高层住宅楼工程型钢悬挑脚手架计算书.doc

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《型钢悬挑脚手架计算书》
一、 工程简介
工程名称
XX开发区SDK-D-2地块住宅(自编A6、A7栋)
工程地点
XX开发区开源大道以南
建设单位
XXXX有限公司
设计单位
XX（深圳）有限公司
监理单位
XXXX有限公司
勘察单位
XX勘察院
施工单位
XX有限公司
层数（地上/地下）
A6、A7栋地上43层/地下4层，建筑高度132.10m；
结构形式
钢筋混凝土剪力墙结构
建筑面积
总建筑面积约83434.2m2,其中地下建筑面积28472.2m，地上建筑面积54962m2。

二、 架体验算
1、 脚手架参数
脚手架搭设方式
双排脚手架
脚手架钢管类型
Ф48×3.5
脚手架最大搭设高度H(m)
48
脚手架沿纵向搭设长度L(m)
335
立杆步距h(m)
1.8
立杆纵距或跨距la(m)
1.5
立杆横距lb(m)
0.85
内立杆离建筑物距离a(m)
0.3
双立杆计算方法
不设置双立杆

2、 荷载设计
脚手板类型
冲压钢脚手板
脚手板自重标准值Gkjb(kN/m2)
0.3
脚手板铺设方式
1步1设
密目式安全立网自重标准值Gkmw(kN/m2)
0.01
挡脚板类型
木挡脚板
栏杆与挡脚板自重标准值Gkdb(kN/m)
0.17
挡脚板铺设方式
2步1设
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.1295
横向斜撑布置方式
5跨1设
结构脚手架作业层数njj
2
结构脚手架活荷载标准值Gkjj(kN/m2)
3
地区
广东XX市
安全网设置
全封闭
基本风压ω0(kN/m2)
0.5
风荷载体型系数μs
0.214
风压高度变化系数μz(连墙件、单立杆稳定性)
2.096,1
风荷载标准值ωk(kN/m2)(连墙件、单立杆稳定性)
0.223
计算简图：

立面图

3、 纵向水平杆验算
纵、横向水平杆布置方式
纵向水平杆在上
横向水平杆上纵向水平杆根数n
1
横杆抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
横杆截面惯性矩I(mm4)
121900
横杆弹性模量E(N/mm2)
206000
横杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
大横杆自重标准值（KN/m）
0.0397
脚手板荷载标准值（KN/m2）
0.30

纵、横向水平杆布置
承载能力极限状态
q=1.2×(0.0397+Gkjb×lb/(n+1))+1.4×Gk×lb/(n+1)=1.2×(0.0397+0.3×0.85/(1+1))+1.4×3×0.85/(1+1)=1.872kN/m
计算简图如下：

剪力图（KN）

弯矩图（KN.m）
(1) 抗弯验算
Mmax=0.1qla2=0.527kN·m
σ=Mmax/W=0.527×106/5260=100.19N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
(2) 挠度验算
νmax=0.677q'la4/(100EI)=0.677×1.872×15004/(100×206000×121900)=2.555mm
νmax＝2.555mm≤[ν]＝min[la/150，10]＝min[1500/150，10]＝10mm
满足要求！
(3) 支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=1.1qla=1.1×1.872×1.5=3.089kN
横向水平杆验算
承载能力极限状态
由上节可知F1=Rmax=3.089kN
q=1.2×0.0397=0.048kN/m

(1) 抗弯验算
计算简图如下：

弯矩图(kN·m)
Mmax=3.089×103×800/4+0.048×8002/8=621640 N/mm2 σ=Mmax/W=621640/5260=118.18N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求！
(2) 挠度验算
计算简图如下：

变形图(mm)
νmax=8×3.089×8003/(384×206000×121900)+ 5×0.048×8004/(384×206000×121900)
=0.0112mm≤[ν]＝min[lb/150，10]＝min[800/150，10]＝5.333mm
满足要求！
(3) 支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=(3.089+0.048×0.8)/2=1.564kN
4、 扣件抗滑承载力验算
横杆与立杆连接方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数
0.8
扣件抗滑承载力验算：
纵向水平杆：Rmax=1.404kN≤Rc=0.8×8=6.4kN
横向水平杆：Rmax=1.564kN≤Rc=0.8×8=6.4kN
满足要求！
5、 荷载计算
脚手架搭设高度H
48m
脚手架钢管类型
Ф48×3.5
每米立杆承受结构自重标准值gk(kN/m)
0.1295
立杆静荷载计算
(1) 立杆承受的结构自重标准值NG1k
单外立杆：NG1k=gk×H=0.1295×48=6.216kN
单内立杆：NG1k=6.216kN
(2) 脚手板的自重标准值NG2k1
单外立杆：NG2k1=(H/h+1)×la×lb×Gkjb×1/2=(48/1.8+1)×1.5×0.8×0.3×1/2=4.980kN
单内立杆：NG2k1=4.980kN
(3) 栏杆与挡脚板自重标准值NG2k2
单外立杆：NG2k2=(H/h+1)×la×Gkdb×1/2=(48/1.8+1)×1.5×0.17=7.055kN
(4) 围护材料的自重标准值NG2k3
单外立杆：NG2k3=Gkmw×la×H=0.01×1.5×48=0.720kN
构配件自重标准值NG2k总计
单外立杆：NG2k=NG2k1+NG2k2+NG2k3=4.980+7.055+0.720=12.755kN
单内立杆：NG2k=NG2k1=4.980kN

立杆施工活荷载计算
外立杆：NQ1k=la×lb×(njj×Gkjj)/2=1.5×0.8×(2×3)/2=3.6kN
内立杆：NQ1k=3.6kN
组合风荷载作用下单立杆轴向力：
单外立杆：N=1.2×(NG1k+ NG2k)+0.90×1.4×NQ1k=1.2×(6.216+12.755)+ 0.9×1.4×3.6=27.306kN
单内立杆：N=1.2×(NG1k+ NG2k)+0.90×1.4×NQ1k=1.2×(6.216+4.980)+ 0.9×1.4×3.6=17.97kN
6、 立杆稳定性验算
脚手架搭设高度H
48
立杆截面抵抗矩W(mm3)
5260
立杆截面回转半径i(mm)
15.9
立杆抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
立杆截面面积A(mm2)
506
连墙件布置方式
两步三跨
(1) 立杆长细比验算
立杆计算长度l0=Kμh=1×1.5×0.85×1.8=2.295m
长细比λ=l0/i=2.295×103/15.9=144.34≤210
轴心受压构件的稳定系数计算：
立杆计算长度l0=kμh=1.155×1.5×0.85×1.8=2.65m
长细比λ=l0/i=2.65×103/15.9=166.67
查《规范》表A得，φ=0.253
满足要求！
(2) 立杆稳定性验算
不组合风荷载作用
单立杆的轴心压力设计值Nmax=1.1×(NG1k+NG2k)+1.4×NQ1k=1.1×(6.216+12.755)+1.4×3.6=20.868kN
σ=N/(φA)=20868/(0.253×506)=163.009N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
组合风荷载作用
风荷载在立杆段产生的弯矩设计值：
Mw=0.9×1.4×Wk=0.9×1.4×ωk×la×h2/10=0.9×1.4×0.214×2.09×0.5×1.5×1.82/10=0.137KN.m
σ=N/(φ×A)+ Mw/W=20.868×103/（0.253×506）+0.137×106/5260=163.009+26.045
=189.054 N/mm2＜205N/mm2
满足要求！
7、 连墙件承载力验算
连墙件布置方式
两步三跨
连墙件连接方式
焊接连接
连墙件约束脚手架平面外变形轴向力N0(kN)
3
连墙件计算长度l0(mm)
300
连墙件截面面积Ac(mm2)
506
连墙件截面回转半径i(mm)
15.9
连墙件抗压强度设计值[f](N/mm2)
205
对接焊缝的抗拉、抗压强度[ft](N/mm2)
185
Nlw=1.4×ωk×2×h×3×la=1.4×0.223×2×1.8×3×1.5=5.058kN
长细比λ=l0/i=300/15.9=18.85，查《规范》表A.0.6得，φ=0.949
(Nlw+N0)/(φAc)=(5.058+3)×103/(0.949×506)
=16.870N/mm2≤0.85 ×[f]=0.85×205N/mm2=174.25N/mm2
满足要求！
对接焊缝强度验算：
连墙件的周长lw=πd=3.14×48=150.8mm；
连墙件钢管的厚度t=3.5mm；
σ=(Nlw+N0)/(lwt)=(5.058+3)×103/(150.8×3.5)=15.27N/mm2≤ft=185N/mm2
满足要求！
8、 钢丝绳卸荷计算
钢丝绳不均匀系数α
0.85
钢丝绳安全系数k
7
钢丝绳绳夹型式
马鞍式
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
19
钢丝绳绳夹数量[n]
3
吊环设置
分开设置
卸荷系数Kf
0.8
上部增加荷载高度(m)
3.6
脚手架卸荷次数N
2

第N次卸荷
卸荷点位置高度hx(m)
卸荷点净高hj(m)
钢丝绳上下吊点的竖向距离ls(m)
上吊点距内立杆下吊点的水平距离(mm)
上吊点距外立杆下吊点的水平距离(mm)
卸荷点水平间距(m)
1
15
15
3.0
300
1150
1.5
1
30
15
3.0
300
1150
1.5

钢丝绳卸荷

钢丝绳绳卡做法
卸荷验算
α1=arctan(ls/Hs)=arctan(2900/300)=84.09°
α2=arctan(ls/Hs)=arctan(2900/1100)=69.23°
钢丝绳竖向分力，不均匀系数KX取0.85
P1=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×0.85×14.336×17.4/34.8×1.5/1.5=4.874kN
P2=Kf×KX×N×hj(n+1)/H×HL/la=0.8×0.85×21.186×17.4/34.8×1.5/1.5=7.023kN
钢丝绳轴向拉力
T1=P1/sinα1=4.874/sin84.09°=4.898kN
T2=P2/sinα2=7.023/sin69.23°=7.511kN
卸荷钢丝绳的最大轴向拉力[Fg]=max[T1，T2]=7.511kN
绳夹数量：n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×7.511/(2×19) ≈1个≤[n]=3个
满足要求！
Pg=k×[Fg]/α=7×7.511/0.85=61.855kN
钢丝绳最小直径dmin=(Pg/0.5)1/2=(61.855/0.5)1/2=11.12mm
吊环最小直径dmin=(2A/π)1/2=(2×[Fg]/([f]π))1/2=(2×7.511×103/(65π))1/2=8.579mm
注：[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》9.7.6 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于65N/mm2
卸荷钢丝绳最小直径14mm，必须拉紧至7.511kN，吊环最小直径为12mm。
故,本工程卸荷钢丝绳直径选定为6*19型,D=14mm;吊环直径：16mm。
三、 悬挑梁验算
1、 基本参数
悬挑方式
普通主梁悬挑
主梁间距(mm)
1500
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
18
主梁建筑物外悬挑长度Lx(mm)
1300
主梁外锚固点到建筑物边缘的距离a(mm)
100
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
2100
梁/楼板混凝土强度等级
C30
2、 荷载布置参数
支撑点号
支撑方式
距主梁外锚固点水平距离(mm)
支撑件上下固定点的垂直距离L1(mm)
支撑件上下固定点的水平距离L2(mm)
是否参与计算
1
上拉
400
2900
400
是
2
上拉
1200
2900
1200
是
作用点号
各排立杆传至梁上荷载F(kN)
各排立杆距主梁外锚固点水平距离(mm)
主梁间距la(mm)
1
21.69
400
1500
2
21.69
1200
1500

附图如下：

立面图
3、 主梁验算
主梁材料类型
工字钢
主梁合并根数nz
1
主梁材料规格
16号工字钢
主梁截面积A(cm2)
26.1
主梁截面惯性矩Ix(cm4)
1130
主梁截面抵抗矩Wx(cm3)
141
主梁自重标准值gk(kN/m)
0.205
主梁材料抗弯强度设计值[f](N/mm2)
205
主梁材料抗剪强度设计值[τ](N/mm2)
170
主梁弹性模量E(N/mm2)
206000
q=1.2×gk=1.2×0.205=0.25kN/m
考虑悬挑层在其悬挑总高度中部存在钢丝绳卸荷，则
第1排：F1=F1/nz=（21.69-7.023）/1=14.667kN
第2排：F2=F2/nz=（21.69-7.023）/1=14.667kN

(1) 强度验算

弯矩图(kN·m)
σmax=Mmax/W=34.92×106/141000=167.94N/mm2≤[f]=205N/mm2 符合要求！
(2) 抗剪验算

剪力图(kN)
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=43.7×1000×[88×1602-(88-6)×140.22]/(8×11300000×6)=35.59N/mm2
τmax=35.59N/mm2≤[τ]=170N/mm2
符合要求！
(3) 挠度验算

变形图（mm）
νmax=0.00032mm≤[ν]=2×lx/250=2×1300/250=10.4mm
符合要求！
(4) 支座反力计算

R2=12.12kN; R3=-42.35kN.且立杆处支座反力由剪力图可知:
内力杆反力：R内=14.89KN;外力杆反力：R外=14.69KN;

4、 上拉杆件验算
钢丝绳型号
6×19(D=14)
钢丝绳公称抗拉强度(N/mm2)
2000
钢丝绳直径(mm)
14（102Kg/100m）
钢丝绳不均匀系数α
0.85
钢丝绳安全系数k
7
钢丝绳绳夹型式
马鞍式
拴紧绳夹螺帽时螺栓上所受力T(kN)
15.19
钢丝绳绳夹数量[n]
3

钢丝绳绳卡做法

钢丝绳连接吊环做法
上拉钢丝绳角度计算：
α1=arctanL1/L2=arctan(2900/400)=82.15°
α2=arctanL1/L2=arctan(2900/1200)=67.51°
上拉钢丝绳支座力：
RS1=nzR3=1×14.89=14.89kN
RS2=nzR4=1×14.69=14.69kN
主梁轴向力：
NSZ1=RS1/tanα1=14.89/tan82.15°=2.05kN
NSZ2=RS2/tanα2=14.69/tan67.51°=6.08kN
上拉钢丝绳轴向力：
NS1=RS1/sinα1=14.89/sin82.15°=14.76kN
NS2=RS2/sinα2=14.69/sin67.51°=13.57kN
上拉钢丝绳的最大轴向拉力NS=max[NS1...NSi]=14.76kN
钢丝绳：
查(《简明施工计算手册》得，钢丝绳破断拉力总和：Fg=165.5kN
Pg=k×NS/α=9×14.76/0.85=156.28KN﹤Fg=165.5kN 符合要求！
绳夹数量：n=1.667[Fg]/(2T)=1.667×14.76/(2×15.19)=0.81个≤[n]=3个
符合要求！
5、 悬挑主梁整体稳定性验算
σ = Mmax/（φb‘Wx ）
=23.68×106/（0.97×141000）=173.14N/mm2≤[f]=205N/mm2
符合要求！
受弯构件整体稳定性分析：
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的 公式(B.1-2)计算得：φb=2.8
由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)公式(B.1-2)计算得到 ：
φb‘=0.97。 符合要求！
6、 锚固段与楼板连接的计算
主梁与建筑物连接方式
平铺在楼板上
锚固点设置方式
压环钢筋
压环钢筋直径d(mm)
18
主梁建筑物内锚固长度Lm(mm)
2100
梁/楼板混凝土强度等级
C30

压环钢筋

（1）、压环抗拔验算
在不考虑型钢梁卸荷钢丝绳卸荷的前提下，工字钢最末端压环所受支座反力（拉力）R2=18.03KN,且压环单支截面面积:A=254.34mm2;U型压环抗拉强度设计值ft=50N/mm2。
考虑安全要求，工字钢最末端压环采用双压环，则其强度验算如下：
σ=R2/4A=12.12×103/(4×254.34)=11.91 N/mm2 ＜0.85×50 N/mm2=42.5 N/mm2
满足要求！