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丰庆佳苑三期14#楼A悬挑脚手架施工方案

施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；

本工程地处河南郑州市，基本风压0.45kN/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0.214；

某绕城高速公路施工组织设计每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1394；

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；

悬挑水平钢梁采用14号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.5m，建筑物内锚固段长度1.5m。

锚固压点压环钢筋直径(mm):16.00；

楼板混凝土标号:C30；

钢丝绳安全系数为:6.000；

钢丝绳与墙距离为(m):2.900；

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1.4m。

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。

小横杆的自重标准值:P1=0.033kN/m；

脚手板的荷载标准值:P2=0.3×1.5/3=0.15kN/m；

活荷载标准值:Q=3×1.5/3=1.5kN/m；

荷载的计算值:q=1.2×0.033+1.2×0.15+1.4×1.5=2.32kN/m；

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

Mqmax=ql2/8

最大弯矩Mqmax=2.32×1.052/8=0.32kN·m；

最大应力计算值σ=Mqmax/W=71.207N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=71.207N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

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=0.033+0.15+1.5=1.683kN/m；

νqmax=5ql4/384EI

最大挠度ν=5.0×1.683×10504/(384×2.06×105×107800)=1.2mm；

小横杆的最大挠度1.2mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm，满足要求！

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

小横杆的自重标准值:P1=0.033×1.05=0.035kN；

脚手板的荷载标准值:P2=0.3×1.05×1.5/3=0.157kN；

活荷载标准值:Q=3×1.05×1.5/3=1.575kN；

荷载的设计值:P=(1.2×0.035+1.2×0.157+1.4×1.575)/2=1.218kN；

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

Mmax=0.08ql2

均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.033×1.5×1.5=0.006kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×1.218×1.5=0.488kN·m；

M=M1max+M2max=0.006+0.488=0.494kN·m

最大应力计算值σ=0.494×106/4490=109.977N/mm2；

大横杆的最大应力计算值σ=109.977N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm；

均布荷载最大挠度计算公式如下:

νmax=0.677ql4/100EI

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

νmax=0.677×0.033×15004/(100×2.06×105×107800)=0.051mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

νpmax=1.883Pl3/100EI

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载P=（0.035+0.157+1.575）/2=0.884kN

ν=1.883×0.884×15003/(100×2.06×105×107800)=2.529mm；

最大挠度和：ν=νmax+νpmax=0.051+2.529=2.58mm；

大横杆的最大挠度2.58mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150=10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):

小横杆的自重标准值:P1=0.033×1.05×2/2=0.035kN；

大横杆的自重标准值:P2=0.033×1.5=0.05kN；

脚手板的自重标准值:P3=0.3×1.05×1.5/2=0.236kN；

活荷载标准值:Q=3×1.05×1.5/2=2.363kN；

荷载的设计值:R=1.2×(0.035+0.05+0.236)+1.4×2.363=3.693kN；

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0.1394kN/m

NG1=[0.1394+(1.05×2/2)×0.033/1.50]×25.90=4.214kN；

(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×(1.05+0.4)/2=1.305kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0kN/m

NG3=0×4×1.5/2=0kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2

NG4=0.005×1.5×25.9=0.194kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=5.713kN；

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=3×1.05×1.5×2/2=4.725kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×5.713+0.85×1.4×4.725=12.479kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×5.713+1.4×4.725=13.471kN；

六、钢丝绳卸荷计算（因此内容在规范以外，故仅供参考）:

钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法。

在脚手架全高范围内卸荷1次；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以卸荷吊点分段计算。

卸荷净高度为12.9m;

a1=arctg[2.900/(1.050+0.400)]=63.435度

a2=arctg[2.900/0.400]=82.147度

P1=P2=1.5×12.479×12.9/25.9=9.323kN；

kx为不均匀系数，取1.5

各吊点位置处内力计算为(kN)：

T1=P1/sina1=9.323/0.894=10.423kN

T2=P2/sina2=9.323/0.991=9.411kN

G1=P1/tana1=9.323/2.000=4.662kN

G2=P2/tana2=9.323/7.250=1.286kN

其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=10.423kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；

计算中[Fg]取10.423kN，α=0.82，K=6，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d=(2×10.423×6.000/0.820)0.5=12.4mm。

吊环强度计算公式为：σ=N/A≤[f]

选择吊环的最小直径要为：d=(2×[Fg]/[f]/π)0.5=（2×10.423×103/50/3.142）0.5=11.5mm。

钢丝绳最小直径为12.4mm，必须拉紧至10.423kN，吊环直径为12.0mm。

七、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

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.7×0.45×0.74×0.214=0.05kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为:

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.85×1.4×0.05×1.5×1.52/10=0.02kN·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=12.479×13/25.9=6.264kN；

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'=13.471kN；

计算立杆的截面回转半径：i=1.59cm；

计算长度,由公式l0=kuh确定：l0=2.599m；

长细比:L0/i=163；

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=0.265

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；

σ=6263.529/(0.265×424)+20034.421/4490=60.207N/mm2；

立杆稳定性计算σ=60.207N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

σ=13471.127/(0.265×424)=119.893N/mm2；

立杆稳定性计算σ=119.893N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.45，

Wk=0.7μz·μs·ω0=0.7×0.92×0.214×0.45=0.062kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=13.5m2；

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=1.172kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=6.172kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

由长细比l/i=400/15.9的结果查表得到φ=0.933，l为内排架距离墙的长度；

A=4.24cm2；[f]=205N/mm2；

Nl=6.172

连墙件采用单扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=6.172小于单扣件的抗滑力8kN，满足要求！

九、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1050mm，内排脚手架距离墙体400mm，支拉斜杆的支点距离墙体为1400mm，

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

受脚手架集中荷载P=(1.2×5.713+1.4×4.725)×13/25.9=6.762kN；

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

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]=8.549kN；

R[2]=5.946kN；

最大弯矩Mmax=1.326kN·m；

最大应力σ=M/1.05W+N/A=1.326×106/(1.05×102000)+6.781×103/2150=15.534N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值15.534N/mm2小于水平支撑梁的抗压强度设计值215N/mm2,满足要求！

十、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

σ=M/φbWx≤[f]

经过计算得到最大应力σ=1.326×106/(0.85×102000)=15.238N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算σ=15.238小于[f]=215N/mm2,满足要求!

十一、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=ΣRUicosθi

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=9.494kN；

十二、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

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径15.5mm。

得到：[Fg]=21.533KN>Ru＝9.494KN。

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=9.494kN

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为

其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径D=(9494×4/(3.142×50×2))1/2=11mm；

实际拉环选用直径D=12mm的HPB235的钢筋制作即可。

十三、锚固段与楼板连接的计算:

水平钢梁与楼板压点如果采用压环新建铁路温福线（福建段）站前工程白马河特大桥32m梁移动模架施工方案专家评审意见，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.362kN；

压环钢筋的设计直径D=16mm；

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每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

A=πD2/4=3.142×162/4=201.062mm2

σ=N/2A=362.07/201.062×2=0.9N/mm2；

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以上搭接长度。

拉环所受应力小于50N/mm2DB51／T 2448-2018 “多规合一”空间数据整理及建库技术规程.pdf，满足要求！