悬挑脚手架设计方案-带钢丝绳

1悬挑脚手架设计一、工程概述本工程地下二层、地上二十六层，三层以下为公共商业办公用房，四层以上为住宅楼。二、设计要点高层建筑施工分段搭设的脚手架，根据JGJ59-99“建筑施工安全检查标准”要求1．斜撑立杆底部固定必须牢固；2．斜撑立杆除必须满足间距要求外，中间还应设置大横杆，增加斜撑立杆的刚度；3．外挑杆件与建筑结构连接必须牢固；4．悬挑梁或悬挑架应为型钢或定型桁架，处端须有可调或钢丝绳斜拉连接；5．高层建筑施工分段搭设的悬挑脚手架必须有设计计算书，并经上级审批等。悬挑脚手架必须按现行国家的搭设和验收标准进行搭设卸拆。三、脚手架材料的选用1．钢管钢管采用外径48mm，壁厚3.5mm的焊接钢管，钢管材质宜使用力学性能适中，稳定的Q235钢，其材质应符合《碳素结构钢》（GB700-88的相应规定）。用于立杆、大横杆、剪刀撑和斜杆的长度宜为4-6mm，便于人工操作，根据实现需要，小横杆长度宜在1.2~1.3m，钢管严禁使用有明显变形、裂纹、压2扁和严重锈蚀的钢管。本工程所有外脚手架的钢管均外涂防锈漆，并定期复涂，以保证外观形象。2．扣件扣件应符合《可锻铸铁分类及技术条件》GB978-67规定，应与钢管吻合，机械性能不低于KJ33-8的可锻铸铁制造，扣件的附件要用的材料应符合《碳素结构钢》（GB700-88）中Q235钢的规定，螺纹均就符合《普通螺纹》GB198-81的规定，扣件严禁使用不合格、无出厂合格证，表面裂纹、变形，锈蚀的扣件，扣件活动部位应能灵活转动，夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm。3．脚手板本脚手板采用杉木或松木，厚度5mm，宽度为200~250mm，板不得有腐朽、劈裂和严重变形。若采用钢脚手板，须用2~3厚的Ⅰ级钢板压制而成厚度50mm的钢脚手板。4．安全网安全网采用经国家指定监督检验部门鉴定许可生产的产品，同时应具备监督部门批量验证和工厂验合格证。安全网力学性能应符合《安全网力学性能试验方法》GB5726-88的规定，进入现场后应对安全网进行模拟“砂包冲击试验”。四、脚手架形式根据本工程的特点和设计要求，挑架的悬挑梁采用1根[16槽钢，长度4.0m，在平台端部（剪力墙根部）位置预埋2φ16吊环，间隔1200mm，用φ48钢管来固定钢丝绳，用于限制钢丝绳位置，在上层梁或墙顶预埋1φ22钢筋吊环，并与水平面呈63℃-75℃左右，以便钢丝绳穿越。槽钢上侧外端焊2根φ25×100的钢筋，间距为800mm，方便钢管的插入，挑梁节点大样详见附图，挑架与外墙间距为350mm。在每面挑架两端的两跨设3置剪刀撑，中间隔12-15m设置剪刀撑。脚手架步距1.8m，纵距1.5m，立杆横距0.8m，十步架为一挑排，即六层一挑，从三层开始起挑。假设脚手架操作层为三步架，非操作层架为七步架。为将脚手架偏心荷载转为轴心荷载，相邻步架大横杆交替在立杆内外侧。操作层的外侧必须设置护栏，中距800mm，另外加设挡脚板，高度为200-250mm，外架的外侧立杆要高出本层顶操作面1200mm的护身高度，底部用密目兜底包住，外侧挂好密目安全网。为保证挑架的稳定，挑架与结构采取可靠的连接，每条架按两跨，通过剪力墙的对拉孔，用φ6.5钢筋挑架连接。挑脚手架的平面布置及节点大样详见附图1—6。五、脚手架计算（一）剪力墙处脚手架计算1．脚手架立杆稳定性计算该脚手架按照规定要求构架，且不缺少必要的结构件，故只需进行整体（立杆）稳定性计算。每跨脚手架面积：1.5×0.8=1.2m2每跨钢管长度：立杆：1.8×2=3.6m小横杆：1.0×1=1.0m大横杆：1.5×2=3.0m护腰防护栏杆：1.5×1=1.5m扫地杆：1.5×2=3.0m剪刀撑长度近似对角支撑长度：m69.428.15.122小计：16.79m每跨钢管自重：38.4N/m×16.79m=644.8N4每跨扣件自重：26.144.18N/只×8只=132N竹笆：45N/m2×1.5m×0.8m=54N安全网自重：0.5N/m2×1.8m×1.5m=1.35N脚手板挡板：0.14×1000N/m×1.5m=210N小计：1088.17N（1）立杆计算长度lolo=kμh=1.155×1.6×1.8=3.326（2）立杆长细比λλ=ilo=58.1100326.3=210（3）轴心受压构件的稳定系数φ，查表知φ=0.164（4）计算立杆段的轴向力设计值NNG1K=(644.8+132)÷2=388.4NNG2K=(210+54+1.35)÷2=132.7N∑NQK=3000×1.2÷2=1800N∴N1=1.2(NG1K+NG2K)+0.85×1.4∑NQK=1.2×(388.4+132.7)+0.85×1.4×1800=625.32+2142=2767.3N5∴三层操作层轴力值F1=N1×3=2767.3×3=8301.9N又∵N2=1.2×(NG1K+NG2K)=1.2×(388.4+132.7)=625.32N∴七层非操作层轴力值F2=N2×7=625.32×7=4377.24N故立杆段的轴向力设计值NN=F1+F2=8301.9+4377.24=12679.14N（5）立杆的截面面积AA由查表知4.89cm2（6）计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩MWMW=0.85×1.4MWK=104.185.02hlWaK=108.15.18.594.185.02=34.6N·m（7）钢管截面模量W，查表知6W=5.08cm3（8）立杆的稳定性计算WMANW=31008.510006.34489164.014.12679=158.1+6.81=164.91f=205N/mm2故，立杆稳定性符合要求。2．纵向水平杆，横向水平杆计算：①纵向水平杆抗弯强度、挠度验算选择最不利杆件横杆验算。脚手板：qG=45N/m2×0.4m=18N/m横杆：MGK=85.118822ql=5.06N·m施工荷载：qQ1=mmmN4.08.05.13000=1000N/m风荷载：qQ2=mmmN4.08.05.18.59=19.9N/m=20N/m∑MQK=85.1)100020(2=286.9N·m∴M=1.2MGK+1.4∑MQK=1.2×5.06+1.4×286.9=6.1+401.7=407.8N·m∴σ=31008.510008.407WM7=80.3N/mm2f=205N/mm2故满足要求。挠度：V=85.1)100020(2=286.9N·m②横向水平杆的抗弯强度验算集中力：F=18×1.5×1.2+（3000×0.4）×1.5×1.4+59.8×0.4×1.5×1.4=2603（N）弯距：M=F（0.4－横向水平杆的抗弯满足要求。挠度：满足要求。○3纵向、横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力验算纵向水平杆通过扣件传给立杆最大竖向力设计值R=2.15F=2.15×2.603KN=5.47KN﹤Rc=8KN88KN为直角扣件、旋转扣件抗滑承载力设计值。3．连墙杆件的计算因本工程所用脚手架高度小于24m，连墙件布置2步3跨，连墙件的连接杆采用φ48×3.5钢管，用直角扣件分别与脚手架立杆和建筑物连接。连墙杆件的强度、稳定性和连接强度，按现行国家标准《冷弯薄壁形钢结构技术规范》（GBJ18）、《钢结构设计规范》（GBJ17）、《混凝土结构设计规范》（GBJ10）等的规定计算。（1）连墙件的轴向力设计值计算Nlw=1.4×WK×AW=1.4×59.8×24.3=2034.4NNl=Nlw+N0=2034.4+5000=7034.4=7.1KNNl——连墙件轴向力设计值（KN）Nlw——风荷载产生的连墙件轴向力设计值N0——连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（KN）。双排架取5WK——风荷载标准值（KN/m2）AW——每个连墙件覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。（2）扣件连接抗滑计算查表5.1.7直角扣件抗滑承载力设计值9Rc=8KNNL=7.1KN﹤8KN，满足要求。（3）连墙件稳定承载力验算连墙杆采用φ48×3.5钢管，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架上附加的短钢管上，因此，连墙杆的计算长度可取脚手架和墙距离，即LH=0.35米，因此，长细比4．剪刀撑的设置因为剪刀掌斜杆与地面的倾角57°60°，且每道剪刀撑跨越立杆的根数为4根，小于5根，故符合规范。该脚手架（高度小于24m的双排脚手架）均必须在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置，中间各道剪刀撑之间的净距不应大于15m。5．悬挑梁计算（1）受力分析（受力分析图见第9页）（2）验算[16的抗弯、抗剪强度。tgα=15.18.2=2.43α=67.67°10N=12679.14(N)Sinα×1.15=N1×1.15+N1×0.35T×0.925×1.15=12679.14×1.5得T=17878.9N计算VV+TSinα=N=2N1∴V=12679.14×2－17878.9×0.925=8820N[16槽钢γx=1.05I=866.2cm3tw=6.5mmωx=103.14N·mMmax=T×0.8×Sinα-N×0.8=17878.9×0.8×0.925-12679.14×0.8=13230.4-10143.3=3087.1N·m①抗弯：γx=1.05σ=xxwMmax11=3103.10810001.3087=28.5f=215N/mm2②抗剪：6392.866SI=13.6cm=136mmtw=6.5τ=5.61368820wItVS=9.98[τ]=125N/mm2满足设计要求。6．钢丝绳的抗拉强度验算由受力分析图可知，钢丝绳所受的拉力T′=T·Kx=17878.9×1.3=23242.6N其中Kx为不均匀系数，取值1.3。要求T′≤Kpg即Pg≥'KT=85.06.232425=136.7KN选用（钢丝6×19、绳芯1）φ17单根钢丝绳（φ16为125KN）151.5KN136.6KNT′——计算拉力Pg——钢丝绳破断拉力总和12K——钢丝绳安全系数5α——换算系数0.857．吊环验算（予埋吊环）吊环拉应力不应大于[σ]=50N/mm2（1）强度验算：吊环钢筋截面面积Ag=1006.23242502'][2'TT=232.4mm2选φ22，则Ag=380mm2232.4mm2∴安全。吊环埋入深度不应小于30d=30×22=660mm，并应焊接或绑扎钩住结构主筋。（2）抗拔力验算抗拔力验算与假定吊环全靠砼的握裹力来承受拉拔力即N≥K2Q式中N——砼的握裹力N=πdlτwd——吊环的直径（22mm）1——吊环埋入砼中的深度τw——砼的握裹力，对光面钢筋τw=1.5~3.0MPa。K——安全系数，K≥4（取k=4）Q——每个吊环所承担的重力N=K2Q=N8.35757429.1787813=≤N=πdlτw=3.14×22×660×2.5=113982.0N∴抗拔满足。（二）阳台处脚手架计算1．脚手架立杆稳定性计算脚手架步距1.8m纵距1.1m立杆横距0.8m每跨脚手架面积：1.1×0.8=0.88m2每跨钢管长度：立杆：1.8×2=3.6m大横杆：1.1×2=2.2m小横杆：0.8×1=0.8m护腰防护栏杆：1.1×1=1.1m扫地杆：1.1×2=2.2m剪刀撑长度近似对角支撑长度m22.4211.228.11.122小计：14.12m每跨钢管自重：38.4N/m×14.12=542.2N每跨扣件自重：NN1328/26.144.18只只竹笆：45N/m2×1.1m×0.8m=39.6N14安全网自重：0.5N/m2×1.8×1.1=0.99N脚手板档板：0.14×1000N/m×1.1=154N小计：868.8N（1）立杆计算长度lolo=Rμh=1.155×1.6×1.8=3.326（2）立杆长细比λλ=ilo=21058.1100326.3（3）轴心受压构件的稳定系数φ查表知φ=0.16