型钢悬挑扣件式钢管脚手架设计实例.doc

型钢悬挑扣件式钢管脚手架设计实例一、前言随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，高层建筑的发展非常迅猛。悬挑扣件式钢管脚手架由于具有使用范围广，不受现场和楼高的限制，同时可以节省大量的周转材料，还可以缩短工程的施工工期，在高层建筑中我们应该大力的推广和应用。在这里，介绍一种容易掌握和操作的型钢悬挑扣件式钢管脚手架的设计实例，供大家参考。二、工程概况鸿泰大厦项目位于淄博市松龄路，建筑面积28654m2，地下一层，地上十二层，裙房四层，结构形式为框架剪力墙结构，一层层高4.5米，2至11层层高3.4米，12层层高4.8米，女儿墙高度1.2米，建筑总高度48.05米。三、脚手架工程设计及搭设参数本工程五层以下采用全封闭双排外落地脚手架，六层以上采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在六层楼面设工字钢悬挑并钢丝绳斜拉结构。 脚手架钢管选用483.5；外挑工字钢采用I18，长度约为3.0米；固定工字钢在楼面上用112和116的圆钢，距外墙边0.2米设置112的钢筋套环，距外墙边1.3米设置116的钢筋套环。立杆纵向间距为1.8米，内立杆距外墙0.35米，外立杆距外墙面为1.4米，大横杆间距为1.5米，小横杆长度为1.5米。脚手架与建筑物的连墙拉结在两步三跨内采用拉撑结合的方式（拉筋用110的钢筋，顶撑用483.5 钢管），或者采用483.5 钢管固定在内立杆上。 悬挑架高73.4米=23.8米,加上突出屋面部分4.8米及高出屋面1.5米，总计：23.8+4.8+1.530.1米,故按30.1米对悬挑架高度计算荷载及对水平悬挑梁进行强度、刚度、稳定性等验算。四、悬挑架的荷载取值及水平悬挑梁设计4.1 悬挑架荷载的取值与组合4.1.1 计算基数：计算高度H=30.1m，步距h=1.5m，立杆纵距la=1.8m，立杆横距lb=1.05m，外立杆至墙距ld=1.40m，内立杆至墙距l=0.35m，内立杆至墙距 lc=0.35m。钢管自重G1=0.0377KN/m，栏杆、挡脚板自重G2=0.14KN/m，安全立网自重G3=0.0034KN/m2，安全平网自重G4=0.00487KN/m2，装饰施工活荷载qk=2KN/m2，木脚手板自重G5=0.35kN/m2。4.1.2 脚手架结构自重（包括立杆、纵、横水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件）：查扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ302001）附表A-1得：架体每米高度一个立杆纵距的自重 gk1=0.1495KN/m。NG1K =Hgk1=30.10.1495=4.5KN4.1.3 构配件自重 外立杆 木脚手板（按三层考虑）NG2K-1 =3lalb0.351032=31.051.80.351032 = 992.25N 防护栏杆、挡脚板（按三层考虑）NG2K-2 =3laG2103=31.80.14103 =756N 安全网（平网按三层考虑）NG2K-3 =HlaG3103+3lalbG4103/2=30.11.80.0034103+31.81.050.00487103/2=198.1N 纵向横杆（搁置脚手板用，按三层考虑）NG2K-4=3lbG1103/2=59.38N 合计NG2K=992.25+756+198.1+59.38=2005.73N 内立杆 木脚手板（按三层考虑）NG2K-1 =3lalb0.35103/2+3lalc0.35103 =（31.051.80.35/2+30.351.80.35）103=1654N 纵向横杆（搁置脚手板用，按三层考虑）NG2K-2 =（3lbG1/2+3lcG1）103=（31.050.0377/2+30.350.0377）103=99N 合计NG2K =1654+99=1753N4.1.4 施工均布活荷载（按装饰阶段两层同时施工考虑）外立杆 NQK 外 =2lalbqk/2 =21.81.052/2=3.78kN内立杆 NQK 内 =2lalbqk/2 + 2lalcqk=3.78+21.80.352=6.3kN4.1.5 垂直荷载组合(不考虑风荷载) 外立杆N1=1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK 外=1.2(4.5+2.00573)+1.43.78=13.1kN 内立杆N2=1.2(NG1K + NG2K)+1.4NQK 内=1.2(4.5+1.753)+1.46.3=16.33kN4.2 水平悬挑梁设计 本工程水平悬挑型钢梁采用I18，长3.0m，在六层楼面上预埋112、116的圆钢对工字钢进行背焊固定。 根据钢结构设计规范（GB50017-2002）规定进行下列计算与验算，计算模型：按照悬挑梁进行计算，验算悬挑梁时，不考虑钢丝绳的承载力，只作为附加安全保险。 I18截面特性Wx=185103mm3,I=1660104mm4,自重q=0.2414kN/m，弹性模量E=206103N/mm2，翼缘宽度b=94mm，翼缘平均厚度=10.7mm，高度h=180mm。 最大弯矩Mmax=N11.4+N20.35+q1.52/2=13.11.4+16.330.35+0.24141.52/2 =24.33kNm 强度验算= Mmax /（xWx）x-截面发展系数，对I形截面，查表得：x=1.05； Wx-对x 轴的净截面抵抗矩，查表得：Wx=185103mm3；f -型钢的抗弯强度设计值，Q235 钢，取f=215N/mm2。=24.33106/（1.05185103）=125.25N/mm2f=215N/mm2，安全。 整体稳定验算 根据刚结构设计的规范（GBJ17-88）的规定，轧制普通槽钢受弯要考虑整体稳定问题。按附录一之（二），本悬臂梁跨长1.4米折算成简支梁，其跨度为21.4=2.8米，按下列公式计算整体稳定系数：=（570b/l1h）235/s= 5709410.7/（2800180） 235/215 =1.24333则悬挑梁弯曲应力为：= Mmax /（Wx）=24.33106/（1.24333185103）=105.78N/mm2f=215N/mm2，安全。 刚度验算= N1（lb+lc）3/3EI+N2lc2(lb+lc+100)3-lc/(lb+lc+100)/6EI+q(lb+lc+100)4/8EIN1、N2-作用于水平悬挑梁上的内、外立杆荷载（KN）；E-弹性模量，E=206103N/mm2；I-钢材的抗弯强度设计值，Q235 钢，取f= 215N/mm2。=N1（lb+lc）3/3EI+N2lc2(lb+lc+100)3-lc/(lb+lc+100)/6EI+q(lb+lc+100)4/8EI=13.110314003/32.061051660104+16.33103350215002.77/62.061051660104+0.241415004/82.061051660104=3.504+0.4051+0.04467=4mm L/250=5.6mm，满足要求。 I18后部锚固钢筋设计 锚固钢筋的承载力验算锚固选用116圆钢预埋在平板上，吊环承受的拉力为：N3= Mmax /1.3 =24.33/1.3 =18.72KN吊环承受的拉应力为：= N/A =18.72103/3.1482=93.2N/mm2=215 N/mm2，满足要求。 锚固钢筋的焊缝验算 = F/（lW）F-作用于锚固钢筋上的轴心拉力设计值，F=N3=18.72KN；lW-焊缝的计算长度，取lW=40-10=30mm；-焊缝的计算厚度，取8mm。=18720/308=78N/mm2=160N/mm2，满足要求。综上所述，当挑梁采用I18时，其强度、挠度、稳定性均符合要求。五、立杆稳定性计算 5.1 无风荷载时，立杆稳定性计算：N/（A）fN 计算立杆最大垂直力设计值，取N=N2=16.33kN；轴心受压构件的稳定系数，根据长细比查（JGJ1302001）附录C 表C 取值，根据第5.3.3 条规定：立杆计算长度 l0=kh=1.1551.5150=260cm，长细比= l0/i（钢管回转半径）= 260/1.58=164.556，查附录C，=0.260，A立杆的截面面积，查本规范附录B表B采用：A=489mm2。立杆稳定性计算：N/（A）=16330/（0.26489）=128.44N/mm2f=215N/mm2,安全。5.2 在风荷载作用下，立杆稳定性计算：N/（A）+MW/WfMW由风荷载设计值产生的弯矩，按本规范（5.3.4）式计算；W 钢管立杆的截面模量，查附录B 表B：W=5.08cm3； 由风荷载产生的弯矩计算 水平风荷载标准值k=0.7zs0z风压高度变化系数，查建筑结构荷载规范（GBJ9）：B类地区，脚手架最高处48.05m，查表得：z=1.648；s脚手架风荷载体型系数，按本规范4.2.4 规定采用，查表得：敞开式脚手架的挡风面积为1.51.80.089=0.2403m2，密目网的挡风系数取0.5，则在脚手架外立杆里侧满挂密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.51.8-0.2403）0.5+0.2403=1.47m2其综合挡风系数为=1.47（1.51.8）=0.5445根据规范查表4.2.4，背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体型系数为1.3，即：s =1.30.5445=0.70785；0基本风压。根据建筑结构荷载规范（GBJ9）规定：0=0.45。k=0.70.451.6480.70785=0.3625537KN/m2 由风荷载产生的弯矩计算MW = 0.851.4k la h2/10 = 0.851.40.367461.81.52/10=0.1771KN.m 立杆稳定性计算N/（A）+MW/W =128.44+0.1771106/(5.08103)=163.3 N/mm2f=215 N/mm2,安全。六、连墙件计算 连墙构造对外脚手架的安全至关重要，必须引起高度重视，确保架体稳固。连墙拉筋用110钢筋拉到剪力墙上,顶撑用483.5 钢管，水平距离5.4m，竖向距离为3米。由风荷载产生的连墙件轴向力设计值：N1w=1.4k Aw=1.40.3674635.4=8.334KN连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0，对双排脚手架取5.0KN，连墙件轴向力设计值Nl=N1w+N0=8.334+5=13.334KN110拉筋的承载力：N=fys=2103.1452=16.485KNN1w=13.334KN，所以连墙件拉筋用110筋满足要求。根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范可知，一个直角或旋转扣件的抗滑设计值为8.00KN。由此可见，在两步三跨内采用483.5 钢管