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钢管脚手架工程安全专项施工方案.doc

搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.5m，立杆的横距为0.8m，立杆的步距为1.8 m；

内排架距离墙长度为0.25 m；

大横杆在上DL／T 1852-2018 工频接地电阻测量设备检测规程，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；取扣件抗滑承载力系数 1.00；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3.6 m，水平间距3 m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

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；

本工程地处，查荷载规范基本风压为0.550kN/m2，风荷载高度变化系数μz为1.000，风荷载体型系数μs为1.128；

计算中考虑风荷载作用；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1248；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.150；

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:栏杆、竹笆片脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用14号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.2m，建筑物内锚固段长度 3.3 m。

与楼板连接的螺栓直径(mm):20.00；

楼板混凝土标号:C35；

钢丝绳安全系数为:6.000；

钢丝绳与墙距离为(m):3.000；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物 1.05 m。

大横杆的自重标准值:P1=0.033 kN/m ；

脚手板的自重标准值:P2=0.3×0.8/(2+1)=0.08 kN/m ；

活荷载标准值: Q=2×0.8/(2+1)=0.533 kN/m；

静荷载的设计值: q1=1.2×0.033+1.2×0.08=0.136 kN/m；

活荷载的设计值: q2=1.4×0.533=0.747 kN/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)

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:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.136×1.52+0.10×0.747×1.52 =0.192 kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max(0.192×106,0.227×106)/4490=50.557 N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为 σ= 50.557 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。

其中：静荷载标准值: q1= P1+P2=0.033+0.08=0.113 kN/m；

活荷载标准值: q2= Q =0.533 kN/m；

ν= 0.677×0.113×15004/(100×2.06×105×107800)+0.990×0.533×15004/(100×2.06×105×107800) = 1.379 mm；

大横杆的最大挠度 1.379 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500/150 mm与10 mm，满足要求！

大横杆的自重标准值：p1= 0.033×1.5 = 0.05 kN；

脚手板的自重标准值：P2=0.3×0.8×1.5/(2+1)=0.120 kN；

活荷载标准值：Q=2×0.8×1.5/(2+1) =0.800 kN；

集中荷载的设计值: P=1.2×(0.05+0.12)+1.4 ×0.8 = 1.324 kN；

小横杆计算简图

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 = 1.2×0.033×0.82/8 = 0.003 kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax = 1.324×0.8/3 = 0.353 kN.m ；

最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.356 kN.m；

最大应力计算值 σ = M / W = 0.356×106/4490=79.342 N/mm2 ；

小横杆的最大弯曲应力 σ =79.342 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 205 N/mm2，满足要求！

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=5×0.033×8004/(384×2.06×105×107800) = 0.008 mm ；

大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.05+0.12+0.8 = 0.97 kN；

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:

最大挠度和 ν = νqmax + νpmax = 0.008+0.794 = 0.802 mm；

小横杆的最大挠度为 0.802 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 800/150=5.333与10 mm,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，按照扣件抗滑承载力系数1.00，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(规范5.2.5):

R ≤ Rc

大横杆的自重标准值: P1 = 0.033×1.5×2/2=0.05 kN；

小横杆的自重标准值: P2 = 0.033×0.8/2=0.013 kN；

脚手板的自重标准值: P3 = 0.3×0.8×1.5/2=0.18 kN；

活荷载标准值: Q = 2×0.8×1.5 /2 = 1.2 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.05+0.013+0.18)+1.4×1.2=1.972 kN；

R < 8.00 kN，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0.1248kN/m

NG1 = [0.1248+(1.50×2/2)×0.033/1.80]×21.00 = 3.204kN；

(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= 0.3×4×1.5×(0.8+0.2)/2 = 0.945 kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15kN/m

NG3 = 0.15×4×1.5/2 = 0.45 kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005 kN/m2

NG4 = 0.005×1.5×21 = 0.157 kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.756 kN；

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= 2×0.8×1.5×2/2 = 2.4 kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

Wo = 0.55 kN/m2；

Uz= 1 ；

经计算得到，风荷载标准值

Wk = 0.7 ×0.55×1×1.128 = 0.434 kN/m2；

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= 1.2×4.756+ 1.4×2.4= 9.067 kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.756+ 0.85×1.4×2.4= 8.563 kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.434×1.5×

1.82/10 = 0.251 kN.m；

六、立杆的稳定性计算:

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值 ：N = 9.067 kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.59 cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：k = 1.155 ；当验算杆件长细比时，取块1.0；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：μ = 1.5 ；

计算长度 ,由公式 lo = k×μ×h 确定 ：l0 = 3.118 m；

长细比 Lo/i = 196 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：φ= 0.188 ；

立杆净截面面积 ： A = 4.24 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2；

σ = 9067/(0.188×424)=113.75 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 113.75 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值 ：N = 8.563 kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.59 cm；

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 ：μ = 1.5 ；

计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.118 m；

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 = 4.24 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 4.49 cm3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2；

σ = 8563.26/(0.188×424)+251161.495/4490 = 163.365 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 163.365 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl = Nlw + N0

风荷载标准值 Wk = 0.434 kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 10.8 m2；

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= 5.000 kN；

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 = 6.566 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 11.566 kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf = φ·A·[f]

由长细比 l/i = 250/15.9的结果查表得到 φ=0.958，l为内排架距离墙的长度；

又： A = 4.24 cm2；[f]=205 N/mm2；

Nl = 11.566 < Nf = 83.269,连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到 Nl = 11.566小于双扣件的抗滑力 16 kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

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。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为800mm，内排脚手架距离墙体250mm，支拉斜杆的支点距离墙体为 1050mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I = 712 cm4，截面抵抗矩W = 102 cm3，截面积A = 21.5 cm2。

受脚手架集中荷载 N=1.2×4.756 +1.4×2.4 = 9.067 kN；

水平钢梁自重荷载 q=1.2×21.5×0.0001×78.5 = 0.203 kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

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] = 10.809 kN；

R[2] = 8.081 kN；

R[3] = 0.158 kN。

最大弯矩 Mmax= 1.302 kN.m；

最大应力 σ =M/1.05W+N/A= 1.302×106 /( 1.05 ×102000 )+

9.067×103 / 2150 = 16.373 N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值 16.373 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求！

九、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

φb = 570 ×9.1×80× 235 /( 1050×140×235) = 2.82

经过计算得到最大应力 σ = 1.302×106 /( 0.97×102000 )= 13.157 N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算 σ = 13.157 小于 [f] = 215 N/mm2 ,满足要求!

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

其中RUicosθi为钢绳的 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由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=11.451 kN；

十一、拉绳的强度计算:

钢丝拉绳(支杆)的内力计算：

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算，为

RU=11.451 kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径14mm。

得到：[Fg]=17.425KN>Ru＝11.451KN。

经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=11.451kN

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为

其中 [f] 为拉环受力的单肢抗剪强度，取[f] = 50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(11451×4/3.142×50) 1/2 =18mm；

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=0.158 kN；

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

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

所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[158.197×4/(3.142×50×2)]1/2 =1.419 mm；

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上锚固长度。

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：

GBT 39223.3-2020 健康家居的人类工效学要求 第3部分：办公桌椅.pdf

158.197/(3.142×20×1.57)=1.604mm。

螺栓的轴向拉力N=0.158kN 小于螺栓所能承受的最大拉力 F=67.51kN，满足要求！

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：

混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式:

经过计算得到公式右边等于161.75 kNDB44／T 1025-2012 城镇公共排水管道检测与评估技术规程.pdf，大于锚固力 N=8.08 kN ，楼板混凝土局部承压计算满足要求!

钢管落地脚手架计算书