悬挑外排栅计算书.docx

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悬挑外排栅计算书

一、编制依制

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）

2、《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）

3、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

4、《建筑施工计算手册》

5、本工程施工图。

二、工程概况

本文化宫、商住楼工程建筑面积㎡，设地下室三层，裙楼6层，三幢37层塔楼，部分34层，结构形式为框剪。

由广州富力地产股份有限公司投资兴建，汕头市潮阳建筑工程总公司承建。

三、外墙脚手架设计及计算

结合施工需要本工程采用双排脚手架。

◆裙楼部分：

（各部分具体位置详见附后平面图）

部分从外地台（标高-0.60）开始搭设落地式外排栅至三层结构层（标高9.90），搭设高度为10.5米。

部分从二层结构层（标高5.10）开始搭设落地式外排栅至六层结构层（标高24.30），搭设高度为19.2米。

部分从三层结构层（标高9.90）开始悬挑至六层结构层（标高24.30），搭设高度约为14.4米。

部分从二层结构层（标高5.10）开始悬挑至七层结构层（标高29.80），搭设高度约为24.7米。

◆塔楼部分：

（各部分具体位置详见附后平面图）

从七层结构层（标高29.80）开始悬挑至屋面顶，搭设高度约为93米。

Ø落地式钢管脚手架做法如下：

立杆采用单立管，搭设尺寸为：

立杆的纵距1.80米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.80米。

采用的钢管类型为48×3.5，连墙件采用3步3跨，竖向间距5.40米，水平间距5.40米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。

Ø悬挑式钢管脚手架做法如下：

1、悬挑梁布置

1）裙楼部位：

在选定的楼面处，用[14a号槽钢做水平悬挑梁，悬挑梁水平间距为3m，长度为3.5m，其中悬出结构外边线1.1m，锚入楼面内为2.4m，在悬挑楼面上用短钢筋与挑梁焊接连接。

悬挑梁上放置[10号槽钢做水平联梁，立杆立于水平联梁上。

（详见后面附图）

2）塔楼部位：

在选定的楼面处，用[16a号槽钢做水平悬挑梁，悬挑梁水平间距为3m，长度为3.5m，其中悬出结构外边线1.1m，锚入楼面内为2.4m，在悬挑楼面上用短钢筋与挑梁焊接连接。

悬挑梁上放置[14a号槽钢做水平联梁，立杆立于水平联梁上。

（详见后面附图）

2、悬挑架底部每一立杆纵距用二条6×19、φ15.5钢丝绳将悬挑架上挂在设置在悬挑楼面上一层结构楼面的建筑物边梁上的φ18mm钢筋吊环上。

钢丝绳底部分别在内、外立杆和水平挑梁的交接处用夹具拴紧，中间用M20花蓝螺丝旋紧拉住。

（详见后面附图）

3、由于外排栅悬挑高度较高，为保证脚手架的稳定承载力，脚手架要采取分段缷荷措施。

分段缷荷装置设置见下节。

4、本工程采用双排脚手架，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.5米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.8米。

采用的钢管类型为φ48×3.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.6米，水平间距3米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。

5、脚手架的离墙距离应满足建筑物外墙装饰的需要，故外脚手架的离墙距离为0.20米。

脚手架外满铺阻燃型安全网。

在楼面高度约4.5m处搭设一道3.5m宽，高度约15cm的安全斜挡板，建筑物的上落笼口和主要出入口和悬挑部位下面均搭设安全平台挡板。

有严重锈蚀、弯曲、压偏、损伤和裂纹的钢管均应剔除。

一）落地式外排栅设计计算

本工程采用双排脚手架，搭设高度取20米，立杆采用单立管。

假定如下搭设方式：

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.80米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.80米。

采用的钢管类型为φ48×3.5，连墙件采用3步3跨，竖向间距5.40米，水平间距5.40米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。

（一）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，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800/3=0.040kN/m

活荷载标准值Q=3.000×0.800/3=0.800kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.040=0.094kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.800=1.120kN/m

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下:

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.094+0.10×1.120）×1.8002=0.387kN.m

支座最大弯矩计算公式如下:

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.094+0.117×1.120）×1.8002=-0.455kN.m

我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.455×106/5080.0=89.577N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下:

静荷载标准值q1=0.038+0.040=0.078kN/m

活荷载标准值q2=0.800kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.078+0.990×0.800）×1800.04/（100×2.06×105×.0）=3.533mm

大横杆的最大挠度小于1800.0/150与10mm，满足要求!

（二）小横杆的计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.800=0.069kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800×1.800/3=0.072kN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.800/3=1.440kN

荷载的计算值P=1.2×0.069+1.2×0.072+1.4×1.440=2.185kN

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为小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=（1.2×0.038）×0.8002/8+2.185×0.800/3=0.586kN.m

=0.586×106/5080.0=115.442N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为小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:

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×800.004/（384×2.060×105×.000）=0.01mm

集中荷载标准值P=0.069+0.072+1.440=1.581kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1581.120×800.0×（3×800.02-4×800.02/9）/（72×2.06×105×.0）=1.144mm

最大挠度和V=V1+V2=1.152mm

小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm，满足要求!

（三）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8.0kN；

R──纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×0.800=0.031kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800×1.800/2=0.108kN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.800/2=2.160kN

荷载的计算值R=1.2×0.031+1.2×0.108+1.4×2.160=3.190kN

单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

（四）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）；本处为0.134

NG1=0.134×20.000=2.674kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹脚手板，标准值为0.15

NG2=0.150×4×1.800×（0.800+0.200）/2=0.540kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、胶合板脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.150×1.800×4/2=0.540kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.800×20.000=0.180kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=3.934kN。

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=3.000×2×1.800×0.800/2=4.320kN

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=0.450

Uz──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=1.250

Us──风荷载体型系数：

Us=1.000

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.250×1.200=0.472kN/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

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

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）。

（五）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

其中N──立杆的轴心压力设计值，N=10.77KN；

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0.15；

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=3.53m；

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=1.70；

　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；

──钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=150.49

　[f]──钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.0N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f]，满足要求！

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=9.86KN；

MW──计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.328kN.m；

──钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=202.37

[f]──钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f]，满足要求！

（六）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=0.526kN/m2；

Aw──每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=5.40×5.40=29.160m2；

No──连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000

经计算得到Nlw=19.289kN，连墙件轴向力计算值Nl=24.289kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

其中

──轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l/i=20.00/1.58的结果查表得到

=0.97；A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=97.082kN>Nl，连墙件的设计计算满足要求！

经核算得知，以上假定搭设方式可行。

二）悬挑式外排栅设计计算

◆塔楼部分

钢管脚手架的计算参照（JGJ130-2001）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》。

假定如下搭设方式：

外脚手架采用双排脚手架，搭设高度为93米，立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距1.5米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.8米。

采用的钢管类型为φ48×3.5，连墙件采用2步2跨，竖向间距3.60米，水平间距3.00米。

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。

悬挑水平钢梁采用[16a号槽钢U口水平，其中建筑物外悬挑段长度1.10米，建筑物内锚固段长度2.40米。

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最外面钢丝绳距离建筑物1.00m。

悬挑水平钢梁上面的联梁采用[14a号槽钢U口水平，相邻悬挑钢梁之间的联梁上最多布置2根立杆。

（一）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，大横杆在小横杆的上面。

按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038kN/m

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800/3=0.040kN/m

活荷载标准值Q=3.000×0.800/3=0.800kN/m

静荷载的计算值q1=1.2×0.038+1.2×0.040=0.094kN/m

活荷载的计算值q2=1.4×0.800=1.120kN/m

大横杆计算荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

大横杆计算荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度计算

最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩

跨中最大弯矩计算公式如下：

跨中最大弯矩为

M1=（0.08×0.094+0.10×1.120）×1.5002=0.269kN.m

支座最大弯矩计算公式如下：

支座最大弯矩为

M2=-（0.10×0.094+0.117×1.120）×1.5002=-0.316kN.m

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

=0.316×106/5080.0=62.206N/mm2

大横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度

计算公式如下：

静荷载标准值q1=0.038+0.040=0.078kN/m

活荷载标准值q2=0.800kN/m

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

V=（0.677×0.078+0.990×0.800）×1500.04/（100×2.06×105×.0）=1.704mm

大横杆的最大挠度小于1800.0/150与10mm，满足要求!

（二）小横杆的计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值P1=0.038×1.500=0.058kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800×1.500/3=0.060kN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.500/3=1.200kN

荷载的计算值P=1.2×0.058+1.2×0.060+1.4×1.200=1.821kN

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为小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=（1.2×0.038）×0.8002/8+1.821×0.800/3=0.489kN.m

=0.489×106/5080.0=96.323N/mm2

小横杆的计算强度小于205.0N/mm2，满足要求!

3.挠度计算

最大挠度考虑为小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：

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度

V1=5.0×0.038×800.004/（384×2.060×105×.000）=0.01mm

集中荷载标准值P=0.058+0.060+1.200=1.318kN

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度

V2=1317.600×800.0×（3×800.02-4×800.02/9）/（72×2.06×105×.0）=0.954mm

最大挠度和V=V1+V2=0.962mm

小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm，满足要求!

（三）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8.0kN；

R──纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

横杆的自重标准值P1=0.038×0.800=0.031kN

脚手板的荷载标准值P2=0.150×0.800×1.500/2=0.090kN

活荷载标准值Q=3.000×0.800×1.500/2=1.800kN

荷载的计算值R=1.2×0.031+1.2×0.090+1.4×1.800=2.665kN

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。

（四）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）；本处为0.125

NG1=0.125×93.000=11.606kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用竹脚手板，标准值为0.15

NG2=0.150×4×1.500×（0.800+0.200）/2=0.450kN

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；本例采用栏杆、胶合板脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.150×1.500×4/2=0.450kN

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.500×93.000=0.697kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=13.204kN。

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=3.000×2×1.500×0.800/2=3.600kN

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=0.450

Uz──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=1.250

Us──风荷载体型系数：

Us=1.200

经计算得到，风荷载标准值Wk=0.7×0.450×1.250×1.200=0.472kN/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

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

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）。

（五）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

其中N──立杆的轴心压力设计值，N=20.89KN；

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0.24；

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=1.50；

　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；

──钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=178.0

　[f]──钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.0N/mm2；

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f]，满足要求！

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=20.13KN；

MW──计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW=0.273kN.m；

──钢管立杆受压强度计算值（N/mm2）；经计算得到

=204.0

考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

<[f]，满足要求！

（六）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=0.472kN/m2；

Aw──每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw=3.60×3.00=10.800m2；

No──连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No=5.000

经计算得到Nlw=7.144kN，连墙件轴向力计算值Nl=12.144kN

连墙件轴向力设计值Nf=

A[f]

其中

──轴心受压立杆的稳定系数，由长细比l/i=20.00/1.58的结果查表得到

=0.97；A=4.89cm2；[f]=205.00N/mm2。

经过计算得到Nf=97.082kN

Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求！

（七）联梁计算

按照集中荷载作用