脚手架计算方法

1、一、参数信息 :1. 脚手架参数底层采用落地式脚手架;从第 2层 4.50m 22.5m , 22.5顶采用两次悬挑型钢脚手架;女 儿墙顶标高为 38.70m ,双排脚手架搭设高度分别为 18m 、 17.2 米,立杆采用单立杆; 搭设尺寸为:立杆的纵距为 1.50米,立杆的横距为 0.800米,横杆的步距为 1.80 米;内排 架距离墙距离为 0.2米;大横杆在上,搭接在小横杆上的大横杆根数为 1 根;采用的钢管类型为 48×3.5;连墙件布置:竖向间距按层高 3.0米,水平间距按 3跨 4.50 米,采用扣件连接;连墙件连 接方式为单扣件连接;吉工注 :1、 扣规规定,立杆顶端宜

2、高出女儿墙 1米,高出檐口上皮 1.5米;2、 浙江省建筑施工现场安全质量标化管理实用手册 (以下简称标化 要求:悬挑架每 段容许搭设高度小于 18m ;现在已形成了悬挑脚手架的标准做法,即:立杆横距 0.8m立杆纵距 1.5m内立杆与墙面的间距 0.2m连墙,竖向每层、水平小于 6m3、 扣规 6.2.1条,第 2款第 3项,当使用冲压钢脚手板、木脚手板、竹串片脚手板时, 纵向水平杆应作为横向水平杆的支座, 用直角扣件固定在立杆上; 当使用竹笆脚手板时, 纵 向水平杆应采用直角扣件固定在横向水平杆上,并应等间距设置,间距不应大于 400mm ; 所以本案搭接在小横杆上的大横杆根数可以采用 1

3、 根 ,我以前用 2根;现在工地也只 用一根;4、有的考虑楼层周边梁支模而增大内立杆与墙的间距,常见的为 0.45m 左右,这种情况折 模后要封闭内立杆与墙的间隙;5、 “ 椒建规 200945号 ” ,脚手架(一严格执行钢管、扣件分色管理制度 ;(二严禁不同受力性质的脚手架混搭;(三脚手架搭投应及时跟上楼层施工进度。(四有地下室的建筑,考虑到地下室防水施工和土方回填,一层难以搭设脚手架的须 规范设置临边防护。从二层面开始必须搭设悬挑脚手架。本案就是尊从上述第 (四 条的做法 ;6、 “ 台建规转 200317号 ” 按照省厅规定,严格界定钢管、扣件的使用范围。对三类钢管、 扣件全市实行统一颜

4、色标识,具体颜色标识统一规定如下:铁锈红(防锈漆或红、白相间色 -用于最小壁厚在 2.763.0mm 的钢管。该类钢管仅 可作为非承重杆件和围护杆件;黄色或黄、白相间色 -用于最小壁厚在 3.0mm 以上和重量在 0.9kg (十字扣件 、 1.2kg (转角扣件 、 1.3kg (对接扣件 以上, 但经检测力学性能达不到国家标准合格要求的钢管、 扣件,该类钢管、扣件必须降级使用。不得用于高层、大跨度、较大荷载的架体。兰(绿色或兰(绿 、白相间色 -用于符合国家标准合格的钢管、扣件。承重支撑架、 高度在 25m 以上的落地脚手架和总高度在 50m 以上的高层外脚手架,必须使用该类钢管扣 件。7

5、、落地第一步脚手架不挂安全网,但钢管一般用红、白相间色作警示;临边防护栏杆也用红、白相间色作警示;2. 活荷载参数施工均布荷载标准值 (kN/m2:2.000;脚手架用途 :装饰用脚手架;同时施工层数 :2 层;3. 静荷载参数每米立杆承受的结构自重荷载标准值 (kN/m2:0.1248;脚手板自重标准值 (kN/m2:0.150;栏杆挡脚板自重标准值 (kN/m2:0.110;安全设施与安全网自重标准值 (kN/m2:0.005;脚手板铺设层数 :10 层;脚手板类别 :竹笆片脚手板;栏杆挡板类别 :栏杆、冲压钢脚手板挡板;4. 水平悬挑支撑梁悬挑水平钢梁采用 16号工字钢,其中建筑物外悬挑

6、段长度分别为:一般墙面 1.15m 、 凸窗 600处 1.75、 凸窗 720处 1.87、 阳台处 2.87, 建筑物内锚固段长度 1.800 米以上。5. 拉绳与支杆参数拉绳数量为 :1;吉工注 :1、 在悬挑梁上表面距外端头 100mm 和 900mm 处焊上两根 100mm 长直径 25的短钢筋以固 定立杆;1、在悬挑梁下表面距外端头 150mm 处焊上 200mm 长直径 25短钢筋以固定斜拉钢丝绳;3、悬挂钢丝绳的拉环预埋在梁板上表面,预埋钢筋拉环不得用钢丝索或螺纹钢预埋代替;4、悬挑梁型钢有的采用 16槽钢,其 Y 中和轴距腹板内边的距离 9mm, 翼缘厚度 10mm ;上 翼

7、缘承受集中力而变形 上翼缘应焊加劲肋;采用槽钢的计算和构造很多是不到位的。二、大横杆的计算三、小横杆的计算四、扣件抗滑力的计算五、脚手架立杆荷载的计算六、立杆的稳定性计算吉工注 :1、上列 “ 二、三、四、五、六 ” 参照落地式脚手架的计算;但风荷载高度变化系数的查表高 度, 应为悬挑支点向上第三步的顶点至地面的高度; 本案取 22.5+1.8×3=27.9m; (还要加 ±0.00与自然地面的高差 ;七、连墙件的计算 :连墙件的轴向力设计值应按照扣规 5.4.1、 5.4.2、 4.2.3式计算Nl = Nlw + N0Nlw = 1.4×Wk×A w

8、Wk=0.7zs0其中 0 - 基本风压 (kN/m2, 按照 GB50009-2001 (2006年版 n=50年 , 浙江椒江:0 = 0.55 kN/m2;z -风荷载高度变化系数按 39.7m , C 类,查荷规表 7.2.1, z=1.13,s - 风荷载体型系数按 1.3,-为敞开式脚手架挡风系数 ,查扣规表 A-3为 0.089, s= 1.3×0.089=0.116Wk = 0.7zs0=0.7 ×1.13×0.116×0.55 = 0.05 kN/m2;每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积A w = 3层高 ×(1.5&

9、#215;3=13.5 m2;按扣规 5.4.1条 , N0 = 5.000 kN;Nlw = 1.4×Wk×A w = 1.4×0.05×13.5 =0.945 kN;连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0 = 0.945 + 5.000 = 5.945 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 = 200/15.8的结果查扣规表 C 得到 =0.967, l 为内排架距离墙的长度; 连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.967×4.89×10-4×2

10、05×103 = 96.937 kN;Nl = 5.945 < Nf = 96.937,连墙件的设计计算满足要求!连墙件采用单扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl = 5.945小于单扣件的抗滑力 8 kN,满足要求!吉工注:本站 " 关于脚手架的风荷载体型系数 " 一文对风载体型系数做了详细的说明; 这里做最后的出 阐述,并且完全是我个人对规范的解读:1、 扣规 4.2.4条,对脚手架风荷载体型系数的规定如下:表 4.2.4 脚手架的风荷载体型系数背靠建筑物的状况 全封闭墙 敞开、框架和开洞墙脚手架状况 全封闭、半封闭 1.01.3敞开 stw注:1. s

11、tw值可将脚手架视为桁架, 按现行国家标准 建筑结构荷载规范 (GBJ9 表 6.3.1 第 32 项和第 36 项的规定计算 stw2. 为挡风系数, =1.2An / Aw ,其中 An 为挡风面积; A w 为迎风面积。敞开式单、 双排脚手架的 f 值宜按本规范附录 A 表 A-3 采用。2、上面有两个 “ 敞开 ” ;一个是建筑物敞开,指建筑外围护没有砌墙和安窗,我把它叫 “ 内敞 开 ” ;另一个敞开是脚手架状况,是指脚手架外没有挂安全网或采取其它封闭措施,我把它 叫 “ 外敞开 ” ;3、 注解第 2条 “ 敞开式单、 双排脚手架的 f 值宜按本规范附录 A 表 A-3 采用 ”

12、。 这个 “ 敞开 ” 是指什么呢?它不是指脚手架状况, 因为脚手架状况为 “ 敞开 ” 时, 脚手架视为桁架按 荷规 规定计算 stw;所以,这个 “ 敞开 ” 应是指 “ 背靠建筑物的状况 ” 的 “ 内敞开 ” ;4、根据上面分析,我换句话表达:“ 当脚手架外不挂安全网或别的东西为 “ 外敞开 ” 时,不论 建筑物是砌墙全封闭还是敞开,脚手架风荷载体型系数按 stw计算;当脚手架外侧挂满安 全网为 “ 全封闭或半封闭 ” 时,分两种情况,一、若建筑物为敞开或开洞即为 “ 内敞开 ” 时,风载体型系数取 1.3;二、若建筑物砌墙安窗全封闭时,体型系数取 1.0; 值按扣规附 录 A 表 A

13、-3 采用 ” 。5、本案根据上述观点计算风荷载体型系数;6、我认为有的论文对规范做了过度的解读;本站 “ 关于脚手架的风荷载体型系数 ” 一文中提 到的几种方法也是推导再推导,不是建立在科学地风洞试验的基础之上的;没有数据映证; 这些方法虽然有些网站和软件在用 但没有看到一家权威书籍这么计算;挡风系数应该是挡风面积除以迎风面积, 扣规还乘了 1.2;这个 1.2是考虑了钢管 是圆的这个因素,较早的书是没 1.2的;脚手架外侧全封闭但建筑物敞开时, 风载体型系数取 1.3, 这个 1.3就是对全封闭 (即 有安全网时的一个增大系数;所以没有必要再增大又增大体型系数;脚手架外全封闭且建筑物又全封

14、闭时, 由于风不能从建筑物穿过,从风洞的角度讲:风载体形系数应较小,所以,风载体型系数规范取 1.0;7、欢迎对上述观点提出反对意见;我的邮址 : jjfam八、联梁的计算 :悬挑水平钢梁上面的联梁采用 16号工字钢槽口水平。分析对比转角处与中间楼梯处情况 , 选取内力较大的中间楼梯处连梁 LL1, 按照集中荷载作用下的简支梁计算。如下图 :计算简图如下(1每米立杆承受的结构自重标准值 (kN,查扣规表 A-1为 0.1337NG1 = 0.1337+(1.62×1/2×0.038/1.80×18.00 = 2.714kN;(2脚手板的自重标准值 (kN/m2;采

15、用竹笆片脚手板,标准值为 0.15;底层为 40厚木板标 准值为 0.35NG2= 0.150×9×1.620×(0.800+0.200/2 + 0.35×1.620×(0.800+0.200/2 = 1.377 kN;(3栏杆与挡脚手板自重标准值 (kN/m;采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,标准值为 0.11 NG3 = 0.110×10×1.620/2 = 0.891 kN;(4吊挂的安全设施荷载,包括安全网 (kN/m2; 0.005NG4 = 0.005×1.620×18 = 0.146 kN;经计算

16、得到,静荷载标准值NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 2.714+1.377+0.891+0.146 = 5.128 kN;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。NQ= 2.000×0.800×1.620×2/2 = 2.592 kN;集中荷载 P 传递力, P = 1.2 NG + 1.4 NQ = 9.782 kN;I16型钢, 20.496kg/m, q = 1.2×0.205 = 0.246 kN/m联梁按照简支梁计算RA = RB = (n+1P/2 + ql /2Mmax= (n

17、2-1Pl/(8n + ql2 /8 (n为奇数 Mmax= nPl/8 + ql2 /8 (n为偶数 其中 n= 2;经过简支梁的计算得到 :支座反力 (考虑到支撑的自重 RA = RB = (2+1×9.782/2 + 3.240×0.246 /2 = 15.072 kN;最大弯矩 (考虑到支撑的自重 Mmax= 2×9.782×3.240/8+0.246×3.2402 /8= 8.246 kN.m;最大应力 = 8.246×106 / 141000.0 = 58.482 N/mm2; (16号工字钢最大应力 = 8.246

18、15;106 / 77529.0 = 106.360 N/mm2;(12.6号工字钢水平支撑梁的最大应力计算值 58.482、 106.360 均小于 215.0N/mm2,满足要求 ! 连梁可改用 12.6号工字钢吉工注 :1、每米立杆承受的结构自重标准值是按 1.8m 步距、 1.8m 纵距查表的;也可按 1.62m 纵距 用插入法计算;2、虽说前面选取的是 1.5m 的纵距,实际布置时不可能完全符合 1.5m 的模数;应根据实际 调整;但这个纵距以小于 1.5m 为好;这里出现了 1.62m 的纵距,而前面选的是 1.5m 的纵距,应将前面的 1.5m 改为 1.6m 较 为妥当;3、计

19、算每米立杆承受的自重标准值时,按查表增加了中间大横杆的自重;北方地区小横杆 在上时,不需要增加;4、 标化要求悬挑架最底层应满铺 40mm 木板进行防护;实际中很多仍用的是竹笆片;5、上述计算中(0.8+0.200;这个 0.200是里立杆离墙间距;是个可加可不加的数;若实际 中 0.200铺脚手板时则必加;6、连梁为连续梁时,也可简化为简支梁计算;九、悬挑梁的受力计算 :悬挑脚手架的水平钢梁是一个带悬臂的连续梁。出于安全的考虑,悬挑水平钢梁 , 既用锚环 固定,同时又用钢丝绳斜拉保护。 在计算钢丝绳强度时 , 不考虑型钢悬挑的作用;在验算 悬挑型钢的强度时 , 对于悬挑小于 1.7m 的,不

20、考虑钢丝绳受力,对于悬挑大于 1.7m 的,按 不考虑悬挑作用的情况计算。悬挑水平钢梁采用 16号工字钢,其中建筑物外悬挑段长度分别为:一般墙面挑 1.10m 、凸窗 600处挑 1.70m 、凸窗 720处挑 1.82m 、阳台宽 1.72m 处挑 2.82m ,(一 、一般墙面悬挑 (1.1m的计算水平支撑梁 I16的截面惯性矩 I = 1130.00 cm4, 截面抵抗矩 W = 141.00 cm3, 截面积 A = 26.10 cm2 , 自重 20.50 kg/m悬挑脚手架计算简图最大弯矩和支座反力计算R=(Mmax-0.5×q×lm2/lm其中 : la-脚手

21、架内立杆离墙体的距离 , 为 200mm ;P-加在挑梁上的集中力, P = 9.782 kN;lb-脚手架立杆横距 , 为 800mm ;lt-型钢梁悬挑长度 , 为 1100mm ;lm-型钢梁锚固端长度 , 为 1700mm ;q-型钢梁自重荷载 q = 0.246 kN/m;Mmax =9.782×(0.200×2+0.800 +0.5×0.246×1.102=11.887 kN.mR =(11.887-0.5×0.246×1.7002/1.700=6.783 kN最大应力 =M/1.05W+N/A= 11.887×

22、106 /( 1.05 ×141000.0 +0 / 2610.0 = 89.290 N/mm2;水平支撑梁的最大应力计算值 89.290 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215.000 N/mm2,满足要求!吉工注:1、这里 P 值用的是 1.62m 纵距的计算结果,若实际是 1.5m 纵距或其它纵距时,按实际纵 距计算 P ;下同;2、这里没有考虑钢线绳作用;为什么没有连钢丝绳一起做整体计算呢?1 钢丝绳作安全措施 有利于安全;2 多数实际受力, 要么钢丝绳拉的较紧而悬挑不起作用, 看看工地上压环与型钢之间 是空的或者没有契紧 就知道;要么钢丝绳较松完全由型钢挑着;

23、3钢丝绳与悬挑同时作用是超静定结构;不便于手算,3、这里没有进行挠度抗剪等计算;你想算也可算算;(二 、悬挑 lt=1.87m的计算略,(悬挑 1.75m 的可用悬挑 1.87m 的结果(三 、悬挑 2.82m 的计算,计算简图如下lb=800mm, la=1920mm, lc=la+lb=2720mm, lt=2.82m;型钢总长 6m,钢丝绳与型钢梁的夹角 =tg-1(3/2.72=47.80o,P 应取连梁 LL1的支座反力 R ,即 P=15.072kN最大弯矩和支座反力 ,按下式简化计算Mmax =qlc2 / 8 + Plalb / lcRB =( Plc+Pla+qlt2/2/l

24、cMmax =0.246×2.722/8 + 15.072×1.92×0.80/2.72=8.739 kN.mRB =(15.072×2.72+15.072×1.92+0.246×2.822/2/2.72=26.071 kN水平钢梁的轴力 FH=RB/tg=26.071/tg47.80o=23.640 kN钢丝绳所受的拉力 F =RB/sin=26.071/sin47.80o=35.193 kN最大应力 =M/1.05W+N/A= 8.739×106 /( 1.05×141000.0 +23.640×10

25、3 / 2610.0=68.085 N/mm2;当阳台处没有联梁而中间加一悬挑梁时, P 取 9.782kN ;Mmax =0.246×2.722/8 + 9.782×1.92×0.80/2.72=5.751 kN.mRB =(9.782×2.72+9.782×1.92+0.246×2.822/2/2.72=17.047 kN水平钢梁的轴力 FH=RB/tg=17.047/tg47.80o=15.457 kN钢丝绳所受的拉力 F =RB/sin=17.047/sin47.80o=23.011 kN最大应力 =M/1.05W+N/A=

26、5.751×106 /( 1.05×141000.0 +15.457×103 / 2610.0=44.767 N/mm2;水平支撑梁的最大应力计算值 68.085(44.767 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计 值 215.000 N/mm2,满足要求!吉工注:1、当悬挑长度较长时,仅悬挑型钢是算不够的,这里考虑钢丝绳受力而不考虑型钢梁的悬 挑作用;2、钢丝绳在型钢梁上的拉点位置,本来在外立杆以内 50mm 处,这里简化到外立杆同一地 方;使计算更简便;3、实际中脚手架的搭设高度与主体施工进度同步,即边施工主体边升高脚手架;这说明在 拉钢丝绳前,型钢梁还

27、要悬挑 23层的脚手架,所以悬挑较长的型钢梁还要验算悬挑 23层脚手架承受的能力;(四 、悬挑 2.82m 时 , 在拉钢丝绳之前型钢梁的承载能力按悬挑三层、只有一层有人做业考虑,最大弯矩和压点支座反力计算R=(Mmax-0.5×q×lm2/lmP 值计算(1每米立杆承受的结构自重标准值 (kN,查扣规表 A-1为 0.1337NG1 = 0.1337+(1.62×1/2×0.038/1.80×9.00三层 = 1.357kN;(2脚手板的自重标准值 (kN/m2;采用竹笆片脚手板,标准值为 0.15;底层为 40厚木板标 准值为 0.35NG

28、2= 0.150×4×1.620×(0.800+0.200/2 + 0.35×1.620×(0.800+0.200/2 = 0.770 kN;(3栏杆与挡脚手板自重标准值 (kN/m;采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,标准值为 0.11 NG3 = 0.110×5×1.620/2 = 0.446 kN;(4吊挂的安全设施荷载,包括安全网 (kN/m2; 0.005NG4 = 0.005×1.620×9 = 0.073 kN;经计算得到,静荷载标准值NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 1.357+0.77

29、0+0.446+0.073 = 2.646 kN;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= 2.000×0.800×1.620/2 = 1.296 kN;集中荷载 P 传递力, P = 1.2 NG + 1.4 NQ = 4.990 kN;lm = 6-2.82-0.1 = 3.08m; q = 0.246 kN/m;Mmax =4.990×(1.920×2+0.800 +0.5×0.246×2.8202=24.132 kN.mR =(24.132-0

30、.5×0.246×3.0802/3.080=7.456 kN最大应力 =M/1.05W+N/A= 24.132×106 /( 1.05 ×141000.0 +0 / 2610.0 = 162.999 N/mm2;水平支 撑梁 的最 大应 力计 算值 162.999 N/mm2 小于 水平支撑 梁的 抗压 强度 设计值 215.000 N/mm2,满足要求!吉工注:1、 “ 在阳台处悬挑型钢没有拉钢丝绳前, 脚手架只许搭设三层 9米高, 这 9米高只允许一层 脚手片上站人,三层以上必须拉钢丝绳 ” 。这句话要写入方案;2、为什么要做上述验算呢?虽然钢丝绳未

31、拉,但主体上升、临边防护还是要的;实际工作 中也是脚手架随主体上升的;3、 软件至 2009版是没有考虑钢丝绳拉前计算的; 软件是将挑拉一起考虑, 按超静定结构计 算;从软件计算的结果可知:压环的力 R 很小,最大弯矩小于本案计算方法的弯矩;本案 方法便于手算;4、上述计算立杆纵距是按 1.62m 考虑的,你可以按实际情况;5、关于锚固长度,前面图示要求大于 1.5倍的悬挑长度;这个问题从两个方面讲,一、对于悬挑为主的计算(即钢丝绳为安全措施而不考虑它的受力应按照本规定;二、 对于以钢丝绳为主计算的 (即仅悬挑算不够的情况 , 可不尊从! 这时锚固长度等 于型钢定尺长度减悬挑长度;本案按 6-

32、2.82-0.1=3.08m,其中 0.1是压环至梁端的长度; 6、 从上面的计算可以看出, 阳台处悬挑 2.82m 型钢梁是承受不了三层脚手架的; 怎么办呢? 在阳台处不设置联梁,在阳台中间加一根悬挑即可;悬挑 2.82m 拉钢丝绳前的计算就是按没有联梁情况算的;联梁计算要改为转角处的联梁重算;悬挑 2.82m 拉钢丝绳之后的计算中的 P 应取 9.782kN 而不是 15.072kN ;十、悬挑梁的整体稳定性计算 :水平钢梁采用 16号工字钢 , 按钢规 GB50017-2003第 4.2.2计算如下 = M/bWx f其中 b - 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数,工字钢查钢规 GB500

33、17-2003附录 B.2:按跨中无侧支点、集中荷载作用于上翼缘、自由长度 2.82m 查表得 b为 1.3 由于 b大于 0.6,应由 b' 代替 bb' = 1.07-0.282/b=1.07-0.282/1.3=0.853经过计算得到最大应力 = 24.132×106 /( 0.853×141000 = 200.644 N/mm2;水平钢梁的稳定性计算 =200.644 小于 f = 215 N/mm2 ,满足要求 !吉工注:1、若采用槽钢按下式计算:b = (570tb/lh×(235/fy2、 不论槽钢还是工字钢,当 b大于 0.6,应由 b'代替 b , b' = 1.07-0.282/b1十一、拉绳的受力计算 :(一 、悬挑 1.1m 的计算= 71.57o P = 9.782 kN; q = 0.246 kN/m;拉钢绳的轴力 F 按照下面计算F=( Plc+Pla+qlt2/2/lc/sin=(9.782×1+9.782×0.2+0.246×1.12/2/1.0/sin71.57o=12.530 kN(二 、悬挑 1.87m 的计算, (悬挑