3）
64
小梁截面惯性矩I（cm4）
256
为简化计算，按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算，如下图：
q1＝max{1.12+0.9×1.35×[（0.3-0.1）×0.2/2+0.5×（0.3-0.1）]+0.9max[1.2×（0.5+（24+1.1）×0.1）+1.4×1，1.35×（0.5+（24+1.1）×0.1）+1.4×0.7×1]×max[0.4-0.2/2，（0.8-0.4）-0.2/2]/2×1，1.12+0.9×1.35×（0.3-0.1）×0.2/2}=1.94kN/m
q2＝max[0.77+（0.3-0.1）×0.2/2+0.5×（0.3-0.1）+（0.5+（24+1.1）×0.1）×max[0.4-0.2/2，（0.8-0.4）-0.2/2]/2×1，0.77+（0.3-0.1）×0.2/2]＝1.35kN/m
1、抗弯验算
Mmax＝max[0.107q1l12，0.5q1l22]＝max[0.107×1.94×0.42，0.5×1.94×0.42]＝0.16kN·m
σ＝Mmax/W＝0.16×106/64000＝2.43N/mm2≤[f]＝15.44N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
Vmax＝max[0.607q1l1，q1l2]＝max[0.607×1.94×0.4，1.94×0.4]＝0.778kN
τmax＝3Vmax/（2bh0）=3×0.778×1000/（2×60×80）＝0.24N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
ν1＝0.632q2l14/（100EI）＝0.632×1.35×4004/（100×9350×2560000）＝0.01mm≤[ν]＝l/400＝400/400＝1mm
ν2＝q2l24/（8EI）＝1.35×4004/（8×9350×2560000）＝0.18mm≤[ν]＝l/400＝400/400＝1mm
满足要求！
4、支座反力计算
梁头处（即梁底支撑小梁悬挑段根部）
承载能力极限状态
Rmax＝max[1.143q1l1，0.393q1l1+q1l2]＝max[1.143×1.94×0.4，0.393×1.94×0.4+1.94×0.4]＝1.08kN
同理可得，梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1＝R2＝1.08kN
正常使用极限状态
R'max＝max[1.143q2l1，0.393q2l1+q2l2]＝max[1.143×1.35×0.4，0.393×1.35×0.4+1.35×0.4]＝0.75kN
同理可得，梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R'1＝R'2＝0.75kN
六、主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格（mm）
Ф48×3.2
主梁弹性模量E（N/mm2）
206000
主梁抗弯强度设计值[f]（N/mm2）
205
主梁抗剪强度设计值[τ]（N/mm2）
125
主梁截面惯性矩I（cm4）
11.36
主梁截面抵
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