双排脚手架安全施工方案.doc

钢管落地脚手架计算书

文祥豪府二期工程1-17#19.20.35-39#41-44#.7-9#.13-15#.35#43#；，属于框架结构；30818平方米；总工期：276天；施工单位：朝阳市鹏程建筑工程有限公司。
本工程由：朝阳市双塔区中山城中村改造开发有限公司；朝阳市鹏程建筑工程有限公司组织施工；
扣件式钢管落地脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2023)、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2023)、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2023)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2023)等编制。
一、参数信息：
1.脚手架参数
双排脚手架搭设高度为24.0米,立杆采用单立管；
搭设尺寸为：立杆的纵距为1.50米，立杆的横距为1.05米，大小横杆的步距为1.80米；
内排架距离墙长度为0.30米；
小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；
采用的钢管类型为Φ48×3.50；
横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为 0.80；

2.活荷载参数
施工均布活荷载标准值:3.000kN/m2；
脚手架用途:结构脚手架；
同时施工层数:1 层；

3.风荷载参数
本工程地处辽宁省朝阳市，基本风压为0.55 kN/m2；
风荷载高度变化系数μz 为0.96；
风荷载体型系数μs 为 1.32；

4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重标准值:0.1248 kN/m2；
脚手板自重标准值:0.350 kN/m2；
栏杆挡脚板自重标准值:0.140 kN/m2
安全设施与安全网:0.005 kN/m2；
脚手板铺设层数:2
脚手板类别:木脚手板；
栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板；

5.地基参数
地基土类型:粉土
地基承载力标准值:160.000 kpa
立杆基础底面面积:0.250 m2
地面广截力调整系数:1.00

二、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 = 0.038 kN/m；
脚手板的荷载标准值: P2 = 0.350×1.500/3 = 0.175 kN/m；
活荷载标准值:Q = 3.000×1.500/3 = 1.500 kN/m；

小横杆计算简图

2.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:

小横杆的最大弯曲应力 σ = 64.004N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 [f] = 205.0 N/mm2，满足规定！

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+0.175+1.500 = 1.713 kN/m ；

小横杆的最大挠度 1.080 mm 小于 小横杆的最大允许挠度1050.0/150 = 7.000与10 mm，满足规定！

三、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，小横杆在大横杆的上面。

1.荷载值计算
小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×1.050 = 0.040 kN；

活荷载标准值: Q = 3.000×1.050×1.500/3 = 1.575

大横杆计算简图

2.强度验算
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派的弯矩和。

均布荷载最大弯矩计算:Mmax = 0.08×(0.038×1.2)×1.5002 = 0.008 kN.m；
集中荷载最大弯矩计算公式如下:

集中荷载最大弯矩计算:Mpmax = 0.267×1.237×1.500 = 0.495 kN.m；

M = Mmax+Mpmax = 0.008+0.495 = 0.503 kN.m

最大应力计算值 σ = 0.503×106/5077.8 = 99.059 N/mm2 ；

大横杆的最大应力计算值 σ = 99.059N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f] = 205.0 N/mm 2，满足规定！

3.挠度计算
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派的挠度和,单位:mm

均布荷载最大挠度计算公式如下:

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

Vmax = 0.677×0.038×1500.04/(100×2.060×105×121867.0) = 0.052 mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

集中荷载标准值最不利分派引起的最大挠度：
小横杆传递荷载 P = (0.038+0.175+1.500)/2 = 0.857 kN

最大挠度和：V = Vmax+Vpmax = 0.052+2.168 = 2.220 mm；

大横杆的最大挠度 2.220 mm 小于 大横杆的最大允许挠度1500.0/150 = 10.000与10 mm，满足规定！

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0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40 kN。

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6.40 kN；
R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

荷载的设计值: R = 1.2×(0.057+0.020+0.276)+1.4×2.363 = 3.732kN；

R < 6.40 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足规定!

五、脚手架立杆荷载计算:
作用于脚手架的荷载涉及静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值涉及以下内容：

(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN)，为0.1248

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2);采用木脚手板,标准值为0.35

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、木脚手板挡板标准值为0.140

(4)吊挂的安全设施荷载，涉及安全网(kN/m2);0.005

经计算得到，静荷载标准值

NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 6.146 kN；

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 = 3.000×1.050×1.500×1/2 = 2.363 kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

其中 Wo -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2023)的规定采用：
Wo = 0.550 kN/m2；
Uz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2023)的规定采用：
Uz = 0.960；
Us -- 风荷载体型系数：取值为1.320；

经计算得到，风荷载标准值

Wk = 0.7×0.550×0.960×1.320 = 0.488 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 = 1.2×6.146+1.4×2.363 = 10.683 kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为
N = 1.2NG+0.85×1.4NQ = 1.2×6.146+0.85×1.4×2.363 = 10.187 kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 Mw为

Mw = 0.85×1.4WkLah2/10 = 0.85×1.4×0.488×1.500×1.8002/10 = 0.282 kN.m；

六、钢丝绳卸荷计算（因此内容在规范以外，故仅供参考）:
卸荷吊点按照完全卸荷计算方法。
在脚手架全高范围内增长1吊点；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以吊点分段计算。
计算中脚手架的竖向荷载按照吊点数平均分派。

通过计算得到

吊点处立杆轴向力为：
P1 = P2 = Kx×N/nd = 1.5×8.509/2 = 6.382kN；
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 = 6.382/0.912 = 6.998 kN；

G1 = P1/tana1 = 6.382/2.222 = 2.872 kN；
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 = 6.998 kN。
钢丝绳的允许拉力按照下式计算：

其中[Fg]-- 钢丝绳的允许拉力(kN)；
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)，
计算中可以近似计算Fg = 0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；
α -- 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。
计算中[Fg]取6.998，α = 0.820，K = 6.000，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：d = (2×6.998×6.000/0.820)0.5 = 10.120 mm。
吊环强度计算公式为：σ = N / A ≤ [f]
其中 [f] -- 吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f] = 50 N/mm2；
N -- 吊环上承受的荷载等于[Fg]；
A -- 吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A = 0.5πd2；

选择吊环的最小直径要为：d = (2×[Fg]/[f]/π)0.5 = (2×6.998×103/50/3.142)0.5 = 9.442 mm。
钢丝绳最小直径为 10.120，必须拉紧至 6.998 kN，吊环直径为 9.442 mm。

钢丝绳作用在扣件上产生的分力G = 2.872kN小于扣件抗滑承载力12.800kN，符合规定。

脚手架竖向荷载P = 6.382kN小于扣件抗滑承载力12.800kN，符合规定。

七、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 = 10.683/2.000 = 5.342 kN；
计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 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 = 1.500 ；
计算长度 ,由公式 lo = k×μ×h 拟定 ：lo = 3.119
长细比 Lo/i = 198
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 = 0.184；
立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；
立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；
钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] = 205.000 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 59.335N/mm2小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/mm2，满足规定！

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 = 10.187/2.000 = 5.094 kN；
计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 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 = 1.500 ；
计算长度 ,由公式 lo = k×μ×h 拟定 ：lo = 3.119
长细比 Lo/i = 198
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 = 0.184；
立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；
立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；
钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] = 205.000 N/mm2；

σ = 5093.50/(0.184×489.30)+282200/5077.793 = 126.461N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 126.461N/mm2小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/mm2，满足规定！

八、最大搭设高度的计算:
按《规范》5.3.6条不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为：

活荷载标准值 ：NQ = 2.363 kN；
每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk = 0.125 kN/m；

Hs = [0.184×4.893×10-4×205.000×103 软件没有注册，该部分不能正常显示。请及时购买我们的产品！

按《规范》5.3.7条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H] = 92.346 /(1+0.001×92.346) = 84.540 m；

[H] = 84.540 和 50 比较取较小值。得到，脚手架搭设高度限值 [H] = 50 m，满足规定！

按《规范》5.3.6条考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为：
NG2K = NG2+NG3+NG4 = 1.099；

活荷载标准值 ：NQ = 2.363 kN；
每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk = 0.125 kN/m；

计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩： Mwk = Mw/(1.4×0.85) = 0.282 /(1.4 × 0.85) = 0.237 kN.m；
Hs = [0.184×4.893×10-4×205.000×103-(1.2×1.099+0.85*1.4×(2.363+0.184×4.893×0.282/5.078)]/(1.2×0.125) = 95.262 m；

按《规范》5.3.7条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H] = 95.262 /(1+0.001×95.262) = 86.977 m；

[H] = 86.977 和 50 比较取较小值。得到，脚手架搭设高度限值 [H] = 50 m，满足规定！

九、连墙件的计算:
连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：
N2 = N1w+N0

风荷载标准值 Wk = 0.488kN/m2；
每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.200m2；
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 = 5.000kN；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：
N1w = 1.4×Wk×Aw = 11.068 kN；

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 = 300.000/15.782 的结果查表得到 φ = 0.949 ，L为内排架距离墙的长度；
又： A = 4.893 cm2；[f] = 205.00 N/mm2

N1 = 16.068 < N f = 95.191,连墙件的设计计算满足规定！

连墙件采用普通螺栓连接，普通螺栓计算参见《施工计算手册》钢结构部分。

连墙件普通螺栓连接示意图

十、立杆的地基承载力计算:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的规定

p ≤ fg

地基承载力设计值:
fg = fgk×kc = 160.000 kpa；

其中，地基承载力标准值：fgk = 160.000kpa；
脚手架地基承载力调整系数：kc = 1.000；

立杆基础底面的平均压力：p = N/A = 20.374 kpa ；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N = 10.187/2 = 5.094 kN；
基础底面面积 ：A = 0.250 m2。

p = 20.374≤fg = 160.000kpa 。地基承载力满足规定！

十一、脚手架配件数量匡算:
扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，
因此按匡算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

L -- 长杆总长度(m)； N1 -- 小横杆数(根)；
N2 -- 直角扣件数(个)； N3 -- 对接扣件数(个)；
N4 -- 旋转扣件数(个)； S -- 脚手板面积(m2)；
n -- 立杆总数(根) n = 22； H -- 搭设高度(m) H = 24；
h -- 步距(m) h = 1.800； la -- 立杆纵距(m) la = 1.500；
lb -- 立杆横距(m) lb = 1.050；

长杆总长度(m) L = 1.1 ×24.00 ×(22 + 1.50 ×22/1.80 - 2 ×1.50/1.80) = 1020.80；
小横杆数(根) N1 = 1.1 ×(24.00 /1.80 ×1/2 + 1) ×22 = 186；
直角扣件数(个) N2 = 2.2 ×(24.00 / 1.80 + 1) ×22 = 694；
对接扣件数(个) N3 = 1020.80 / 10.00 = 102；
旋转扣件数(个) N4 = 0.3 ×1020.80 / 10.00 = 31；