扣件式满堂支架计算书

附件2：扣件式满堂支架计算书1.工程概况赣州市迎宾大道（含飞翔路段）及文明大道快速路工程二标段，起始桩号K15+403～K21+920,全长6.52公里，高架桥5640m。除主线高架桥外，还包含Z7～Z8驿骅路定向匝道，Z9～Z10平行匝道和东江源大道立交。主线高架桥共包含盖梁166个，其中A、B、Z型盖梁共24个(底宽＜24m)；C、D型盖梁共82个(底宽=24m)；门式墩盖梁60个(底宽＞24m)。本计算书以A、B型盖梁为计算模型。根据施工图，A、B型盖梁长17.7m，宽3.5m，高3.2m，占全部盖梁总数的12.0%。2.计算依据《施工组织设计》《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2011）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《公路路面基层施工技术规范》《简明施工计算手册》（第四版）《路桥施工计算手册》《赣州中心城区快速路工程-迎宾大道施工图设计-桥梁工程》《赣州中心城区快速路工程-岩土工程勘察报告（详勘阶段）》《关于印发<危险性较大的分部分项工程安全管理办法>的通知》（建质[2009]87号）、《江西省危险性较大的分部分项工程安全管理实施细则》（赣建安[2010]16号）相关技术规范及国家颁发的现行规范、规程、验标等各项技术标准和有关的法律、法规。3.支架施工方案3.1作业场地处理现场地面辅道既有沥青砼路面，基层为水泥稳定层，根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000表3.3.1，取基抗压强度标准值为3MPa；立在承台基坑回填土上的部分杆件，必须对基础进行处理，采用C20混凝土硬化处理。然后满堂支撑架立杆底脚位置进行定位放线，并做好四周排水设施。基坑回填区域硬化完毕后，采用沙袋堆载方式消除地基不均匀沉降，之后再进行满堂支撑架搭设。3.2搭设满堂支撑架根据定位放线的支架立杆底脚，搭设满堂支撑架。拟搭设支架立杆间距为0.3m×0.6m（盖梁倒梯部分投影）、0.6m×0.6m（盖梁两边部分投影），水平杆步距为0.6m，17m盖梁最高搭设高度为6.532m。3.3搭设方案本支架方案采用扣件式满堂支撑架方案，兼顾拆除及原位重建使用。支架体系由支架基础、可调节底托、Φ48×3.0mm扣件立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、纵向分配梁（10号槽钢）组成。支架设计时取最小应力3MPa作为地基承载力设计的控制应力。支架立杆布置时，盖梁倒梯部分投影横桥向间距为0.6m,纵桥向间距为0.3m，盖梁两边部分投影纵横桥向间距均为0.6m，支架水平杆竖向步距为0.6m；立杆顶端采用可调U形托撑，支撑于纵向分配梁（10号槽钢）底部，底部采用可调底座，可调底座、可调托撑螺杆伸出长度不宜超过300mm，插入立杆内的长度不得小于150mm；底层纵、横向水平杆作为扫地杆，距地面高度等于350mm。模板采用定型钢模板，铺设于纵向分配梁（10号槽钢）之上。支架的四周及中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，斜杆与地面的倾角宜在45°~60°之间（见设计方案图）；扫地杆的设置层应设置水平剪刀撑，在竖向剪刀撑顶部交点平面应设置水平剪刀撑，水平剪刀撑的宽度为5.1m，水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不宜超过6m，横桥向连续布置至端头，倾角宜在45°~60°之间。支架两侧沿渡槽方向设置栏杆、挡脚板，栏杆高度为1.2m，挡脚板高度0.2m。支架采用满挂密目安全网进行安全防护，高度随支架搭设高度相应提升。在盖梁梁端设置人行爬梯架，梯架采用之字型并附着于支架外侧搭设，并设置相应的栏杆、踏步和挡脚板，搭设应符合相关规范标准要求。支架搭设完毕后，采用钢筋堆载方式对支架进行分级预压，采集相关数据。之后同类型支架按预压数据设置预拱度。3.4荷载传递顺序荷载首先作用在底模板上，按照"底模→10槽钢分配梁→满堂支架立杆→基础"的传力顺序，分别进行强度、刚度和稳定性验算。4.盖梁倒梯部分投影支架验算4.1设计荷载4.1.1永久荷载支架荷载计算内容及荷载标准值取值盖梁容重取γ盖梁=26kN/m3，把盖梁中横断面（面积最大）分成三块区域S1、S2、S3，每块区域按矩形或近似矩形计算，L为每块区域的长度，根据公式q=S/L×γ盖梁q1=S1/L1×γ盖梁=1.31/1×26=34.06kN/m2q2=S2/L2×γ盖梁=4.8/1.5×26=83.2kN/m2q3=S3/L3×γ盖梁=1.31/1×26=34.06kN/m2盖梁横截面受自重荷载示意图如下：1)盖梁自重均布荷载—q盖梁盖梁倒梯部分投影荷载取q盖梁=83.2kN/m22)支架自重—q支架该投影区域立杆横桥向间距为0.6m,纵桥向间距为0.3m，步距为0.6m，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）表A.0.2，满堂支撑架立杆承受的每米结构自重标准值gk=0.1877kN/m，支架高度取最不利高度6.532m。计算可得q3=0.1877×6.532×(1÷0.3)×(1÷0.6)=6.81kN/m2；3)模板自重—q模板模板采用定型钢模板加三合板，上凸矩形采用三合板，下部梯形采用定型钢模，γ钢模=1.5kN/m2，γ三合板=0.018kN/m2，钢模板面积S钢模=107.1m2，三合板面积S三合板=61.2m2，盖梁底投影面积S投影=59.5m2，则q模板=(γ钢模×S钢模+γ三合板×S三合板)/S投影=(1.5×107.1+0.018×61.2)÷59.5=2.71kN/m2。即q模板=2.71kN/m24)纵向支撑槽钢—q槽钢分配梁为纵向铺设的6m长[10槽钢，布置间距为0.6m，γ槽钢=0.1kN/m，根据分配梁布置情况，q槽钢=γ槽钢/0.6=0.17kN/m4.1.2可变荷载1)栏杆及挡脚板自重—q4据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）表4.2.1－2，栏杆、挡脚板自重标准值取0.17kN/m2；2)外侧满挂密目式安全网自重—q5根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）4.2.2条，取0.01kN/m2；3)施工人员、堆放及运输的工具及材料荷载—q6根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）4.2.2条，混凝土、砌筑结构脚手架取3.0kN/m2；4)倾倒混凝土产生的冲击荷载—q7根据《路桥施工计算手册》（第四版）—P172表8-1可知，取2.0kN/m2；5)振捣砼时产生的荷载—q8根据《路桥施工计算手册》（第四版）—P172表8-1可知，计算竖向荷载时，取2.0kN/m2。4.1.3荷载组合计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：1)永久荷载的分项系数，取1.2；计算结构倾覆稳定时，取0.9。2)可变荷载的分项系数，取1.4。4.2立杆力学特性计算脚手架材料为：φ48mm,δ=3.0mm(Q235)热轧钢管,其截面特性计算如下：截面抗弯模量：w=4642.15mm3截面惯性矩：I=107777mm4截面回转半径：i=15.95mm截面积：A=423.9mm24.3立杆单肢轴力计算其计算过程如下所示为安全考虑，根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）立杆轴向力按不组合风荷载计算：q=1.2∑NGk+0.9×1.4ΣNQk(4-1)式中：NGk—永久荷载；NQk—可变荷载；则：q=1.2×(83.2+6.81+2.71+0.17+0.17+0.01)+0.9×1.4×(3+2+2)=120.504kN/m2单肢轴向力设计值N=q×0.3×0.6=21.69kN4.4支架稳定性验算根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ130－2011）5.2.6条，立杆的稳定性取底层计算，按组合风荷载：N/φA+Mw/W≦f（5-1）式中：N——计算立杆的轴向力设计值（N）;φ——轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比λ由规范附录表A.0.6取值;λ——长细比,λ=l0/i；l0——计算长度（mm），应按规范第5.2.8条的规定计算;i——截面回转半径;A——立杆截面面积（mm2）;Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩（N·mm），可按规范式（5.2.9）计算；W——截面抗弯模量（mm3）f——钢材的抗压强度设计值（N/mm2），应按本规范表5.1.6用。计算长度：顶部立杆段：l0=kμ1(h+2a)（5-2）非顶部立杆段：l0´=kμ2h（5-3）式中：k——满堂支撑架立杆计算长度附加系数，按表5．3．4采用；μ1、μ2——考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按本规范附录C表C-3、C-5采用，计算分别为2.3、3.833；h——步距；a——立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度；应不大于0.5m，当0.2m＜a＜0.5m时，承载力可按线性插入值。此处a取0.2m则：l0=kμ1(h+2a)=1.155×2.3×(0.6+2×0.2)×1000=2656.5l0´=kμ2h=1.155×3.833×0.6×1000=2656.3取较不利计算长度进行长细比计算：λ=l0/i=2656.5÷15.95=166.56查附录表A.0.6，取φ=0.255。Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωklah2/10式中：Mwk——风荷载产生的弯矩标准值（N·mm）；ww——风荷载标准值（kN/m2），应按规范式（4.2.5）式计算；la——立杆纵距（m）。wk=μz·μs·w0式中：wk——风荷载标准值（kN/m2）；μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）规定采用；μs——脚手架风荷载体型系数，按规范表4.2.6的规定采用；w0——基本风压（kN/m2），应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用。取重现期n=10对应的风压值。查表：μz=0.65，μs=0.8，w0=0.3则wk=0.65×0.8×0.3=0.16kN/m2Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4×0.16×0.3×0.6×0.6÷10=0.0022kN·m立杆稳定性为：N/φA+Mw/W=21.69×1000÷（0.255×423.9）+0.0022×1000000/5077.79=201.1N/mm2<205N/mm2根据计算，立杆稳定性满足要求，则相应的支架整体稳定性满足要求。4.5可调托撑强度验算根据4-1计算，顶托最大受力N=21.38KN，小于规范要求40KN，通过计算结果表明底座和顶托的强度满足使用要求。4.6地基承载能力验算根据现场地质情况，取最小应力3MPa作为地基设计的控制应力。地基应力计算公式如下式7-1所示。P＝N/A（7-1）式中：N—支架传递基础顶面的轴心力；A—硬化层下素混凝土受力面面积。底座为100mm×100mm×20mm钢垫板，Q235钢材的容重为78.5KN/m3，P=21.38÷0.1÷0.1+78.5×0.02=2.14MPa＜3MPa。则地基承载力满足施工使用的要求。4.7纵向分配梁槽钢检算[10槽钢力学性能，查表得：Q235钢材抗压强度:205N/mm²截面抗弯模量：w=39.7cm3截面惯性矩：Ix=198cm4截面回转半径：ix=3.95cm截面积：A=12.7cm2弹性模量：E=2.1×108KPa线性荷载q线=q×0.6=118.7×0.6=71.26kN/m跨中产生弯矩：M=q线l2/8=71.26×0.3×0.3÷8=0.8kN·m抗弯能力：σ=M/w=0.8×1000000÷(39.7×1000)=20.15N/mm2＜205N/mm2挠度：f=5ql4/384EI=5×71.26×0.34÷（384×2.1×108×1.98×10-6）=0.000018m0.018mm＜l/400=0.75mm分配梁槽钢检算满足要求！5.盖梁两边部分投影支架验算5.1设计荷载5.1.1永久荷载支架荷载计算内容及荷载标准值取值盖梁容重取γ盖梁=26kN/m3，把盖梁中横断面（面积最大）分成三块区域S1、S2、S3，每块区域按矩形或近似矩形计算，L为每块区域的长度，根据公式q=S/L×γ盖梁q1=S1/L1×γ盖梁=1.31/1×26=34.06kN/m2q2=S2/L2×γ盖梁=4.8/1.5×26=83.2kN/m2q3=S3/L3×γ盖梁=1.31/1×26=34.06kN/m2盖梁横截面受自重荷载示意图如下:1)盖梁自重均布荷载—q盖梁盖梁两边部分投影荷载取q盖梁=34.06kN/m22)支架自重—q支架该投影区域立杆横桥向间距为0.6m,纵桥向间距为0.6m，步距为0.6m，根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）表A.0.2，满堂支撑架立杆承受的每米结构自重标准值gk=0.161kN/m，支架高度取按最不利高度6.532m取值。计算可得q支架=0.2062×6.532×(1÷0.6)×(1÷0.6)=3.74kN/m2；3)模板自重—q模板模板采用定型钢模板加三合板，上凸矩形采用三合板，下部梯形采用定型钢模，γ钢模=1.5kN/m2，γ三合板=0.018kN/m2，钢模板面积S钢模=107.1m2，三合板面积S三合板=61.2m2，盖梁底投影面积S投影=59.5m2，则q模板=(γ钢模×S钢模+γ三合板×S三合板)/S投影=(1.5×107.1+0.018×61.2)÷59.5=2.71kN/m2。即q模板=2.71kN/m24)纵向支撑槽钢—q槽钢分配梁为纵向铺设的6m长[10槽钢，布置间距为0.6m，γ槽钢=0.1KN/m，根据分配梁布置情况，q槽钢=γ槽钢/0.6=0.17kN/m；5.1.2可变荷载1)栏杆及挡脚板自重—q4据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）表4.2.1－2，栏杆、挡脚板自重标准值取0.17kN/m2；2)外侧满挂密目式安全网自重—q5根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）4.2.2条，取0.01kN/m2；3)施工人员、堆放及运输的工具及材料荷载—q6根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）4.2.2条，混凝土、砌筑结构脚手架取3.0kN/m2；4)倾倒混凝土产生的冲击荷载—q7根据《路桥施工计算手册》（第四版）—P172表8-1可知，取2.0kN/m2；5)振捣砼时产生的荷载—q8根据《路桥施工计算手册》（第四版）—P172表8-1可知，计算竖向荷载时，取2.0kN/m2。5.1.3荷载组合计算脚手架及模板支撑架构件强度时的荷载设计值，取其标准值乘以下列相应的分项系数：1)永久荷载的分项系数，取1.2；计算结构倾覆稳定时，取0.9。2)可变荷载的分项系数，取1.4。5.2立杆力学特性计算脚手架材料为:φ48mm,δ＝3.0mm(Q235)热轧钢管,其截面特性计算如下:截面抗弯模量：w=4642.15mm3截面惯性矩：I=107777mm4截面回转半径：i=15.95mm截面积：A=423.9mm25.3立杆单肢轴力计算其计算过程如下所示：为安全考虑，根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）立杆轴向力按组合风荷载计算：q=1.2∑NGk+0.9×1.4ΣNQk(4-1)式中：NGk—永久荷载；NQk—可变荷载；则：q=1.2×(34.06+3.74+2.71+0.17+0.17+0.01)+0.9×1.4×(3+2+2)=57.85kN/m2单肢轴向力设计值N=q×0.6×0.6=20.83kN5.4支架稳定性验算根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》（JGJ

130－2011）5．2．6，立杆的稳定性取底层计算，按组合风荷载：N/φA+Mw/W≦f（5-1）式中：N——计算立杆的轴向力设计值（N）;φ——轴心受压构件的稳定系数,应根据长细比λ由规范附录表A.0.6取值;λ——长细比,λ=l0/i；l0——计算长度（mm），应按规范第5.2.8条的规定计算;i——截面回转半径;A——立杆截面面积（mm2）;Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩（N·mm），可按规范式（5.2.9）计算；W——截面抗弯模量（mm3）f——钢材的抗压强度设计值（N/mm2），应按本规范表5.1.6用。计算长度：顶部立杆段：l0=kμ1(h+2a)（5-2）非顶部立杆段：l0´=kμ2h（5-3）式中：k——满堂支撑架立杆计算长度附加系数，按表5．3．4采用；μ1、μ2——考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按本规范附录C表C-3、C-5采用，计算分别为2.3、3.833；h——步距；a——立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度；应不大于0.5m，当0.2m＜a＜0.5m时，承载力可按线性插入值。此处a取0.2m则：l0=kμ1(h+2a)=1.155×2.3×(0.6+2×0.2)×1000=2656.5l0´=kμ2h=1.155×3.833×0.6×1000=2656.3取较不利计算长度进行长细比计算：λ=l0/i=2656.5÷15.95=166.55查附录表A.0.6，取φ=0.255。Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωklah2/10式中：Mwk——风荷载产生的弯矩标准值（N·mm）；ww——风荷载标准值（kN/m2），应按规范式（4.2.5）式计算；la——立杆纵距（m）。wk=μz·μs·w0式中：wk——风荷载标准值（kN/m2）；μz——风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）规定采用；μs——脚手架风荷载体型系数，按规范表4.2.6的规定采用；w0——基本风压（kN/m2），应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）的规定采用。取重现期n=10对应的风压值。查表：μz=0.65，μs=0.8，w0=0.3则wk=0.65×0.8×0.3=0.1