泰和商务中心外脚手架计算书

1、泰和商务中心大楼 外脚手架（双排双立杆落地式钢管扣件外脚手架）施工专项方案宁波市建设集团驻泰和商务中心 施 工 项 目 部 2009年2月14日泰 和 商 务 中 心 大 楼双排双立杆外脚手架计算书一、工程概况： 本工程为商务中心，框架剪力墙结构，带一层地下室。檐口标高最高部份为39.40 m，外脚手架塔设在地下室顶扳之上，顶板面标高为1.00 m, 顶扳可受外荷载标准值16 KN/m2。外脚手架自室外地下室顶扳面起其搭设最大高度应为：1.0039.401.00 = 41.40 m，搭设高度相对较高，为节省工程临时设施造价，参照以往同类工程经验，决定采用扣件式双排双立杆落地式钢管外脚手架,内立

2、杆与外墙面间距定为a1 = 0.30 m。脚手架主要尺寸:立杆纵距la = 1.40 m；立杆横距lb = 1.20 m；步距h = 1.80m， 共23步，实际搭设高度：H = 0.2023×1.80 = 41.60 m（注： 0.2 m为扫地杆高度。），脚手架底下8步采用双立杆，双立杆高度0.208×1.80 = 14.60 m ,其余上面15步，即以上15×1.80 = 27.00 m范围内仍采用单立杆，详见以下图一。图 一二、计算依据（主要）： 1、 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001（2002年版） 以下简称规范 2、 钢结构设

3、计规范GB50017-20033、 建筑结构荷载规范4、 冷弯薄壁型钢结构技术规范5、 建筑结构静力计算手册6、 建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算刘群主编（参考）7、 建筑施工扣件式钢管模板支架技术规范DB33/1035-2006 以下简称浙规范 8、 本工程施工图三、计算数据：钢管（ 48×3.2）：截面抵抗矩W=4.732cm³,惯性矩I=11.36cm4, 截面积：A=4.50cm2,弹性模量E =2.06×105 N/mm²,自重35.5N/m( 48×3.5,自重38.4N/m),回转半径I = 1.589 cm,钢管强度设计值：f

4、m = 205 N/mm²，fv = 125 N/mm²,弹性模量: E = 2.06×105 N/ mm2。扣件自重：直角扣件13.2 N/个，对接扣件 18.4 N/个，旋转扣件14.6 N/个。围网参数： 采用2300目/100 cm2，自重0.005 KN/m2 ，每目孔隙面积A0=1.3 mm2。竹笆片自重: Qp = 0.075 KN/m2。施工荷载：2 KN/m2（结构阶段），2 KN/m2 （装修阶段）。四、41.60 m双排双立杆脚手架各项指标验算：计算说明：1)、本计算书严格遵循国家规范与相关参考资料作较为全面计算，外脚手架按宁波市常规搭设方式

5、，大横杆在小横杆上，（即南方做法），小横杆作为脚手架层面内主要承载力构件，在结构施工阶段，按规范施工荷载应取3 KN/m2计算，但考虑到扣件存在局部质量缺陷以及在结构施工阶段对于框架结构实际施工荷载远小于装饰装修阶段施工荷载，因而以下对外脚手架各项验算过程中施工荷载，在结构施工阶段和装饰装修施工阶段均取2 KN/m2作为计算依据，因而本工程外脚手架在结构施工阶段主要用于围护及封闭，并严格控制施工荷载2 KN/m2，而在装饰装修阶段方可作为正式外脚手架进行各项施工操作。2）、针对目前承重支撑用钢管、扣件等普遍存在的质量问题，按本工程钢管、扣件测试结果实况，对钢管由以往计算时普遍采用的48

6、5;3.5改为采用48×3.2，同时扣件抗滑力，单扣件由8 KN调整为6.4 KN，双扣体由12 KN调整为9.6 KN（即乘以0.8折扣系数），经过对脚手架力学指标全面核算，核算结果符合规范各项要求，详见计算书各单项计算。1.纵向水平杆抗弯强度及变形计算（钢管自重忽略不计）: 按三跨连续梁计算,计算简图见下图二,图 二设4根纵向水平杆，纵向水平杆间距：s = 1200/3 = 400 mm1）抗弯强度验算： 竹芭片自重标准值：q1k= 0.075×0.4 = 0.03 KN/m 竹芭片自重设计值：q1 = 1.2×q1k = 1.2×0.03 = 0.

7、036 KN/m 施工荷载标准值： q2k= 2×0.4 = 0.8 KN/m施工荷载设计值： q2 = 1.4×q2k = 1.4×0.8 = 1.12 KN/mMmax= 0.100q1la2+0.117q2la2 (活载按最不利组合考虑) = 0.100×0.036×1.420.117×1.12×1.42 = 0.264 KN.m= Mmax/W = (0.264×106)/(4.732×103) = 55.8 N/mm2 205 N/mm2=f 满足要求。2）挠度验算：V= la4/100EI&#

8、215;（0.677q1k+0.99 q2k）= 14004/(100×2.06×105×11.36×104)×(0.677×0.030.99×0.8)= 1.33 mm 9.33 mm = 1400/150 = la/150 及10mm 满足要求。2.横向水平杆抗弯强度及变形计算（钢管自重忽略不计）: 按一端带悬臂的简支梁考虑, 计算简图见下图三。图 三其中：lb = 1.20 m，s = 0.4 m，a1 = 0.3 m由纵向水平杆传给横向水平杆集中力标准值：FK =1.1q1kla+1.2q2kla = 1.1

9、5;0.03×1.41.2×0.8×1.4 = 0.0461.34 = 1.39 KN由纵向水平杆传给横向水平杆集中力设计值： F= 1.1q1la+1.2q2la = 1.1×0.036×1.41.2×1.12×1.4=0.0551.882= 1.94 KN1） 抗弯强度验算： 考虑最不利组合，求Mmax时不计悬挑荷载，有： Mmax = Flb/3 = 1.94×1.20/3 = 0.776 KN.mMmax/W = (0.776×106)/(4.732×103) = 164 N/ mm2

10、205 N/ mm2= f 满足要求。2） 挠度验算： 同样考虑最不利组合，求Vmax时不计悬挑荷载，有： 查建筑结构静力计算手册（146页） Vmax =（5n4-4n2-1）/384n3EI×FKlb3 (n = 3) = 0.03549/ EI×FKlb3= 0.03549/(2.06×105×11.36×104)×1.39×103×12003= 3.64 mm 8 mm = 1200/150 = lb/150及10 mm 满足要求。3.扣件抗滑承载力计算：图四 上图四中B支座反力RB即为主扣件受力值： B支

11、座反力RB = RB1RB2RB3 外伸端集中力设计值F： F= 1.1q1la1.2q2la = 1.1×1.2×0.075×0.15×1.4 1.2×1.4×2×0.15×1.4 = 0.73 KNRB1 = F = 1.94 KNRB2 = F = 1.94 KNRB3 = F（1+a1/lb） = 0.73×（10.3/1.2）= 0.91 KNRB = RB1RB2RB3= 1.941.940.91 = 4.79 KN RB = 4.79 KN 6.40 KN = 0.8×8 KN =

12、 0.8 RC =RC 采用单扣件可以满足要求。 现将4根纵向水平杆中的里、外边缘二根直接用扣件固定在立杆之上，则RB1显然为0 ，从而：RB = RB1RB2RB3= 01.940.91 = 2.85 KNRb = 2.85 KN 6.40 KN = 0.8×8 KN = 0.8 RC =RC 采用单扣件抗滑满足要求，且有很大富余，更为安全，本工程外脚手架搭设即采用此种方法。4底步主立杆的稳定性计算（立杆底部14.60 m范围内采用双立杆）： 验算长细比： = Kh/i（取K=1），按lb =1.30 m查规范，= 1.55 = 1×1.55×180/1.589

13、 = 176 210 = 满足要求。求稳定折减系数：此时应取K = 1.155= Kh/i= 1.155×1.55×180/1.589 = 203查规范， = 0.175在双立杆高度（1.8×80.2 = 14.60 m）范围内，因双立杆步数已达8步，主、付立杆内力可以平均分配（当双立杆步数8步时，主、付立杆内力已经可以平均分配），主、付立杆各自承担该范围内脚手架自重和构配件自重的一半即50 %。1） 双立杆范围内脚手架主、副立杆合计每米自重标准值qk： A） 仅由副立杆引起的每米自重标准值qk1 ： 副立杆每步与纵向水平杆采用直角扣件扣牢，每6.5m用对接扣件连

14、接，副立杆每米自重标准为qk1，则： qk1 =（q1hqh/6.5×q2）/h =（13.21.8×35.51.8/6.5×18.4）/1.8 = 45.66 N/mB） 在双立杆范围内纵向剪力撑宜采用双杆，由此增加自重标准值为qk2 ： 查计算依据6，剪刀撑单位面积自重：GJ =6.3432/（cos×sin）+2.2462/（La×sin）×10-³ KN/m² 上式中为剪力撑与地面的夹角：tg= h/la= 1.80/1.40= 1.286，= 52.13° 以= 52.13º，La=

15、1.40 m代入，GJ= 15.12×10-³ KN/m²GJ= GJ×(35.5/38.4)= 15.12×10-³×(35.5/38.4)= 13.98×10-³ KN/m² 从而立杆受剪刀撑自重引起的qk2为：qk2 = GJ×La×1= 13.98×10-³×1.40×1= 19.57×10-³ KN/mC） 双立杆范围内脚手架主、副立杆合计每米自重标准值为qk ,则： qk= qkqk1qk2= 0.124

16、8(35.5/38.4)45.66×10-319.57×10-3 = 0.1806 KN/m 注：偏于安全qk仍取自立杆纵距la = 1.50 m时之值。2） 脚手架自重标准值产生的底步主立杆轴向力： PG1K =（HS-14.60）×qk14.60×qk×0.5 =（43.41-14.60）×0.1248×(35.5/38.4)14.60×0.1806×0.5 = 4.642 KN (注：架高调正后HS =H/（1-0.001×H） = 41.60/(1-0.001×41.60)=

17、43.41m ) 3) 构配件自重标准值产生的底步主立杆轴向力PG2K计算：此时同样应考虑在脚手架计算高度范围内（43.41 m）主、副立杆的内力分配，与采用单立杆时不同。 满铺脚手板: 作用于主、副外立杆，n = 23步 Na = 0.5×（lba1）×la×Qp×n（竹笆片自重Qp = 0.075 KN/m2） = 0.5×（1.20.3）×1.4×0.075×23 = 1.811 KN栏杆及挡脚杆（每步48×3.2钢管2根扣件）: 作用于主、副外立杆，n = 23步Nb = 35.5×10

18、-3×2la×n2q1×232la×n/6.5×q2 = 35.5×10-3×2×1.4×232×13.2×10-3×232×1.4×23/6.5×18.4×10-3 = 3.076 KN（钢管自重35.5×10-3 KN/m，q1直角扣件重，q2对接扣件重）安全网: 作用于主、副外立杆，高度43.41 mNc = 0.005×la×H = 0.005×1.4×43.41 = 0.304

19、 KN （安全网自重0.005 KN/m2）PG2K =(Na+Nb)×（23-8）/238/23×0.5Nc×(43.41-14.6)/43.4114.6/43.41×0.5 = (1.8113.076)×(0.6520.174)0.304×(0.6640.168) = 4.290 KN (脚手板及栏杆、挡脚杆按步数分配，安全网按高度分配)4) 施工荷载（一层施工作业层）标准值产生的底步主立杆轴向力： 按对主立杆最不利考虑，当作业层位于上部单立杆部位，施工荷载全部由主立杆承担，施工荷载标准值产生的轴向力：PGK = 0.5×

20、;（lba1）×la×QK = 0.5×（1.200.3）×1.4×(1×2)= 2.100 KN 5)主立杆轴向力设计值： A） 组合风荷载时：P = 1.2×（PG1KPG2K） 0.85×1.4×PGK = 1.2×（4.6424.290） 0.85×1.4×2.100 = 13.22 KNB）不组合风荷载时： P = 1.2×（PG1KPG2K）+1.4PGK = 1.2×（4.6424.290）1.4×2.100 = 13.66 KN6

21、)计算风荷载设计值对底部立杆段（主、副立杆）产生的弯矩：A） 求双立杆、双管剪力撑密目式安全立网全封闭挡风系数： 密目式安全立网挡风系数1:1 = 1.2×(100N×A0 )/100 = 1.2×(1002300×1.30×10-2)/100 = 0.841 敞开式脚手架挡风系数2(应考虑双立杆、双管剪刀撑因素, 不能简单地套用规范相应表格内数值, 需重新计算):2=1.2An/ lah =1.2×(la2h2×0.325×lah）×d/ lah=1.2×（1.42×1.8+2

22、15;0.325×1.4×1.8）×0.048/（1.4×1.8）= 0.152 挡风系数：= 1+2-1×2/1.2 = 0.841+0.152-0.841×0.152/1.2= 0.886B） 求风荷载设计值对立杆段产生的弯矩Mw：风压高度变化系数z = 0.62 (查资料6)风荷载体型系数s = 1.3= 1.3×0.886 = 1.152Wk = 0.7z×S×wO = 0.7×0.62×1.152×0.30 = 0.150 KN/m2 风荷载设计值对立杆段产生的弯矩

23、 Mw = 0.85×1.4×Wk×la×h2/10 = 0.85×1.4×0.150×1.4×1.82/10 = 0.0810 KN.m7)主立杆稳定性验算： A） 组合风荷载时：= P/A+ Mw /W = 13.22×103/（0.175×450）0.0810×106/（2×4.732×103） = 176 N/mm2 205 N/mm2 = f 满足要求。B）不组合风荷载时： = P/A = 13.66×103/（0.175×450） =

24、 173 N/mm2 205 N/mm2 = f 满足要求。可见在底部14.60 m范围内采用双立杆后，主立杆受力情况大为改善，在组合风荷载和不组合风荷载两种情况下脚手架稳定性均能满足使用要求。5.高度14.60m处单立杆的稳定性计算（采用双立杆后，单立杆部分稳定性）： 采用双立杆后，在双立杆顶端，即自下往上第9步,此处仍为单立杆，尚应核算该步立杆的稳定性。1） 脚手架自重标准值产生的轴向力： NG1K =（Hs-14.60）×qk =（43.41-14.60）×0.1248×(35.5/38.4) = 3.324 KN2） 构配件自重标准值产生的轴力向： NG2

25、K =（Na+Nb）×（238）/23Nc×(43.4114.6)/43.41 = (1.8113.076)×0.6520.304×0.664 = 3.388 KN （满铺脚手板自重 + 栏杆及挡脚杆自重 + 围网自重）3） 施工荷载（按一层作业层考虑）标准值产生的轴向力：NQK = 0.5×（lb+a1）la QK = 0.5×(1.2+0.3)×1.4×（1×2）= 2.100 KN4） 立杆段轴向力设计值：A）组合风荷载时：N=1.2×（NG1K+NG2K）+0.85×1.4NQ

26、K=1.2×（3.3243.388）0.85×1.4×2.100 = 10.55 KNB）不组合风荷载时： N=1.2×（NG1K+NG2K）+1.4NQK=1.2×（3.3243.388）1.4×2.100 = 10.99 KN5） 计算风荷载设计值对单立杆产生的弯矩： 风压高度变化系数z = 0.62 (查资料6)。风荷载体型系数S按建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算一书，查得为1.128(查该书80页表4-5，得 = 0.868, S = 1.3× = 1.128)。WK = 0.7E×S×WO=

27、0.7×0.62×1.128×0.3 = 0.147 KN/m2MW = 0.85×1.4×WK×La×h2/10 = 0.85×1.4×0.147×1.4×1.82/10 = 0.079 KN.m 6） 立杆稳定性验算：A) 组合风荷载时: = N/A+ MW / W= 10.55×103/(0.175×450)0.079×106/(4.732×103)= 150 N/mm2 205 N/mm2 = f 满足要求。B）不组合风荷载时: = N/

28、A =10.99×103/(0.175×450) = 140 N/mm2 205 N/mm2 = f 满足要求。 6.连墙件验算: 1）验算脚手架最高处（即檐口高度41.60m处）连墙件的扣件抗滑力：求WK 风压高度变化系数z = 0.7476（查资料6表27，采用线性插值法。） 风荷载体型系数S = 1.128脚手架顶端风荷载标准值: WK = 0.7z×S×wO = 0.7×0.7476×1.128×0.3 = 0.177 KN/m2 求连墙件轴向力设计值NC：单个连墙件抗风面积(2步2跨) AW = 2h×2

29、la = 2×1.8×2×1.4= 10.08 m2连墙件约束平面外变形所产生的轴向力NO = 5 KN（双排脚手架时）连墙件轴向力设计值:N = NCw NO = 1.4×wK×AW NO = 1.4×0.177×10.08 5 = 7.50 KN 连墙件连接扣件抗滑移验算：采用单扣件RC= 8 KN N = 7.50 KN 8 KN = RC 满足要求。2) 连墙件稳定性验算： 设连墙件长度L= 50 mm（取脚手架内立杆与予埋坚向钢管之间的距离），长细比= L/i = 50/1.589 = 31 < = 150（

30、查计算依据4,即冷弯薄壁型钢结构技术规范）由规范（查计算依据1）得= 0.915稳定计算： 连墙件轴向力设计值N = 7.50 KN（取自41.60 m高度处）NL/A = 7.50×103/（0.915×450）= 18.2 N/mm2 205 N/mm2 = f可见连墙件稳定承载能力足够。 连墙件采用48×3.2 钢管，其与脚手架及主体结构作刚性连接。7.立杆地基承载力计算： 1) 主立杆底脚最大受力: 组合风荷载时为10.55 KN, 不组合风荷载时为10.99 KN，现取不组合风荷载时主立杆底脚受力 N主= 10.99 KN。 2）副立杆底脚最大受力: 、

31、脚手架自重标准值产生的底步副立杆轴向力： PG1K = 14.60×qk×0.5= 14.60×0.1806×0.5 = 1.318 KN、构配件自重标准值产生的底步副立杆轴向力：PG2K = (Na+Nb)×（8/23×0.5） Nc×( 14.6/43.41×0.5) = (1.8113.076)×0.174 0.304×0.168 = 0.901 KN、施工荷载（一层施工作业层）标准值产生的底步副立杆轴向力： 因本段计算目的是求出主、副立杆底步轴向力之和，以上计算时已经将施工荷载全部作用于

32、主立杆，因而可以认为底步副立杆该项轴向力为: NQK =0 。 、底步副立杆轴向力均为： N副= 1.2×(PG1KPG2K) = 1.2×(1.3180.901)= 2.66 KN3) 主、副立杆底脚最大轴向力之和: N(主副) = N主N副 = 10.992.66 = 13.65 KN 4) 立杆地基承载力验算: 应满足：P < fg = kc×fgk ( P = 2×N主副/ A ) 本脚手架搭设在地下室顶扳之上，为硬地坪，kc可取为1.0； 内、外立杆底脚处共受力P = 2×N主副 = 2×13.65 = 27.30 K

33、N； 内、外立杆底脚处受荷面积A = (1.201.00)×1.40 = 3.08 m2；则： P = 27.30/3.08 = 8.86 KN < 16 KN = 1.0×16 。 满足要求。 注：查本工程施工图，地下室顶扳可承受荷载为1.60 T/m2, 即16 KN/ m2,施工时在立杆底脚处应垫设厚度40通长木垫板或通长槽钢以使立杆底脚处受力均匀。 五、注意事项及有关说明：（一）注意事项：1、脚手架构造要求应满足建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001（2002年版）中各项规定。2、脚手架的现场安全技术管理：、脚手架编制者及施工项目部应对操

34、作人员作安全技术交底，除向操作者交代各项构造要求、安全事项外，重点应指出本工程脚手架各项几何参数，必须避免操作人员按“常规”凭经验自行作主随意搭设；、必须禁止不作地基处理，不按计算书要求铺设立杆下垫块或垫板，甚至在虚土上架设立杆，而为应付安全检查事后补做“硬”地坪，伪造脚手架已作地基处理假象而给安全造成重大隐患；、重点检查连墙件数量、质量，其布置与计算书规定是否一致，转角处是否加密，是否满足规范要求，是否钢性连结，有否遗漏，连墙件架设与架体进度是否同步等等。 、因脚手架步高与建筑层高的矛盾，往往不相一致，当连墙件作局部调整时要坚决避免连墙件位于立杆中部附近，造成立杆在风压与轴向力联合作用下，加

35、速立杆失稳的重大安全事故的发生；连墙件偏离主节点不应大于300，不应上斜连结（应水平及下斜连结）；、脚手架应满铺，当其与墙体间距大于150mm时，应三步一封；、在搭、拆过程中工地安全员应切实到位，履行职责，平时要加强巡查，处理解决施工中可能出现的各项安全隐患；、在施工阶段，尤其在装饰装修阶段要避免“遍地开花”同时作业，要监督好实际施工操作的作业层数与计算书规定的作业层数的一致性，避免施工荷载超载危及安全（本计算书规定施工作业层数为一层）。、连墙件的规范设置对脚手架的安全性极为重要，必须作刚性连接，施工时应予以充分重视。（二）有关说明： 针对宁波市各工地采用的钢管、扣件普遍存在的质量问题，本计算

36、书编制时已经采用以下办法： 1、钢管本工程实际采用型号为48×3.5，为安全计在编制时降级为按 48×3.2 规格计算，即壁厚减少0.3； 2、脚手架主节点处的主扣件（主承重构件小横杆与立杆的连接扣件），其抗滑移能力由规范规定的8 KN，乘以0.8系数后采用，即实用值为6.4 KN, 且计算结果十分安全，详见本计算书四、3、条（扣件抗滑移承载力计算）。 因而本工程钢管、扣件经现场送检复验后，若有局部质量缺陷可不再作进一步技术处理，若有大的质量问题，应提交公司技术部门再行处理。六、结论： 本搭设方案各项技术指标均满足规范及相关技术标准，可以交付施用。 外脚手架搭设、拆除及管理注意事项搭设要求1 本脚手架采用外径48mm，壁厚3.5mm，无锈蚀、弯曲、压扁和裂缝的钢管。2 搭设顺序为：立杆小横杆大横杆架体与建筑物拉接剪刀撑防护栏杆脚手片挡板安全网。3 搭设前先预埋拉结点，每二步二跨设一道，上下错位，转角、檐口和开口处1米内加密。 4 脚手架立杆纵向间距控制在1.4m，横向间距为1.2m，大横杆步高控制在1.8m。脚手架的架体里立杆距墙体不大于50cm，阳台、转角距离超出处每隔一排用脚手片铺设到边。 5 脚手片用18#铅丝每片四角绑扎。 6 立杆必须采用对接，大横杆可以对接和搭接，剪刀撑采用搭接，搭接长度：不