高边坡脚手架计算书

精品文档 1欢迎下载 高边坡脚手架计算书 一 参考规范 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ 130 2011 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 建筑边坡工程技术规范 GB 50330 2002 碳素结构钢 GB T 700 2006 直缝电焊钢管 GB T 12793 1992 钢管脚手架扣件 GB 15831 2006 二 设计参数 1 按照设计坡比 1 0 5 进行脚手架设计 2 脚手板采用竹串片脚手板 其自重标准值为 0 35KN m2 见 JGJ130 规范 表 4 2 1 1 3 钢管尺寸均为 48 3 5mm 其质量符合现行国家标准 碳 素结构钢 GB T 700 中 Q235 A 级钢的规定 Q235 钢抗拉 抗压 抗弯强度设计值 f 205N mm2 弹性模量 E 2 06 105N mm2 计算参数 脚手架参数 双排脚手架搭设高度为 24 3 m 立杆采用单 立杆 采用的钢管类型为 48 3 5 为增加安全系数 计算时重量按 精品文档 2欢迎下载 48 3 5 取值 力学参数按 48 3 0 计算 因局部位置为三排立 杆 在计算立杆强度及稳定性时按最大荷载发生位置取中间立杆计 算 搭设几何尺寸 立杆的横距为 0 9m 立杆的纵距按建筑物 尺寸有 1 5m 和 1 6 米 取大值 1 6 米计算 大小横杆的步距为 1 8 m 每步距中部外侧设一根大横杆作为防护栏杆 内排架距离墙 0 45m 小横杆上不搭大横杆 小横杆每边伸出立杆尺寸按 0 15 米 计算 横杆与立杆连接方式为单扣件 取扣件抗滑承载力系数 为 1 00 与结构的连接点 因为是改造工程 为尽量保护原有 建筑主体 采用两步三跨 连接点采用钢管形成抱箍连接在原有框 架柱上 竖向间距 3 6 m 水平间距 4 8 m 采用扣件连接 对没有 柱子的部位采用楼板和铜管打孔连接 2 活荷载参数 施工均布活荷载标准值 2 000 kN m2 脚手架用途装修脚手架 同时施工层数按 2 层计算 3 风荷载参数 本工程地处牡丹江分局 按 建筑结构荷载规范 取值 基本 风压 0 27 kN m2 风压高度变化系数 z 按 C 类地区 有密集建 筑群市区 计算连墙件强度时取 0 92 计算立杆稳定性时取 0 74 风荷载体型系数 s 按密目安全网封闭 背靠开洞墙面 计 精品文档 3欢迎下载 算取值为 1 236 按 Us 1 3 其中 1 2An Aw 其中 An 为 密目安全网挡风面积 Aw 为迎风面积 密目网按 2000 目计算 4 静荷载参数 每米立杆承受的结构自重标准值 按 技术规范 插值法计算 0 1278 kN m 因技术规范中计算简图中无步距中间栏杆 实际搭 设计算时采用三排立杆的中间立杆 修正计算实际每米立杆荷载为 立杆 1 米 小横杆 0 9 1 8 0 5 米 大横杆 1 6 1 8 0 89 米 每个主结点直角扣件 2 个 剪刀撑的旋转扣件按技术规范简图计 25 30 0 83 个 立杆接头扣件按每 6 5 米一个 1 6 5 0 15 个 钢 管壁厚按 3 5mm 计 38 4N 每米 每米立杆的结构自重为 1 0 5 0 89 38 4 13 2 2 0 83 14 6 18 4 0 15 133 05N 验算时取大值按每 0 1331 kN m 计算 脚手板自重标准值按木脚手板 kN m2 0 35 栏杆挡脚板自重 标准值 kN m 0 150 安全设施与安全网 kN m2 0 005 脚手板铺设总层数 3 层 5 地基参数 本工程按实际情况 脚手架搭设位置为已施工好的砼地坪 并 且立杆下脚采用木板垫板 现场观察受力条件很好 精品文档 4欢迎下载 6 大横杆计算 按照 扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 第 5 2 4 条规定 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 将大横杆上面的脚手板自重和 施工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 0384 kN m 脚手板的自重标准值 P2 0 35 0 9 0 315kN m 活荷载标准值 Q 2 0 9 1 8 kN m 静荷载的设计值 q1 1 2 0 0384 1 2 0 315 0 424 kN m 活荷载的设计值 q2 1 4 1 8 2 52 kN m 图 1 大横杆设计荷载组合简图 跨中最大弯矩和跨中最大挠度 图 2 大横杆设计荷载组合简图 支座最大弯矩 2 强度验算 跨中和支座最大弯距分别按图 1 图 2 组合 跨中最大弯距计算公式如下 M1max 0 08q1l2 0 10q2l2 跨中最大弯距为 M1max 0 08 0 424 1 62 0 10 2 52 1 62 精品文档 5欢迎下载 0 732 kN m 支座最大弯距计算公式如下 M2max 0 10q1l2 0 117q2l2 支座最大弯距为 M2max 0 10 0 424 1 62 0 117 2 52 1 62 0 863kN m 选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算 Max 0 732 106 0 863 106 4490 192 2 N mm2 大横杆的最大弯曲应力为 192 N mm2 小于大横杆的抗压强度设计值 f 205 N mm2 满足要求 3 挠度验算 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 max 0 677q1l4 0 990q2l4 100EI 其中 静荷载标准 值 q1 P1 P2 0 0384 0 315 0 353 kN m 活荷载标准值 q2 Q 1 8 kN m 最大挠度计算值为 0 677 0 353 16004 100 2 06 105 107800 0 990 1 8 1 精品文档 6欢迎下载 6004 100 2 06 105 107800 6 012mm 大横杆的最大挠度 6 012mm 小于大横杆的最大容许挠度 MIN 1600 150 mm 10 mm 满足要求 6 小横杆的计算 按本方案小横杆支撑于立杆上 小横杆中 部不支撑大横杆 在同样的计算条件下 小横杆的跨度只有大横杆 的一半 大横杆强度值及变形值能满足要求 小横杆强度及变形值 同样能满足要求 不再进行强度及变形验算 7 扣件抗滑力的计算 按规范表 5 1 7 直角 旋转单扣件承 载力取值为 8 00kN 该工程实际的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 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 5 2 5 Rc 其中 Rc 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 大横杆的自重标准值 P1 0 033 1 6 0 0528 kN 小横杆的自重标准值 P2 0 033 0 9 0 0297 kN 脚手板的自重标准值 P3 0 3 0 9 1 6 0 432 kN 精品文档 7欢迎下载 活荷载标准值 Q 2 0 9 1 6 2 88 kN 荷载的设计值 R 1 2 0 0528 0 0297 0 432 1 4 2 88 4 65 kN R 8 00 kN 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求 8 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 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 为 0 1331kN m NG1 0 1331 24 30 3 234kN 2 脚手板的自重标准值 采用木板 标准值为 0 35kN m2 NG2 0 35 1 6 0 9 2 1 008 kN 3 吊挂的安全设施荷载 包括安全网 0 005 kN m2 NG3 0 005 1 6 24 3 0 194 kN 经计算得到 静荷载标准值 NG NG1 NG2 NG3 3 561 kN 活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和 因为取最在荷载 的中排立杆计算 且同时施工两层活荷载标准值为 NQ 2 0 9 1 6 2 5 76 kN 精品文档 8欢迎下载 考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值为 N 1 2 NG 0 85 1 4NQ 1 2 3 561 0 85 1 4 5 76 11 128 kN 不考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值为 N 1 2NG 1 4NQ 1 2 3 561 1 4 5 76 12 337kN 1 立杆的稳定性计算 风荷载标准值按照以下公式计算 Wk 0 7 z s 0 其中 0 基本风压 kN m2 按照 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 的规定采用 0 0 27 kN m2 在 GB50009 2001 中已将风荷载标准值调整为 50 年一遇 但是在脚手架的技术 规范中 考虑到脚手架的使用周期很短 仍按 30 年重现期取值 z 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 z 0 74 在结构计算中 风荷载 在顶部最在 是在外脚手架计算中 在进行立杆的稳定性验算时 立杆的轴压力在底部最大 综合计算值最大 z 按地面以上 5 米 C 类地区取值 s 风荷载体型系数 取值为 1 357 风荷载体型系数按 技术规范 4 2 3 条计算 s 1 3 其中 按 1 2An Aw 计算 值按两部分计算 第 1 部分为密目安全网的挡风系数 第 2 部分为 外侧钢管的挡风系数 第 1 部分目前建设部规定的密目 精品文档 9欢迎下载 4 施工荷载按照纵向 30m 高程方向 20m 脚手架范围铺设 4 层竹脚手板 同时作业 2 层 每层布置 4 台钻机 连续 5 跨内布置 1 台钻机作业 最多布置 8 台钻机进行考虑 单台 YZX70A 钻机主机 重 0 85t 施工人员 3 人 重 255kg 施工荷载计算 QK 850 255 1 4 7 2 2 25KN m2 5 施工脚手架设计尺寸 施工脚手架采用钢管扣件综合爬坡脚手架体系 脚手架间排距 结合坡面锚杆布置形式以及结构稳定性进行布置 采用双排钢管支 架 上马道外侧立杆与下马道内侧立杆通长进行设置 其立杆横距 Lb 1 4m 横杆间距 L 1 4m 作业层 0 45 0 5m 立杆纵距 La 1 4m 横 杆步距 h 1 80m 最大搭设高度 20m 6 每级马道及地面上设置锁脚锚杆 锁脚锚杆采用 25 螺纹钢筋 按照 2 跨进行设置 同时在马道上每两跨设置水平内拉连墙件 防 止脚手架向外倾斜 锚索脚手架按照间距 1 8m 2 8m 设置 25 连 墙锚杆插筋 垂直坡面进行设置 并通过拉条焊接与脚手架连接作 为脚手架连墙加固杆件 7 地面设横向 纵向扫地杆 贴坡面亦设置扫地杆 扫地杆均离地 面 坡面 30cm 并布置必要的斜撑 横向支撑与剪刀撑进行加固 沿纵向每 4 跨设置一道纵向剪刀撑 剪刀撑沿高度方向连续设置 精品文档 10欢迎下载 横向每 2 跨设置一道横向剪刀撑 剪刀撑沿高程方向连续设置 以 确保脚手架整体稳定 三 设计计算 q 1 2Qp 1 4Qk L q 作用于横向水平杆的线荷载设计值 Qp 脚手架自重 0 35KN m2 Qk 施工均布荷载标准值 2 30 KN m2 qk Qp Qk L qk 作用于水平杆的线荷载标准值 L 小横杆间距 0 45m 0 5m 计算时取最大值 Lb 立杆横距 0 60m 1 40m 计算时取最大值 h 横杆步距 1 8m F 由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 Fk 由横向水 平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 四 锚索施工脚手架 4 1 脚手架纵 横向水平杆计算 4 1 1 横向水平杆的抗弯强度或挠度计算 按 3 跨连续梁计算 q 1 2Qp 1 4Qk L 1 2 0 35 0 50 1 4 2 3 0 5 1 82KN m 精品文档 11欢迎下载 qk Qp Qk L 0 35 2 30 0 50 1 325KN m 按照 3 跨连续梁计算可知 跨中最大弯矩 M1 0 228KN m 支座最 大负弯矩 M2 0 377 KN m M W 0 377 106 5 08 103 74 2N mm2 205 N mm2 满足要 求 V 5 qkLb4 384EI 5 1 325 1 4 103 4 384 2 06 105 12 19 104 2 64mm v Lb 150 9 3mm 4 1 2 纵向水平杆的抗弯强度和挠度 按 6 跨连续梁计算 横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 Fmax 1 485 1 406 2 891KN 按照 6 跨连续梁计算可知 跨中最大弯矩 M1 0 941KN m 支座最 大弯矩 M2 1 12 KN m S M W 0 96 106 5 08 103 188 97 N mm2 205 N mm2 满足要求 V 1 146FkLa3 100EI 1 146 2 95 1 2 1 4 103 3 100 2 06 1 06 12 19 104 3 1mm v La 150 9 3mm 精品文档 12欢迎下载 经计算知 在采用全液压锚固钻机 YXZ70A 锚索钻孔施工时 考虑钻 机自重较大 纵向横杆与立杆处的弯矩较大 钻机就位前 对其钻 机部位脚手架进行局部加固 在确保安全可靠的情况下再进行钻机 就位 加固方式主要采用在大横杆中间加斜撑以提高大横杆的抗弯 强度 斜撑结合岩面系统锚杆进行设置 4 2 扣件抗滑力计算 根据 建筑施工扣件钢管脚手架安全技术规范 JGJ130 2001 中 5 2 5 规定 纵向和横向水平杆与立杆连接时 其扣件的抗滑承载力应符 合下式规定 R Rc 式中 R 纵向 横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 Rc 扣件抗滑承载力设计值 直角扣件 旋转扣件抗滑承载 力设计值按 JGJ130 2001 中表 5 1 7 取 Rc 8KN 由上图纵向水平杆剪力图 图 6 可知 纵向水平杆通过扣件传给 立杆竖向力设计值 F 3 691 3 109 6 8KN R F 6 8KN 8KN RC 满足要求 4 3 立杆稳定性计算 按照 20m 建筑高度进行计算 1 施工荷载作用下 单根立杆的最大轴向力设计值 据上图纵向 水平杆剪力图 图 9 NQ 3 77 3 17 6 94KN 精品文档 13欢迎下载 2 按实际计算脚手架立杆承载的自重 小横杆 12 3 1 4 0 038KN m 1 915KN 大横杆 12 1 4 0 038KN m 0 638KN 立 杆 20 0 038 KN m 0 76KN 扣 件 12 4 22 0 015KN 1 05KN 剪刀撑 15 8 6 4 0 038 KN m 1 512KN 脚手架自重作用下单根立杆产生的轴向标准值为 NG 1 915 0 638 0 76 1 05 1 512 5 875KN 3 风荷载 计算 Wk 风荷载标准值 Wk 0 7 s z W0 式中 0 7 折减系数 临时性 最多按 5 年考虑 一般 3 年 W0 基本风压 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 六盘水 地区 W0 0 3KN m2 10 年一遇 s 体型系数 s 1 0 脚手架挡风系数 取 0 089 查 建筑施工扣件钢管脚手架 安全技术规范 JGJ130 2001 精品文档 14欢迎下载 z 风压高度变化系数 建筑结构荷载 GB50009 2001 取 z 1 67 Wk 0 7 s z W0 0 7 1 0 0 089 1 67 0 3 0 031KN m2 4 立杆荷载计算 不考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值计算 N 1 2NG 1 4NQ 1 2 5 875 1 4 6 94 16 8KN 考虑风荷载时 立杆的轴向压力设计值计算 N 1 2NG 0 85 1 4NQ 1 2 5 875 0 85 1 4 6 94 15 3KN 计 算风荷载标准值的弯矩 MW 0 85 1 4 MWK 0 85 1 4 k la h2 10 0 85 1 4 0 3 1 4 1 82 10 0 162KN m 4 立杆稳定性计算 不考虑风荷载时 立杆的稳定性计算公式为 f A N 立杆的轴向压力设计值 N 15 3KN 计算立杆的截面回转半径 精品文档 15欢迎下载 i 1 58 计算长度附加系数参考 JGJ130 2001 5 3 3 条得 k 1 155 计算长 度系数参考 JGJ130 2001 5 3 3 条得 1 500 计算长度 由公式 l0 k h 1 155 1 5 1 8 3 119m 长细比 l0 i 311 9 1 58 197 受压立杆的稳定系数 由长细比 的计算结果查表得到 0 186 立杆截面面积 A 4 89m2 立杆的截面模量 抵抗矩 W 5 08cm3 钢管立柱抗压强度设计值 f 205 000N mm2 16800 0 186 508 177 8N mm2 205 N mm2 满足要求 考虑风荷载时 立杆的稳定性计算公式 f W Mw AN 立杆的轴向压力设计值 N 15 3KN 计算立杆的截面回转半 精品文档 16欢迎下载 径 i 1 58 计算长度附加系数参考 JGJ130 2001 5 3 3 条得 k 1 155 计算长 度系数参考 JGJ130 2001 5 3 3 条得 1 500 计算长度 由公式 l0 k h 1 155 1 5 1 8 3 119m 长细比 l0 i 311 9 1 58 197 受压立杆的稳定系数 由长细比 的计算结果查表得到 0 186 立杆截面面积 A 4 89m2 立杆的截面模量 抵抗矩 W 5 08cm3 钢管立柱抗压强度设计值 f 205 000N mm2 15300 0 186 489 162000 5080 200N mm2 205 N mm2 满足要求 由于脚手架为边坡深浅层支护的主要载体 安全问题尤为重要 为 了施工期间的安全 脚手架设计过程中采取以下加强脚手架整体稳 定性 具体如下 精品文档 17欢迎下载 1 沿纵向每 4 跨设置一道纵向剪刀撑 剪刀撑沿高度方向连续设 置 每 2 跨设置一道横向剪刀撑 剪刀撑沿高程方向连续设置 以 确保脚手架整体稳定 2 沿脚手架全高采用柔性拉锚系统分段向上斜拉 斜拉方向上倾 45 度 柔性钢绳拉锚系统按照 5 4m 5 6m 间距进行布置 同时 每级马道临边设置一排地锚插筋与脚手架水平小横杆连接牢固 地 锚间距按照 2 8m 间距进行设置 通过以上局部加固 以起到分段卸 载和防止脚手架在钻机冲击反力作用下向外倾翻 确保高脚手架整 体安全稳定 4 4 脚手架与结构的连接计算 连墙杆计算 连墙杆件稳定计算分析条件 按照力的平衡原理 及插筋锚固力 Nak 大于等于连墙杆外荷载作用下的轴向力 N1 时 则脚手架 不会发生向外倾翻现象 故可知 N1 N1W N0 Nak 式中 Nak 单根锚筋锚固设计值 4 4 1 关于施工荷载 包含风荷载 作用下连墙插筋轴向作用力计算 风荷载作用下连墙杆产生的轴向力 N1W 计算 连墙杆轴向力设计值 计算公式 N1 N1W N0 式中 N1 连墙杆轴向力设计值 KN N1W 风荷载产生的连墙杆轴向力设计值 精品文档 18欢迎下载 N1W 1 4 Wk AW AW 每个连墙杆负责的面积 N0 连墙 杆约束脚手架平面外变形所产生的轴向力 KN 计算 Wk 风荷载 标准值 Wk 0 7 s z W0 式中 0 7 折减系数 临时性 最多按 5 年考虑 一般 3 年 W0 基本风压 查 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 六盘水 地区 W0 0 24KN m2 取 W0 0 3KN m2 10 年一遇 s 体型系数 s 1 0 脚手架挡风系数 近视取 0 089 z 风压高度变化系 数 建筑结构荷载 GB50009 2001 取 z 1 67 Wk 0 7 s z W0 0 7 1 0 0 089 1 67 0 3 0 031KN m2 计算每个连墙杆负责的面积 A0 AW 连墙杆插筋水平间距乘以垂直间距 Aw 2h 2L 2 1 8 2 1 4 6 4m2 单个连墙杆风荷载产生的轴向力 N1W 1 4 Wk Aw 1 4 0 031 6 4 0 278KN 4 4 2 外荷载作用下 精品文档 19欢迎下载 连墙杆产生的轴向力 N0 计算 施工荷载按照作业平台连续 5 跨全高 20m 范围内布置 两层作业平 台 每层作业平台 2 台钻机 4 台 XYZ70A 钻机同时作业进行设计计 算 XYZ70A 钻机动力头最大给进力 30KN 同时作业所产生的总体 水平力 N 施工 30 4 120KN 风荷载产生的单根连墙杆的轴向力 N1W 0 219KN 四台钻机施工平面内 连续 5 跨全高 20m 范围作业平台内 连墙插 筋数量 n 20 1 4 5 2 1 8 2 1 4 1 15 根 连墙杆布置按照 2 步 2 跨 2h 2L 及单个插筋水平轴向力 钻机自重 G 0 85t G 0 85 4 3 4t 34KN 则 钻机自重在单根 连墙杆插筋轴向的分力为 精品文档 20欢迎下载 G1 G cos63 28 34 cos63 15 1 029KN N0 N 施工 15 120 15 8KN 2 作用在连墙杆上的轴向力 N1 计算 N1 N0 cos 90 86 N1Wcos27 G1 8 cos4 0 278 cos27 1 029 7 20KN 考虑了 10 年一遇地 区风荷载 以 1 0 5 边坡进行验算 4 4 3 关于单根插筋锚固力设 计值的计算 1 按锚固杆表面与周围岩体间的粘结强度计算 所得到的锚杆轴向 拉力标准值为 Nak la 1 D frb 式中 la 锚固端长度 设为 la 1 5m D 锚固体直径 取 0 025m frb 岩层与锚固体粘结强度特征值 按 2 类岩石取 120kpa 适用于注浆强度 M30 GB50330 2002 1 工作条件系数 取 0 75 则 Nak la 1 D frb 1 5 0 75 3 14 0 025 120 10 6KN 2 按锚筋与锚固砂浆间的粘结力计算 确定的锚杆轴向拉力标准值 为 Nak la 2 n