悬挑外脚手架专项设计方案10.28Word格式.doc
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1
工程名称
昆明滇池国家旅游度假区大渔欣城建设项目B8（二期）地块第三标段
2
工程地址
昆明市呈贡区大渔乡
3
建设单位
昆明昆明滇池国家旅游度假区国有资产投资经营管理有限责任公司
4
勘察单位
云南省设计院勘察分院
5
设计单位
云南省设计院
6
监理单位
云南国开建设监理咨询有限公司
7
质量监督单位
昆明市质量监督站
8
施工总承包单位
四川红叶建设有限公司
9
合同承包范围
工程量清单范围
10
结算方式
合同约定
2、建筑设计简介
2.2建筑设计简介
栋号
面积
层
数
建筑高度
基础
类型
结构
抗震设防烈度
抗震等级
安全等级
建筑
功能
7栋
21075.9㎡
32
88.65M
梁板式筏形基础
剪力墙
八度
二级
住宅楼
8栋
14栋
17299.4㎡
26
70.95M
三、悬挑外架设计及参数信息
1、悬挑脚手架设计概况
计算和搭设时考虑了以下几点：
1.1本方案采用立杆作用在悬挑主梁上的方式搭设。
1.2连墙件严格按照设计布设，保证架体整体稳定性。
1.3悬挑外架中连墙件扣件一定要采用双扣件。
1.4悬挑型钢采用14号工字钢，悬挑长度为1.5米，锚固段长度1.5米，合计每根悬挑型钢长为3.0米。
1.5脚手架除按照要求搭设纵横向扫地杆外，还要在外围按规定设置剪刀撑。
1.6在架体上外围必须要满挂密目网，水平兜网每隔一步进行张挂。
1.7在悬挑架首层用层板，竹篱笆等作密封设置。
1.8工字钢、钢管等材料必须符合相应的质量要求。
2.具体参数设计信息如下：
·
悬挑外架立杆横向间距：
1.05m；
悬挑外架立杆纵距：
1.5m；
悬挑外架立杆的跨距：
1.5m。
3.荷载取值：
①.脚手板自重标准值：
0.35KN/m2
②、栏杆、档脚手板标准值：
0.15KN/m2
③、均布荷载标准值：
3KN/m2
4.荷载分项系数取值：
钢管立杆、型钢、脚手板板自重：
1.2
施工活荷载：
1.4
5.钢管支架的设计按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001的规定，计算采用的主要软件为“中国建筑科学研究院”编制的《PKPM》系列软件08.1.0版程序。
①、钢管
考虑到钢管的制造误差和多年损耗，我们统计了100根钢管的400个管端壁厚，得到它们的平均厚度是3.30mm，标准差是0.143mm。
取平均厚度减1.645倍标准差，得到的有95%保证率的壁厚是3.07mm。
为计算安全保证，取钢管的尺寸是48×
3.0mm。
②、扣件
目前国内厂家生产的扣件的自重误差较大、扣件螺栓使用的材质差异较大，通过我们的抽样检查表明，部分螺栓扭力矩在20～40N.m时，滑丝已不能使用，严重影响模板高支架的安全，为此我们要求使用合格的扣件，并要求使用扭矩扳手检查螺栓的扭紧力矩，不得低于40N.m，且不大于65N.m。
③、立杆稳定性因素
为了消除立杆搭接带来的偏心弯矩的不利影响，施工方案中规定立杆必须采用对接扣件对接。
④、本工程悬空外架采用工字钢、钢管、扣件、安全网、钢丝绳等材料进行搭设。
施工工序：
施工预埋钢筋拉环→铺设工字钢（底部焊接定位钢筋）→加斜拉钢丝绳→搭设架体→铺安全网
四、方案计算
（该方案为14号工字钢）
悬挑式扣件钢管脚手架计算书
钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。
计算参数:
双排脚手架，搭设高度18.0米，立杆采用单立管，每隔6层挑一次。
立杆的纵距1.30米，立杆的横距1.05米，内排架距离结构0.30米，立杆的步距1.50米。
采用的钢管类型为48×
3.0，
连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距4.50米。
施工活荷载为3.0kN/m2，同时考虑2层施工。
脚手板采用木板，荷载为0.35kN/m2，按照铺设4层计算。
栏杆采用竹笆片，荷载为0.15kN/m，安全网荷载取0.0050kN/m2。
脚手板下小横杆在大横杆上面，且小横杆全部在主结点。
基本风压0.30kN/m2，高度变化系数1.2500，体型系数1.1340。
悬挑水平钢梁采用14号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.50米，建筑物内锚固段长度1.50米。
悬挑水平钢梁采用拉杆与建筑物拉结，最外面支点距离建筑物1.35m。
拉杆采用钢丝绳。
一、小横杆的计算
小横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。
按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。
1.均布荷载值计算
小横杆的自重标准值P1=0.038kN/m
脚手板的荷载标准值P2=0.350×
1.300/1=0.455kN/m
活荷载标准值Q=3.000×
1.300/1=3.900kN/m
荷载的计算值q=1.2×
0.038+1.2×
0.455+1.4×
3.900=6.052kN/m
小横杆计算简图
2.抗弯强度计算
最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩
计算公式如下:
M=6.052×
1.0502/8=0.834kN.m
=0.834×
106/4491.0=185.716N/mm2
小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!
3.挠度计算
最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度
荷载标准值q=0.038+0.455+3.900=4.393kN/m
简支梁均布荷载作用下的最大挠度
V=5.0×
4.393×
1050.04/（384×
2.06×
105×
107780.0）=3.132mm
小横杆的最大挠度小于1050.0/150与10mm,满足要求!
二、大横杆的计算
大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，但没有小横杆直接作用在大横杆的上面，无需计算。
三、扣件抗滑力的计算
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（规范5.2.5）:
R≤Rc
其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；
R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
1.荷载值计算
横杆的自重标准值P1=0.038×
1.300=0.050kN
1.050×
1.300/2=0.239kN
活荷载标准值Q=3.000×
1.300/2=2.047kN
荷载的计算值R=1.2×
0.050+1.2×
0.239+1.4×
2.047=3.213kN
单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
当直角扣件的拧紧力矩达40--65N.m时,试验表明:
单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN；
双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN；
四、脚手架荷载标准值
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/m）；
本例为0.1107
NG1=0.111×
18.000=1.992kN
（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；
本例采用木脚手板，标准值为0.35
NG2=0.350×
4×
1.300×
（1.050+0.300）/2=1.228kN
（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；
本例采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15
NG3=0.150×
4/2=0.390kN
（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；
0.005
NG4=0.005×
18.000=0.117kN
经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.727kN。
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NQ=3.000×
2×
1.050/2=4.095kN
风荷载标准值应按照以下公式计算
其中W0——基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录表D.4的规定采用：
W0=0.300
Uz——风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）附录表7.2.1的规定采用：
Uz=1.250
Us——风荷载体型系数：
Us=1.134
经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×
0.300×
1.250×
1.134=0.298kN/m2。
考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+0.85×
1.4NQ
经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×
3.727+0.85×
1.4×
4.095=9.346kN
不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式
N=1.2NG+1.4NQ
3.727+1.4×
4.095=10.206kN
风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW计算公式
MW=0.85×
1.4Wklah2/10
其中Wk——风荷载标准值（kN/m2）；
la——立杆的纵距（m）；
h——立杆的步距（m）。
经过计算得到风荷载产生的弯矩Mw=0.85×
0.298×
1.500×
1.500/10=0.104kN.m
五、立杆的稳定性计算
1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=10.206kN；
i——计算立杆的截面回转半径，i=1.60cm；
k——计算长度附加系数，取1.155；
u——计算长度系数，由脚手架的高度确定，u=1.500；
l0——计算长度（m）,由公式l0=kuh确定，l0=1.155×
1.500=2.599m；
A——立杆净截面面积，A=4.239cm2；
W——立杆净截面模量（抵抗矩）,W=4.491cm3；
——由长细比，为2599/16=163；
——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i的结果查表得到0.268；
——钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；
经计算得到=10206/（0.27×
424）=89.761N/mm2；
[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；
不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<
[f],满足要求!
2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算
其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.346kN；
MW——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.104kN.m；
经计算得到=9346/（0.27×
424）+104000/4491=105.269N/mm2；
考虑风荷载时，立杆的稳定性计算<
六、连墙件的计算
连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：
Nl=Nlw+No
其中Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：
Nlw=1.4×
wk×
Aw
wk——风荷载标准值，wk=0.298kN/m2；
Aw——每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.00×
3.90=11.700m2；
No——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；
No=5.000
经计算得到Nlw=4.876kN，连墙件轴向力计算值Nl=9.876kN
连墙件轴向力设计值Nf=A[f]
其中——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l/i=30.00/1.60的结果查表得到=0.95；
A=4.24cm2；
[f]=205.00N/mm2。
经过计算得到Nf=82.709kN
Nf>
Nl，连墙件的设计计算满足要求!
连墙件采用扣件与墙体连接。
经过计算得到Nl=9.876kN大于扣件的抗滑力8.0kN，不满足要求!
（必须要用双扣件）
连墙件扣件连接示意图
七、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。
本工程中，脚手架排距为1050mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体=1350mm，
水平支撑梁的截面惯性矩I=712.00cm4，截面抵抗矩W=102.00cm3，截面积A=21.50cm2。
受脚手架集中荷载P=10.21kN
水平钢梁自重荷载q=1.2×
14.30×
0.0001×
7.85×
10=0.14kN/m
悬挑脚手架示意图
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
R1=11.818kN,R2=9.588kN,R3=-0.590kN
最大弯矩Mmax=1.596kN.m
抗弯计算强度f=M/1.05W+N/A=1.450×
106/（1.05×
102000.0）+5.035×
1000/2150.0=15.881N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2,满足要求!
八、悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用14号工字钢,计算公式如下
其中b——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）附录B得到：
b=2.00
由于b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值b'
=1.07-0.282/b=0.929
经过计算得到强度=1.45×
106/（0.929×
102000.00）=15.30N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算<
九、拉杆的受力计算
水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算
其中RUicosi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。
各支点的支撑力RCi=RUisini
按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力为
RU1=12.241kN
十、拉杆的强度计算
拉绳或拉杆的轴力RU我们均取最大值进行计算，为RU=12.241kN
拉绳的强度计算：
如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力按照下式计算：
其中[Fg]——钢丝绳的容许拉力（kN）；
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；
——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和0.8；
K——钢丝绳使用安全系数。
选择拉钢丝绳的破断拉力要大于8.000×
12.241/0.850=115.211kN。
选择6×
19+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，直径16mm。
钢丝拉绳的吊环强度计算：
钢丝拉绳的轴力RU我们均取最大值进行计算作为吊环的拉力N，为
N=RU=12.241kN
钢丝拉绳的吊环强度计算公式为
其中[f]为吊环抗拉强度，取[f]=50N/mm2，每个吊环按照两个截面计算；
所需要的钢丝拉绳的吊环最小直径D=[12241×
4/（3.1416×
50×
2）]1/2=14mm
十一、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=9
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