二层楼面悬挑脚手架计算

二层楼面悬挑脚手架计算脚手架是工人施工作业的重要场所，也是一个容易发生事故的区域，按规范对脚手架进行设计计算是十分必要的。我公司承建的XXXX工程，因地下室防水及回填影响主体结构施工，现拟在二层楼面搭设悬挑式双排钢管脚手架确保工程顺利进行。一、 搭设方式与主要参数外脚手架高34m，搭设方式为：架体钢管048x3.，5步距1.8m，纵距1.8m，横距为0.8m，内立杆距墙面距离为0.2m，小横杆挑出外立杆长度为0.2m，挑出里立杆0.1m；架子均采用单立杆，下部10m由二层结构悬挑槽钢支承；上部24m于六层、九层楼面采用钢丝绳斜拉卸荷；连墙杆均采用两步三跨；脚手板采用竹串片脚手板(荷载取值为0.35kN/m2)，由施工现场实际情况考虑脚手板按2步设一层，同时考虑装修施工层数2层；脚手架外立杆里侧挂密目式安全网封闭施工(An/Aw=0.623，An为挡风面积，Aw为迎风面积)。二、 下部10米荷载计算1.立杆段的轴向力设计值NG1k由规范5.3.7式得Hs=[H]/(1-0.001[H])=10/(1-0.001x10)=10.1mNG1k=Hsgk=10.10x0.1337=1.35kN2•构配件自重标准值产生的轴向力NG2k步数：10/1.8=5.56，取6步进行计算；根据施工现场实际情况：脚手板、栏杆按2步设一层计，共3层，操作层设挡脚板。脚手板：传至外立杆0.35x(0.4+0.1)x1.8x3=0.95kN传至内立杆0.35x0.4x1.8x3=0.76kN栏杆、挡脚板：0.14x1.8x2+1(3.84x10x1.8+13.2)/1000=0.59kN安全网：0.01x1.8x10=0.18kN则有外立杆NG2k-1=0.95+0.59+0.18=1.72kN，内立杆NG2k-2=0.76kN3.施工活荷载产生的轴向力NQK本工程脚手架用于装修，由规范表4.2.2查得活荷标准值为2kN/m2，则有外立杆NQK-1=(0.4+0.1))i.8:2>2=3.60kN内立杆NQK-2=0.4x1.8:2>2=2.88kN由风荷载产生的立杆段弯矩标准值Mwk由于立杆最不利部位为脚手架底部，查《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)得：风压高度变化系数〃z=0.7,4广州基本风压w0=0.5kN/m2;由规范表4.2.4的规定有：脚手架风荷载体型系数ms=1.3^=1.3X>0=0.81;由规范式4.2.3得风荷标准值wk=0.7x〃zx〃sxw0=0.7x0.74x0.81x0.5=0.;21kN规2范式5.3.4得Mwk=wkLah2=0.21x1.8x.82/10=0.12kNnf三、脚手架杆件验算横向水平杆的验算抗弯验算受力见右图：qk=(2+0.35)k8/2=2.12kN/mq=1.4)2xL.8/2+1.20x2x.8/2=2.74kN/m产生的弯矩Mmax=qLb2/8=2.74x0.82/8=0.22kNmB杆件的容许弯矩M容二W=5.08x103x205=1041400N・mm=1.041kN・m>0.22二Mmax横向水平杆抗弯强度满足要求。挠度的验算：由静力计算手册查得：v=5qkLb4/(384EI)=5x2.12x8004/(384x2.06x105x12.19x104)=0.45mm由规范表5.1.8查得：v容二Lb/150=800/150=5.33mm>0.45mm=v横向水平杆挠度满足要求。纵向水平杆的验算查静力计算手册得：由横向水平杆传来集中力设计值为F=0.5qLb(1+a/Lb)2=0.52x74x.8(1+0.1/0.8)2=1.39kN由横向水平杆传来集中力标准值：Fk=0.5qkLb(1+a/Lb)2=0.52x12x.8(1+0.1/0.8)2=1.07kN考虑施工活荷的最不利组合，有：抗弯验算：Mmax=0.213FLa=0.213x1.39*8=0.53kNif杆件的容许弯矩：M容二W=5.08x103x205=1041400N・mm=1.041kN・m>0.53二Mmax纵向水平杆抗弯强度满足要求。挠度的验算：v=1.615FLa3/(100EI)=1.615070x18003/(100X.06X09x12.19)=4.01mm由规范表5.1.8查得：v容二La/150=1800/150=12mm>4.01mm=v纵向水平杆挠度满足要求。纵向水平杆与立杆连接扣件抗滑验算：考虑施工活荷的最不利组合，查静力计算手册有：纵、横向水平杆传给立杆的竖向力设计值R=2.3F=2.3>1.39=3.20kN查规范表5.1.7得：扣件抗滑承载力设计值Rc=8kN>3.20kN扣件抗滑满足要求。立杆稳定验算求钢管的稳定系数。由规范查表5.3.3得脚手架立杆计算长度系数m=1.，5有立杆计算长度L0=K“h=1.155x1.5x1.8=3.,12ni=15.8mm,则有；1=3120/15.8=197<2[0长细比满足要求并查得稳定系数@=0.186计算风荷设计值产生的立杆段弯矩Mw由规范式5.3.4得：Mw=0.85x1.4x.12=0.14kNif由前面计算得：NG1k=1.35kN由前面计算得：构配件自重标准值产生的轴向力NG2k-1=1.72kN由前面计算得：施工活荷载产生的轴向力NQK-1=3.6kN组合风荷时，计算外立杆的轴向力设计值N由规范式5.3.2-有：Nw=1.2(NG1k+NG2k-1)+0.85x1.4】NQK1=1.2(1.35+1.72)+1.19x=7.97kN不组合风荷时，计算立杆段的轴向力设计值N由规范式5.3.2-1有:N=1.2(NG1k+NG2k-1)+1.4】NQK-1=1.2(1.35+1.72)+1.34x=8.72kN立杆稳定验算：由规范式5.3.1-有：NwMw7.97103 0.14)106(j= + = + <pAW0.1861895.08103二87.63+27.56=115.19N/mm2<=205N/mm2立杆稳定，性满足要求。立杆稳定验算由组合风荷产生的荷载效应所控制，故不组合风荷产生的荷载效应不用验算。连墙件验算扣件抗滑验算：34m标高处风压高度变化系数MZ=1.()5由规范表4.2.4的规定有：脚手架风荷载体型系数”s=1.3@=1.3x0.623=0.81由规范式4.2.3得：风荷标准值wk=0.7x〃zx〃sxw0=0.7x1.05x0.81x0.5=Q.30kN/m2由规范式5.4.1得：连墙件的轴向力设计值：NL=NLw+5=1.4xwkxAw+5二1.4)0.302<xL.8xxL.8+5=13.16kN<2Rc=16kN(连墙杆于内外立杆各增设一扣件)，满足要求。连墙件稳定验算：按最不利考虑L0=Lb+a=0.8+0.2=1.0m=1000mm,则有长细比久=1000/15.8=63.3<210查得稳定系数@=0.806连墙件的轴向力承载力：[N]=@A=0.806x489x205=80797.5N=80.8kN>13.16kN连墙件稳定满足要求。四、水平悬挑梁设计垂直荷载组合外立杆N1=1.2x(1.35+1.72)+1.3>6=8.72kN内立杆N2=1.2x(1.35+0.76)+1.2W8=6.56kN水平悬挑梁验算水平悬挑梁弯曲应力计算M=N1x1.0+N2X).2=8.72X0+6.56仪2+0.1k12/2=10.09kNn・选用［14a槽钢：WX=80.5cm3,IX=563.7cm4,b=58mm,h=140mm,t=9.5mm;本悬挑梁折算成简支梁，其跨度为L1=2x1.0=2.0m,根据钢结构设计规范的规定，应计算梁的整体稳定性：@b=570bt/L1hx23珈=1.122>0.6查附表3-2有@b'=0.793则悬挑梁弯曲应力为a=10.09x106/(0.793x80.5x103)=157.9N/mm2<=205N/mm2挠度v=N1L3/(3EI)+N2a3-3L/(6EI)=8720x10003/(3次06又09>563.7)+6560x002(3>i000-200)/(62x06x09x563.7)=2.50+0.11=2.61<1000/250=4mn，安全。挑梁后部锚固钢筋设计N3=10.09/1.7=5.94kN吊环钢筋面积Ag>N3/(2x50)=5940/100=59.4mm2选0141级钢筋，则Ag=154mm2>59.4mm2选用0141级钢筋满足要求。总结：当挑梁选用［14&槽钢时，其弯曲应力和挠度均满足要求。五、卸荷计算斜拉吊点竖向距离为24m/2=12m，吊点水平距离为3个立杆纵距，即L=3x1.8=5.4m。吊点必须在立杆与纵向、横向水平杆的交点处，钢丝绳必须由纵向水平杆底部兜紧，吊点处应设双根横向水平杆，1根与立杆卡牢，1根与纵向水平杆卡牢，两根横向水平杆端头与建筑物顶紧，或用螺栓固定在墙面预埋件上，承受斜拉引起的水平力。计算架子竖向1个吊点范围内，1个纵距的荷载设计值N:步数：12/1.8=6.67故取7步计算；根据施工现场实际情〉兄：脚手板、栏杆每2步设一层，取4层进行计算，操作层设挡脚板。脚手架立杆自重：12>0.1337x=3.21kN脚手板： 0.35x0.8+0.1)1x8x=2.27kN栏杆、挡脚板：0.14*8:2+2(3.84*0xL.8+13.2)/1000=0.67kN安全网： 0.011.812=0.22kN活荷载：(0.8+0.1)1x8:2><2=6.48NN=1.2x(3.21+2.27+0.67+0.12)+1.6448=16.60kN求每个吊点所承受的荷载P1，吊索拉力及吊点位置横向水平杆所受压力：(综合考虑不均匀系数Kx=1.5)P1二Kxx3N/2=1.5>1.516.60=37.35kN计算简图见下图：TAO=P1x(52+1.02)1/2/5=1.02P1=38.10kNTAB=-P1x1.0/5=-0.2P1=-7.47kNTBO=P1x(52+0.22)1/2/5=1.00P1=37.35kNTBC=-(P1>0.2/5+TAB)=-1.49-7.47二-8.96kN验算钢丝绳抗拉强度Pg〉KPx/a=8x38.10/0.85=358.59kN采用6x19，绳芯1钢丝绳，选①26钢丝绳，Pg=362kN>358.59kN(钢丝强度极限为1400N/mm2)。所以①26钢丝绳满足要求。选择与钢丝绳配套使用的卡环由已选①26钢丝绳，查《高层建筑施工手册》表4-4-1得适用的卡环为4.9号，其安全荷重49kN>38.10kN。选用4.9号卡环满足要求。计算工程结构上的预埋吊环根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2001)第7.9.8条规定，有吊环钢筋面积Ag>Px/2>50)=38100/100=381mm2选①251级钢筋，则Ag=491mm2>381mm2选用①251级钢筋满足要求。验算吊点处扣件抗滑承载能力每个扣件抗滑承载能力设计值为8kN。吊点处，水平方向分力最大值TBC=8.96kN，现每个吊点处有两个扣件与立杆卡紧，因此水平方向抗滑移满足要求。但垂直方向分力为37.35kN，只有两个扣件显然不够，所需扣件数n=37.35/8=4.6个，因此要采取措施，防止大横杆被钢丝绳兜起沿立杆向上滑移,其方法见上图。这样加固后，每个节点共有5个扣件抵抗向上滑移，能保证大横杆不沿立杆向上滑移。六、二层挑梁后部锚固钢筋处楼板验算二层楼板板厚为100mm，取不利板跨为3.6又.8m2进行验算其强度。根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录B将楼面局部荷载换算为楼面均布荷载，计算简图见下图：bcx=300+2>50+200=600mmbcy=4000-250+2>50+200=4050mm荷载的有效分布宽度b=2>4050/3+0.73>000=4890mm，当两个局部荷载相邻而中心距<b时，荷载的有效分布宽度应予折减，即b’=4890/2+800/2=2845mmLy=4m，Lx=3m，Ly/Lx=1.3;ay=4m，ax=0.3m，ay/Lx=1.3ax/Lx=0.1q=12.11>/(4.30>3>)=28.16kN/m2