脚手架计算书案例分析.doc
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脚手架计算书案例分析案例分析一工程概况 西安市北郊某欧式风格建筑，位于西安市北郊,剪力墙结构，地上26层，地下1层，建筑物总高度79.37m，建筑总面积47518.16m，标准层高2.9m2．悬挑脚手架设计2.1材料选择 脚手架搭设使用材料为Φ48×3.5钢管、扣件、竹串片脚手板、密目网、工字钢、圆钢及钢丝绳 2.2脚手架的设计2.2.1悬挑高度悬挑架由工程四层底板开始悬挑,根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术方案》及西安市地方规定，每五层一挑,悬挑高度为14.5米(安全验算按15m考虑)2.2.2钢梁设计 本工程为欧式风格建筑,多阳台、飘窗与凸出造型，因此，本次设计根据结构情况选用5m长16号工字钢，钢梁外挑长度为2.5m,锚固长度为2.5m，端部斜拉Ф17钢丝绳卸荷,钢梁按架体立杆间距而设定,保证每一根架体立杆均支撑在钢梁上,钢梁锚固端用Ф18圆钢作为锚环固定钢梁 2.2.3架体搭设 架体横距0.9ｍ，里排立杆间距离外墙皮0.3ｍ，步距1.8ｍ，立杆纵距不超过1.5m连墙件按3.0ｍ×3.6ｍ布置，用刚性连接横杆对架体进行拉结, 拉结点应从外架的第一步开始进行设置外侧搭设连续式剪刀撑，满挂密目网。
整个架体用Ф17钢丝绳钢丝绳斜拉将悬挑钢梁端部与工程主体拉紧，钢丝绳锚环选用Ф18圆钢3．受力及安全验算3.1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3.1.1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=0.35×1.50/3=0.175kN/m活荷载标准值：Q=3.00×1.50/3=1.5kN/m荷载的计算值：q=1.2×0.038+1.2×0.175+1.4×1.5=2.356kN/m小横杆计算简图3.1．2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：M=2.356×0.902/8=0.239kN σ=0.239×106/5080=47.047N/mm2小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求3.1.3挠度计算：最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度：计算公式如下：荷载标准值：q=0.038+0.175+1.5=1.713kN/m简支梁均布荷载作用下的最大挠度：V=5.0×1.713×9004/（384×2.06×105×121900）=0.583mm小横杆的最大挠度0.583mm小于大横杆的最大容许挠度900mm与10 mm, 满足要求。
3.2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用小横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形3.2.1．荷载值计算：小横杆的自重标准值：P1=0.038×0.90=0.034kN脚手板的荷载标准值：P2=0.35×0.90×1.50/3=0.158kN活荷载标准值：Q=3.00×0.90×1.50/3=1.35kN荷载的计算值：P=(1.2×0.034+1.2×0.158+1.4×1.35)/2=1.06kN大横杆计算简图3.2.2强度计算：最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩计算公式如下：集中荷载最大弯矩计算公式如下：M=0.08×(1.2×0.034)×1.502+0.267×1.06×1.50=0.433kN.mσ=0.433×106/5080=85.236N/mm2大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求3.2.3挠度计算：最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和均布荷载最大挠度计算公式如下：集中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V1=0.677×0.038×15004/(100×2.060×105×121900)=0.052mm集中荷载标准值P=0.034+0.158+1.35=1.542kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度V2=1.883×1542×15003/(100×2.060×105×121900)=3.902mm最大挠度和：V=V1+V2=3.954mm大横杆的最大挠度3.954mm小于大横杆的最大容许挠度1500mm与10 mm, 满足要求。
3.3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：R ≤ Rc其中：Rc-- 扣件抗滑承载力设计值，取8kN； R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；3.3.1荷载值计算：横杆的自重标准值：P1=0.038×1.5=0.057kN脚手板的荷载标准值：P2=0.35×0.90×1.50/2=0.236kN活荷载标准值：Q=3.00×0.90×1.50/2=2.025kN荷载的计算值：R=1.2×0.057+1.2×0.236+1.4×2.025=3.1866kN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；4.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0.163NG1 =0.163×15.00=2.445kN（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹串片脚手板脚手板，标准值为0.35NG2 =0.63 kN（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、脚手板挡板，标准值为0.14NG3 = 0.14×1.50×2/2=0.21kN（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005NG4 = 0.005×1.50×15.00= 0.113kN经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 3.398kN。
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 = 3.00×2×1.50×0.90/2=4.05kN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）的规定采用：W0 = 0.40Uz -- 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：Uz = 0.62Us -- 风荷载体型系数：Us = 0.645经计算得到，风荷载标准值：Wk = 0.7×0.40×0.62×0.645 = 0.112kN/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 -- 风荷载基本风压值（kN/m2）； la -- 立杆的纵距 （m）； h -- 立杆的步距 （m）5.立杆的稳定性计算本例考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式： 其中：N -- 立杆的轴心压力设计值，N=8.897kN； φ -- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 l0/i 的结果查表得到0.186； i -- 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； l0 -- 计算长度 （m），由公式 l0 = kuh 确定，l0=3.12m； 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 = 1.5 A -- 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W -- 立杆净截面模量（抵抗矩），W=5.08cm3； MW -- 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.065kN.m； σ -- 钢管立杆受压强度计算值 （N/mm2）；经计算得到 σ= 110.61 [f] -- 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 205.00N/mm2； 立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求。
6.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 -- 风荷载基本风压值，wk = 0.11kN/m2； Aw -- 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw = 3×3.6 = 10.8m2； 连墙件扣件连接示意图 No -- 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No = 5经计算得到：Nlw = 1.663kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 6.663kN连墙件轴向力设计值：Nf = φA[f]其中：φ -- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 l/i=30/1.58的结果查表得到φ=0.949； A = 4.89cm2；[f] = 205.00N/mm2经过计算得到：Nf = 95.13kNN1小于Nf，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 = 6.663kN小于扣件的抗滑力8kN满足要求。
7.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900mm，内侧脚手架距离墙体300mm，支拉斜杆的支点距离墙体 = 2000mm，水平支撑梁的截面惯性矩I = 93.1cm4，截面抵抗矩W = 141cm3，截面积A = 26.1cm2受脚手架集中荷载：P=1.2×3.398+1.4×4.05=9.75kN水平钢梁自重荷载：q=1.2×26.1×0.0001×7.85×10=0.25kN/m 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：R1=9.75,R2=11.25,R3=-0.38最大弯矩：Mmax=1.901kN.m截面应力：σ=M/1.05W+N/A=1.901×106/(1.05×141000)+6.5×1000/2610=15.33N/mm2水平支撑梁的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求！8.悬挑梁的整体稳定性计算：水平钢梁采用，计算公式如下：其中：φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：经过计算得到：φb=570×7×37×235/（2000×50×235.0）=1.48由于φb大于0.6，按照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录B其值用φb'查表得到其值为0.879经过计算得到强度：σ=1.901×106/(0.879×141000)=15.34N/mm2；水平钢梁的稳定性计算 小于2。
