落地式及悬挑式脚手架设计.doc

_脚手架计算书姓名：王仕明 学号：134502401053专业：土木工程目录一、工程概况2二、编制依据2三、落地式脚手架计算21、脚手架参数22、永久荷载参数33、可变荷载参数34、风荷载参数35、地基参数36、横向水平杆（小横杆）计算37、纵向水平杆(大横杆)计算48、扣件抗滑力的计算69、脚手架立杆荷载计算610、立杆的稳定性计算711、连墙件的稳定性计算912、立杆地基承载力计算9二、悬挑式脚手架计算101、脚手架参数102、永久荷载参数113、可变荷载参数114、风荷载参数115、水平悬挑支撑梁116、拉绳参数127、横向水平杆（小横杆）计算128、纵向水平杆(大横杆)计算139、扣件抗滑力的计算1410、脚手架立杆荷载计算1511、立杆的稳定性计算1612、连墙件的稳定性计算1713、悬挑梁的受力计算18一、 工程概况工程名称：XXXX办公楼楼 建设地点： 建筑面积： 结构形式：框架剪力墙结构 建筑层数：地上主楼29层，裙楼3层，其中1-3层的层高为4.5m,其余层高为3m，楼板的混凝土强度等级为C30,板厚：核心筒为120mm，其它部位为100mm。裙楼及12层（40m）以下采用落地式双排脚手架；主楼施工从12层起采用悬挑脚手架，每5层为一个段，悬挑脚手架搭设高度为15m。二、 编制依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）建筑施工安全检查标准（JGJ592011） 钢结构设计规范（GB50017-2013） 建筑结构荷载规范（GB50009-2012） 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011） 建筑施工手册第四版中国建筑工业出版社 建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-2011）三、 落地式脚手架计算1、脚手架参数 脚手架排数：双排脚手架；钢管类型：483.5，脚手架搭设高度(m)：40，脚手架步距h(m)：1.5；立杆纵距(m)：1.5；立杆横距(m)：1 ，脚手架内排距墙(m)：0.5；小横杆间距S(m)：1.2, 小横杆计算外伸长度(m)：0.4大小横杆的布置方法：小横杆在大横杆上面 横杆与立杆的连接方式：单扣件； 连墙件布置：二步三跨；竖向间距 3 m，水平间距4.5 m,连接方式：双扣件2、永久荷载参数 每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.125； 脚手板类别:木脚手板；脚手板自重标准值(kN/):0.35；脚手板铺设层数:2层； 栏杆挡板类别:木脚手板 ；栏杆挡脚板自重标准值 (kN/):0.14； 小横杆计算外伸长度(m)：0.3,安全设施与安全网 (kN/):0.005 每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.0384； 3、可变荷载参数 施工均布活荷载标准值 (kN/):3；脚手架用途:结构脚手架； 同时施工层数: 1层；4、风荷载参数 本工程地处贵州省贵阳市，基本风压 (kN/):0.35；5、地基参数 假设地基土类型:粘性土；地基承载力标准值(kN/):120；6、横向水平杆（小横杆）计算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范, 施工荷载的传递路线是：脚手板横向水平杆纵向水平杆纵向水平杆与立杆连接的扣件立杆,横向水平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。抗弯强度计算作用横向水平杆线荷载标准值： =(+)S=(3+0.35)1.2=4.02 kN/m 作用横向水平杆线荷载设计值： q=1.4S+1.2S=1.431.2+1.20.351.2=5.54 kN/m考虑荷载在横向水平杆上的最不利布置最大弯矩： 钢管截面模量W=5.08 Q235钢抗弯强度设计值，f=205N/计算抗弯强度 满足要求 变形计算 钢材弹性模量： E2.06105N/ 钢管惯性矩I12.19 容许挠度： =l/150与10mm 验算挠度 满足要求 7、纵向水平杆(大横杆)计算双排脚手架纵向水平杆按三跨连续梁计算，大横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在小横杆的上面。用小横杆支座的最大反力计算值作为大横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。荷载值计算小横杆的自重标准值：= 0.03841.2 = 0.0461 kN；脚手板的自重标准值：=0.3511.2/(3+1)=0.105kN；活荷载标准值：Q=311.2/(3+1) =0.9 kN；集中荷载的设计值: P=1.2(0.0461+0.105)+1.4 0.9 = 1.44 kN；.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标准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：最大弯矩 M= + = 0.058+0.72=0.778kN.m最大应力计算值 = M / W =挠度验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配的挠度和：大横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下：=0.02mm小横杆传递荷载 P = + + Q = 0.0461+0.105+0.9 = 1.051kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下：最大挠度和 1000/150=6.67mm与10 mm,满足要求。8、扣件抗滑力的计算规范直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。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：RRcRc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；小横杆的自重标准值: = 0.03841.2/2=0.0192 kN； 大横杆的自重标准值: = 0.03841.53/2=0.0864 kN；脚手板的自重标准值: = 0.3511.2/2=0.21 kN；活荷载标准值: Q = 311.2 /2 = 1.8kN；荷载的设计值: R=1.2(0.0192+0.0864+0.21)+1.41.8=2.899 kN；R 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。9、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。静荷载标准值包括以下内容：每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1284kN/m = 0.1284+(1.203/2)0.0384/1.5040 = 6.84kN；脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为4kN/m2 = 421.2(1+0.35)/2 = 6.48 kN；栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m； = 0.1421.2/2 = 0.168 kN安全设施荷载，包括安全网；0.005 kN/； = 0.0051.240 = 0.24 kN静荷载标准值： =+ = 13.73 kN活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。活荷载标准值：= 311.21/2 = 1.8kN风荷载标准值按照以下公式计算： - 基本风压(kN/m2) = 0.35 kN/ - 风荷载高度变化系数 = 2.91 - 风荷载体型系数 =0.8经计算得到，风荷载标准值： = 0.7 0.352.910.8 = 0.57 kN/不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N = 1.2+1.4= 1.213.73+ 1.41.8= 18.996 kN考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为：N = 1.2 +0.851.4= 1.213.73+ 0.851.41.8= 18.62 kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩 为: = 0.9 1.4h/10 =0.9 1.40.571.21.5/10 = 0.242 kN.m；10、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 = 18.996 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i =计算长度系数： = 1.5计算长度 ,由公式 =h 确定 ： = 2.25m长细比 /i =142.6轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 /i 的计算结果查表得到 ：= 0.326立杆净截面面积 ： A = 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W =钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/立杆稳定性计算 = 119.1 N/ 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/，满足要求!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 = 18.62kN立杆稳定性计算 = 152.76 N/ 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/，满足要求！11、连墙件的稳定性计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算： = + 风荷载标准值 Wk = 0.35 kN/每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw =13.5按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ_130-2011)连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0= 3.000 kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算： = 1.4 =6.62kN连墙件的轴向力设计值: = +=9.62 kN连墙件承载力设计值按下式计算： = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 L/i = 500/15.78的结果查表得到 =0.887连墙件轴向承载力设计值为 =0.887 = 9.62kN = 88.972kN,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: 计算得到 = 9.62小于双扣件的抗滑力16 kN，满足要求！12、立杆地基承载力计算计算立杆段轴力设计值N，由已知条件可知，不组合风荷载。 N=1.2(+)+1.4由已知条件=1.2m，h=1.5m查规范得=0.125kN/m 脚手架结构自重标准值产生的轴向力：=400.125=5kN构配件自重标准值产生的轴向力：=0.5(+)+H =0.5(1+0.4)1.220.35+0.141.22+1.2400.005=0.919kN施工荷载标准值产生的轴向力总和：=0.5(+)=0.5(1+0.4)1.23=2.52kN N=1.2(5+0.919)+1.42.52=10.63kN计算基础底面积A：取垫板作用长度1.5m，宽度0.3m，A=0.31.5=0.45确定地基承载力设计值： 粘性土承载力标准值：=120kPa=120kN/ 由规范得，并取= 0.5 得=0.5120=60kN/验算地基承载力：立杆基础底面的平均压力：满足要求！二、悬挑式脚手架计算1、脚手架参数 脚手架排数：双排脚手架；钢管类型：483.5，脚手架搭设高度(m)：15，脚手架步距h(m)：1.5；立杆纵距(m)：1.5；立杆横距(m)：1，脚手架内排距墙(m)：0.3；小横杆间距S(m)：1.2, 小横杆计算外伸长度(m)：0.3大小横杆的布置方法：小横杆在大横杆上面 横杆与立杆的连接方式：单扣件； 连墙件布置：二步三跨；竖向间距 3 m，水平间距4.5 m,连接方式：双扣件2、永久荷载参数 每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.125； 脚手板类别:木脚手板；脚手板自重标准值(kN/):0.35；脚手板铺设层数:2层； 栏杆挡板类别:木脚手板 ；栏杆挡脚板自重标准值 (kN/):0.14； 小横杆计算外伸长度(m)：0.3,安全设施与安全网 (kN/):0.005 每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.0384；3、可变荷载参数 施工均布活荷载标准值 (kN/):3；脚手架用途:结构脚手架； 同时施工层数: 1层；4、风荷载参数 本工程地处贵州省贵阳市，基本风压 (kN/):0.35；5、水平悬挑支撑梁悬挑水平钢梁采用18号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.4米，建筑物内锚固段长度2.5米。与楼板连接的螺栓直径(mm):20；钢筋直径（mm）：25；楼板混凝土标号:C306、拉绳参数 悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结。 钢丝绳与建筑物的水平距离是:1.3m; 钢丝绳与建筑楼板的垂直距离是:2.8m; 钢丝绳安全系数为:4;钢丝绳不参与受力计算，作为安全储备。7、横向水平杆（小横杆）计算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范, 施工荷载的传递路线是：脚手板横向水平杆纵向水平杆纵向水平杆与立杆连接的扣件立杆,横向水平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。7.1抗弯强度计算作用横向水平杆线荷载标准值： =(+)S=(3+0.35)1.2=4.02 kN/m 作用横向水平杆线荷载设计值： q=1.4S+1.2S=1.431.2+1.20.351.2=5.54 kN/m考虑荷载在横向水平杆上的最不利布置最大弯矩： 钢管截面模量W=5.08 Q235钢抗弯强度设计值，f=205N/计算抗弯强度 满足要求 7.2变形计算 钢材弹性模量： E2.0610N/ 钢管惯性矩I12.19 容许挠度： =l/150与10mm 验算挠度 满足要求 8、纵向水平杆(大横杆)计算双排脚手架纵向水平杆按三跨连续梁计算，大横杆按照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作为大横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算大横杆的最大弯矩和变形。荷载值计算小横杆的自重标准值：= 0.03841.2 = 0.0461 kN；脚手板的自重标准值：=0.3511.2/(3+1)=0.105kN；活荷载标准值：Q=311.2/(3+1) =0.9 kN；集中荷载的设计值: P=1.2(0.0461+0.105)+1.4 0.9 = 1.44 kN；.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标准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：最大弯矩 M= + = 0.058+0.72=0.778kN.m最大应力计算值 = M / W =挠度验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配的挠度和：大横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下：=0.02mm小横杆传递荷载 P = + + Q = 0.0461+0.105+0.9 = 1.051kN集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下：最大挠度和 1000/150=6.67mm与10 mm,满足要求。9、扣件抗滑力的计算规范规定直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。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：RRcRc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；小横杆的自重标准值: = 0.03841.2/2=0.0192 kN； 大横杆的自重标准值: = 0.03841.53/2=0.0864 kN；脚手板的自重标准值: = 0.3511.2/2=0.21 kN；活荷载标准值: Q = 311.2 /2 = 1.8kN；荷载的设计值: R=1.2(0.0192+0.0864+0.21)+1.41.8=2.899 kN；R 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。10、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。静荷载标准值包括以下内容：每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1284kN/m = 0.1284+(1.203/2)0.0384/1.515= 2.62kN；脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为4kN/m2 = 421.2(1+0.35)/2 = 6.48 kN；栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m； = 0.1421.2/2 = 0.168 kN安全设施荷载，包括安全网；0.005 kN/； = 0.0051.240 = 0.24 kN静荷载标准值： =+ = 9.51 kN活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。活荷载标准值：= 311.21/2 = 1.8kN风荷载标准值按照以下公式计算： - 基本风压(kN/m2) = 0.35 kN/ - 风荷载高度变化系数 = 2.91 - 风荷载体型系数 =0.8经计算得到，风荷载标准值： = 0.7 0.352.910.8 = 0.57 kN/不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式：N = 1.2+1.4= 1.29.51+ 1.41.8= 13.93kN考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为：N = 1.2 +0.851.4= 1.29.51+ 0.851.41.8= 13.55 kN风荷载设计值产生的立杆段弯矩 为: = 0.9 1.4h/10 =0.9 1.40.571.51.5/10 = 0.242 kN.m；11、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 =13.93 kN；计算立杆的截面回转半径 ：i =计算长度系数： = 1.5计算长度 ,由公式 =h 确定 ： = 2.25m长细比 /i =142.6轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 /i 的计算结果查表得到 ：= 0.326立杆净截面面积 ： A = 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W =钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205 N/立杆稳定性计算 = 87.3 N/ 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/，满足要求!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 = 13.55kN立杆稳定性计算 = 124.14 N/ 小于 立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/，满足要求！12、连墙件的稳定性计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算： = + 风荷载标准值 Wk = 0.35 kN/每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 =13.5按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ_130-2011)连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力= 3.000 kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算： = 1.4 =6.62kN连墙件的轴向力设计值: = +=9.62 kN连墙件承载力设计值按下式计算： = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比 L/i = 500/15.78的结果查表得到 =0.887连墙件轴向承载力设计值为 =0.887 = 9.62kN0.6的时候，根据钢结构设计规