恒智天成安全计算软件联梁型钢悬挑扣件式双排脚手架计算书.doc

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1、恒智天成安全计算软件联梁型钢悬挑扣件式双排脚手架计算书计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2011)、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)、建筑施工安全检查评分标准(JGJ59-99)、建筑施工高处作业安全技术规范(JGJ80-91) 以及本工程的施工图纸。 脚手架搭设体系剖面图 脚手架搭设体系正立面图 脚手架搭设体系平面图一、恒智天成安全计算软件参数信息1.脚手架搭设参数脚手架从距地面50m处开始搭设，搭设高度H：19.4m；顶步栏杆高：1.2m；内立杆距离墙长度a：0.3m；立杆步距h：1.8m；总步数：10步

2、；立杆纵距la：1.5m；立杆横距lb：1.05m；小横杆伸出内立杆长度a1：0.3m；扫地杆距地：0.2m；采用小横杆在上布置，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根；采用的钢管类型为48.3 3.6；连墙件布置方式为二步二跨，连接方式为扣件连接；连墙件扣件连接方式为双扣件，扣件抗滑承载力折减系数为1；脚手架沿墙纵向长度l：150m；2.荷载参数(1)活荷载参数装修脚手架均布活荷载：2kN/m2；装修脚手架同时施工层数：2层；(2)风荷载参数本工程地处北京，基本风压Wo：0.3kN/m2；地面粗糙度类别为：C类(有密集建筑群市区)；(2)静荷载参数1)脚手板参数选用木脚手板，按规范要求铺脚手板；脚

3、手板自重：0.35kN/m2；铺设层数：2层；2)挡脚板参数选用木脚手板(220483000)，铺脚手板层设挡脚板挡脚板自重：0.08kN/m；挡脚板铺设层数：2层；3)防护栏杆铺脚手板层设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为4根；4)围护材料2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭。密目网选用为：2300目/100cm2，A0=1.3mm2；密目网自重：0.01kN/m2；3.支撑参数支撑系统搭设形式为斜拉式-钢丝绳不受力(规范推荐)；主梁截面特征：工字钢，工字钢型号：22a号工字钢；型钢悬挑主梁平铺在楼面上，锚点采用压环钢筋方式，钢筋直径12mm；联梁截面特征：槽

4、钢-槽口水平，槽钢型号：12.6号槽钢；楼板混凝土强度等级：C35；选用钢丝绳为619，钢丝绳吊点与主梁的垂直距离：5m。二、恒智天成安全计算软件小横杆的计算 小横杆在大横杆的上面，考虑活荷载在小横杆上的最不利布置，验算强度和挠度时不计小横杆的悬挑荷载，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。1.均布荷载值计算作用在小横杆上的荷载标准值：q=0.040+0.3501.5/2+21.5/2 = 1.802 kN/m；作用在小横杆上的荷载设计值：q=1.2（0.040+0.3501.5/2）+1.421.5/2 = 2.463 kN/m；2.强度验算最大弯矩 M = ql2/8 =2.4631.052

5、/8 = 0.339 kN.m； 最大应力计算值 = M / W =0.339106/5.26103=64.521 N/mm2； 小横杆实际弯曲应力计算值=64.521N/mm2 小于抗弯强度设计值f=205N/mm2，满足要求！3.挠度验算最大挠度 = 5ql4/384EI = 5.01.80210504/(3842.0610512.71104)=1.089 mm； 小横杆实际最大挠度计算值=1.089mm 小于最大允许挠度值min（1050/150，10）=7.000mm，满足要求！三、大横杆的计算小横杆在大横杆的上面，小横杆把荷载以集中力的形式传递给大横杆，所以，大横杆按照集中力作用下的

6、三跨连续梁进行强度和挠度计算。计算小横杆传递给大横杆的集中力时，计入小横杆的悬挑荷载。1.小横杆传递给大横杆的集中力计算内排大横杆受到的集中力标准值： F=0.5qlb(1+a1/lb)2=0.51.8021.05(1+0.3/1.05)2=1.564 kN；内排大横杆受到的集中力设计值：F=0.5qlb(1+a1/lb)2=0.52.4631.05(1+0.3/1.05)2=2.137 kN；外排大横杆受到的集中力标准值： F=0.5qlb1+(a1/lb)2=0.51.8021.051+(0.3/1.05)2=1.023 kN；外排大横杆受到的集中力设计值：F=0.5qlb1+(a1/lb

7、)2=0.52.4631.051+(0.3/1.05)2=1.398 kN；2.大横杆受力计算大横杆按三跨（每跨中部）均有集中活荷载分布计算，由脚手架大横杆试验可知，大横杆按照三跨连续梁计算是偏于安全的，按以上荷载分布进行计算可以满足要求并且与我国工程长期使用经验值相符。根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及内力、变形图如下（内排大横杆、外排大横杆计算方式完全相同，下面是内排大横杆的计算过程，外排大横杆计算过程从略，仅给出最终计算结果）： 弯矩和剪力计算简图 弯矩图(kNm) 剪力图(kN) 变形计算简图 变形图(mm)计算得到内排大横杆： 最大弯矩：M= 0.569 kN.m 最大变形：=

8、 2.381 mm 最大支座反力：F= 4.674 kN计算得到外排大横杆(计算过程从略)： 最大弯矩：M= 0.375 kN.m 最大变形：= 1.576 mm 最大支座反力：F= 3.085 kN3.强度验算最大应力计算值 = 0.569106/5.26103=108.186 N/mm2；大横杆实际弯曲应力计算值=108.186N/mm2 小于抗弯强度设计值f=205N/mm2，满足要求！4.挠度验算最大挠度=2.381mm；大横杆实际最大挠度计算值=2.381mm 小于最大允许挠度值min（1500/150，10）=10.000mm，满足要求！四、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算扣件的抗滑

9、承载力按照下式计算: R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值。规范规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN。扣件抗滑承载力折减系数1，则该工程采用的单扣件承载力取值为8.000kN，双扣件承载力取值为16.000kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。本工程内排大横杆传给内立杆的竖向作用力为4.674 kN, 外排大横杆传给外立杆的竖向作用力为3.085 kN；作业层内立杆扣件抗滑承载力验算：内立杆受到的竖向作用力R=4.674kN 8.000kN，内立杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！作业层外立杆扣件抗滑承载力验算：外立杆受到的竖向作用力R=3.08

10、5kN 8.000kN，外立杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！五、脚手架立杆荷载计算作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。1.静荷载标准值计算(1)结构自重标准值NG1k采用48.3 3.6钢管。外立杆：NG1k= gk H=0.142219.400=2.759 kN；内立杆：NG1k= gk H=0.116819.400=2.266 kN；(2)构配件自重标准值NG2k1)脚手板的自重标准值NG2k1采用木脚手板，自重标准值gk1=0.35kN/m2 ，铺设层数n1=2层。外立杆：NG2k1= n10.5lblagk1 = 20.51.051.50.35=0.551 kN

11、；内立杆：NG2k1= n1（0.5lb+a1）lagk1 = 2（0.51.05+0.3）1.50.35=0.866 kN；2)挡脚板的自重标准值NG2k2采用木脚手板(220483000)，自重标准值gk2=0.08kN/m ，铺设层数n2=2层。 外立杆：NG2k2= n2lagk2 = 21.50.08=0.240 kN；3)防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3采用48.3 3.6钢管，自重标准值gk3=0.0397kN/m ，总根数n3=4根。外立杆：NG2k3= n3（lagk3+0.0132）= 4（1.50.0397+0.0132）=0.291 kN；4)围护材料的自重标准值N

12、G2k4采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk4=0.01kN/m2。外立杆：NG2k4= laH gk4 =1.519.40.01=0.291 kN；5)附加横杆及扣件的自重标准值NG2k5搭接在大横杆上的小横杆根数n4=1根，铺设层数n5=2层，采用48.3 3.6钢管，自重标准值gk6=0.0397kN/m。外立杆：NG2k5= n5n4（0.5lbgk6+0.0132） = 21（0.51.050.0397+0.0132）=0.068 kN；内立杆：NG2k5= n5n4（0.5lb+a1）gk6+0.0132 = 21（0.51.05+0.3

13、）0.0397+0.0132= 0.092 kN；6）构配件自重标准值NG2k合计外立杆：NG2k=0.551+0.240+0.291+0.291+0.068=1.441 kN；内立杆：NG2k=0.866+0.092=0.958 kN；2.活荷载标准值计算活荷载按照2个装修作业层（荷载为2 kN/m2）计算，活荷载合计值Qk=4 kN/m2。外立杆：NQk= 0.5lblaQk = 0.51.051.54=3.150 kN；内立杆：NQk =（0.5lb+a1）laQk =（0.51.05+0.3）1.54=4.950 kN；3.风荷载标准值计算Wk=zs0其中 0 - 基本风压(kN/m2

14、)，按照荷载规范规定采用：0 = 0.3 kN/m2； s - 风荷载体型系数：s=1.3j =1.30.868=1.128；j为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。z - 风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规定采用：脚手架底部z= 1.250，脚手架顶部z= 1.444；经计算得到，风荷载标准值为: 脚手架底部Wk = 0.31.2501.128 = 0.423 kN/m2； 脚手架顶部Wk = 0.31.4441.128 = 0.489 kN/m2；六、立杆稳定性计算(一)基本数据计算1.立杆长细比验算依据扣件式规范第5.1.9条：长细比= l0

15、/i = kh/i=h/i（k取为1）查扣件式规范表5.2.8得： = 1.500；立杆的截面回转半径：i = 1.590 cm；= 1.5001.8100/1.590=169.811立杆实际长细比计算值=169.811 小于容许长细比210，满足要求！2.确定轴心受压构件的稳定系数长细比= l0/i = kh/i=1.1551.5001.8100/1.590=196.132；稳定系数查扣件式规范附录A.0.6表得到：= 0.188；3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩MwMw = 0.91.4WkLah2/10经计算得到，各段弯矩Mw为： 脚手架底部 Mw= 0.259kNm；(二)外立杆稳定性

16、计算1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算 = N/(A) + MW/W f外立杆的轴心压力设计值 N =1.2（NG1k+NG2k）+0.91.4NQk =1.2（2.759+1.441）+ 0.91.43.150= 9.009 kN； = 9009.018/(0.188506)+.141/5260 = 144.101 N/mm2；组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值=144.101N/mm2 小于抗压强度设计值f=205N/mm2，满足要求！2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算 = N/(A) f外立杆的轴心压力设计值 N =1.2（NG1k+NG2k）+1.4NQk =1.2（2.75

17、9+1.441）+ 1.43.150= 9.450 kN； = 9450.018/(0.188506)=99.480 N/mm2；不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值=99.480N/mm2 小于抗压强度设计值f=205N/mm2，满足要求！(三)内立杆稳定性计算全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用，内立杆不考虑风荷载作用。 = N/(A) f内立杆的轴心压力设计值 N =1.2（NG1k+NG2k）+1.4NQk =1.2（2.266+0.958）+ 1.44.950= 10.799 kN； = 10798.890/(0.188506)=113.679 N/mm2；内立杆实际抗

18、压应力计算值=113.679N/mm2 小于抗压强度设计值f=205N/mm2，满足要求！七、连墙件的稳定性计算风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：Nlw = 1.4WkAw = 7.391 kN；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 10.800 m2；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 10.391 kN；连墙件承载力设计值按下式计算： Nf = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 l/i = 700/15.9的结果查表得到 =0.872；A = 5.06 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.

19、8725.0610220510-3 = 90.442 kN；Nl=10.391kN Nf=90.442kN，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=10.391kN 双扣件的抗滑力16.000kN，满足要求！八、联梁的计算联梁采用12.6号槽钢U口水平。按照集中荷载作用下的简支梁计算集中荷载P传递力：外立杆P1 = 9.450 kN，内立杆P2 = 10.799 kN；计算简图如下 支撑按照简支梁的计算公式 RA = RB = (n-1)/2P + P其中 n= 2；经过简支梁的计算得到: 外立杆通过联梁传递到支座的最大力 (考虑到支撑的自重)N1= 29.

20、450 + 3.0000.148 = 19.345 kN; 内立杆通过联梁传递到支座的最大力 (考虑到支撑的自重)N2= 210.799 + 3.0000.148 = 22.043 kN; 最大弯矩(考虑到支撑的自重) Mmax= 2 /810.7993.000+0.1483.0002 /8= 8.266 kNm; 最大应力 = 8.266106 / 62137 = 133.031 N/mm2;水平联梁的最大应力计算值 133.031N/mm2 小于 205N/mm2，满足要求！九、悬挑梁受力计算悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算悬出端C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。

21、 悬臂单跨梁计算简图支座反力计算公式 支座弯矩计算公式 C点最大挠度计算公式 其中 k = m/l,kl = ml/l,k2 = m2/l。本方案算例中，m =1.45 m，l = 2.1 m，m1 = 1.35m，m2 = 0.3 m；k=1.45/2.1 = 0.690k1=1.35/2.1 = 0.643k2=0.3/2.1 = 0.14悬挑梁的截面惯性矩I = 3400 cm4，截面抵抗矩W = 309 cm3，截面积A = 42 cm2，线密度G = 33 kg/m。外立杆轴向力设计值N1= 19.345 kN；内立杆轴向力设计值N2= 22.043 kN；悬挑梁自重荷载 q=1.2

22、339.810-3=0.396kN/m把以上数据代入公式，经过计算得到：支座反力 RA = 56.974 kN支座反力 RB = -15.585 kN最大弯矩 MA = 32.729 kNm 最大应力 = .600 /( 1.05 )= 100.876 N/mm2悬挑梁的最大应力计算值=100.876 N/mm2 小于抗压强度设计值205N/mm2，满足要求!最大挠度 max= 6.075 mm按照钢结构设计规范(GB50017-2003)附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即 2700 mm。悬挑梁的最大挠度6.075mm 小于最大容许挠度2700/400mm，满足要

23、求!十、悬挑梁稳定性计算悬挑梁采用22a号工字钢,计算公式如下： = M/bWx f其中b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表钢结构设计规范(GB50017-2003)附录B得到：b=2.40由于b大于0.6，依钢结构设计规范(GB50017-2003) 附表B，按照下面公式调整： 得到 b=0.953。经过计算得到最大应力 = 32.729106 /( 0.953 )= 111.202 N/mm2；悬挑梁的稳定性计算 =111.202N/mm2 小于f=215N/mm2，满足要求!十一、拉绳的受力计算钢绳做安全储备，按照承受全部荷载计算，通过软件电算程序计算得到钢绳的支点从左至右支座反

24、力分别为：R1=23.103kN。水平悬挑梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算 RAH = RUicosi其中RUicosi为钢绳的拉力对水平杆产生的轴压力。各支点的支撑力 RCi=RUisini按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：RU1=23.930kN。十二、拉绳的强度计算1.钢丝拉绳的内力计算钢丝拉绳的轴力RU取最大值进行计算，为RU=23.930 kN 选择619钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，直径18.5mm。 Fg = Fg/K其中Fg- 钢丝绳的容许拉力(kN)； Fg - 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)，查表得Fg199.500kN； - 钢丝绳

25、之间的荷载不均匀系数，对619、637、661钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8。0.85； K - 钢丝绳使用安全系数。K6。得到：Fg= 28.263kN Ru23.930kN。经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。2.钢丝拉绳的拉环强度计算钢丝拉绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为N=RU=23.930kN钢丝拉绳的拉环的强度计算公式为 = N/A f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=(23929.9944/(3.142502) 1/2 =17

26、.5mm；实际拉环选用直径D=20mm 的HPB235的钢筋制作即可（扣件架规范第6.10.4条规定吊环应使用HPB235钢筋且直径20mm）。十三、锚固段与楼板连接的计算水平悬挑梁与楼板压点采用压环钢筋，拉环强度计算如下：水平悬挑梁与楼板压点的拉环受力 R=15.585/2=7.793kN； 压环钢筋的设计直径D=12mm；水平悬挑梁与楼板压点的拉环强度计算公式为: = N/2A f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；依据扣件架规范第5.6.7条，当采用2个锚点时承载力应乘以0.85的折减系数，所以吊环应力

27、不应大于500.85=42.5N/mm2； A=D2/4=3.142122/4=113.097mm2=N/2A=7.793103/(113.0972)=34.451N/mm2；水平悬挑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42.5N/mm2，满足要求！十四、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： 长杆总长度(m) L = 1.1H(n+la/hn-2la/h) 小横杆数(根) N1 = 1.1(H/2h + 1)n 直角扣件数(

28、个) N2 = 2.2(H/h + 1)n 对接扣件数(个) N3 = L/l 旋转扣件数(个) N4 = 0.3L/l 脚手板面积(m2) S = 1.1(n-2)lalb 其中 n -立杆总数(根) n=202； H -搭设高度(m) H=19.4； h -步距(m) h=1.8； la-立杆纵距(m) la=1.5； lb -立杆横距(m) lb=1.05； 代入得： 长杆总长度(m) L =1.119.4(202 + 1.5202/1.8 - 2 1.5/1.8)=7867.347； 小横杆数(根) N1 =1.1 (19.4 /(21.8) + 1) 202 = 1420； 直角扣件数(个) N2 =2.2 (19.4 / 1.8 + 1) 202 = 5235； 对接扣件数(个) N3 =7867.347 / 6.00 = 1312； 旋转扣件数(个) N4 =0.3 7867.347 / 6.00 = 394； 脚手板面积(m2) S =1.1 (202-2) 1.5 1.05=346.500。根据以上公式计算得长杆总长7867.347m；小横杆1420根；直角扣件5235个；对接扣件1312个；旋转扣件394个；脚手板346.500m2。