外脚手架搭设计算.doc

外脚手架搭设计算
1、脚手架计算依据及设计规定
1.1 计算依据
1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)
2、《建筑结构荷载规范》(BGJ9)
3、《建筑施工手册》(第三版)
4、《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)
5、《建筑工程高处作业安全技术规范》(JGJ80-91)
1、2设计基本规定
1、主体结构施工1-5层搭设双排落地式封闭脚手架(A栋4层,B栋5层。以B栋计算),5层以上每6层沿主体周边用18工字钢搭设悬挑分离式脚手架,拉挂密目安全网,直到主体完工。
2、1-5层外脚手架计算规则:
(1)纵、横向水平杆受力构件得强度与连接扣件得抗滑承载力。
(2)外架立杆得稳定性。
(3)外架搭设高度得计算、悬挑钢梁得长度与挠度。
(4)连墙杆得承载力。
(5)基础承载力计算。
2、脚手架材料
1、脚手架架管采用Φ48×3、5钢管,并配足够数目得对接扣件、旋转扣件、直角扣件。
2、架板采用300×50得木脚手板
3、外防护网采用2000目绿色密目安全立网。
3、脚手架得设计
1、落地式脚手架计算:
(1)计算数据
立杆横距B＝1、2m,立杆纵距I＝1、2,内立杆距建筑外墙皮距离为B＝0、3m、
脚手架步距H＝0、9m
脚手架与建筑主体结构连接点得布置,其竖向间距应为:4*0、9＝3、6m,水平距离La＝3L＝3*1、2＝3、6m;钢管采用Φ48×3、5,均布施工荷载Q＝2KN/m2,脚手架需搭设21m高、
(2)采用单根钢管作立杆,计算允许搭设高度H
a、由h=0、9、h=2h、b=1、2m,查表得ψAf=64、715KN
b、由b=1、2m,1=1、2m,脚手板铺设层数为4层,查表得:
NGK2=2、713。
c、由b=1、2m,L=1、2m,qk=2、0KN/㎡,(因为就是两个操作层同时施工,所以按QK=4、0KN/㎡),查表得:NQK=7、92KN
d、由b=0、9m,1=1、2m, 查表得: NGK1=0、42KN
(3)许搭设高度H
下式中KA与立杆截面有关得得调整系数,脚手架内,外立杆均用单根管时, KA=0、85
H=KAψAf-1、30(1、2 NGK2+1、4 NQK)
1、2NCK1
=O、85×64、715-1、3×(1、2×2、713+1、4×7、92)/1、2×0、42
=36、36/0、504
=72、14m
最大允许搭设高度:
Hmax＜H/(1+H/100)=72、14/(1+72、14/1000)
=41、9m＞30m
根据上述计算结果,允许搭设高度大于实际搭设高度,满足使用要求。
(4)验算脚手架结构得稳定:L
a、脚手架折合步数n1:
n1J=H/h=21/0、9=24步、
计算单根钢管作立杆得高度为24×0、9=21、6m。
b、验算脚手架得整体稳定性:
公式:N/Ψa≤KAf
因最底部压杆轴力最大,为最不利。
N=1、2(n×NGK1N GK2)+1、4NQK
N=1、2×(24×0、42+2、713)+1、4×7、92
=26、44KN
c、计算ψ
由b=1、2,HA=3m,计算λx=H1/(b/2)
=3、0/(1、2/2)
=5
由b=1、2, H1=2h,查表得U=32
λ0X=UλX=30×5=150
由λ0X=160查表得ψ=0、661
d、验算整体稳定性:
N/ΨA=26、44×103/0、661×489×4=34、18N/mm2
KH为与脚手架高度有关得调整系数,
按公式KH= 1/(1+H/100)= 1/(1+21/100)
=0、83
KAKHF=0、85×0、83×205=144、627N/mm2>34、18 N/mm2
故:脚手架安全。
e、验算单根钢管立杆得局部稳定
公式:N1/ψ1A1+σM≤KAKHF
式中:N1—为最不利得内立杆得轴力,施工活荷载在操作层上均匀分布,因立杆要多负担小横杆向里挑出得0、3m宽脚手板及其上部活荷载,故KAKHF N1计算式如下:
N1=(1/2×1、2×n1×NGK1)+(0、5×b+a/1、4)×(1、2 NGK2+1、4NNQK)
注:上式前部分为钢管与扣件重;后部分为架上铺设4层脚手板得物品及两层活载对内立杆得轴心压力。
N1=(1/2×1、2×17×0、42)+
(0、5×1、2+0、3/1、4)×(1、2×2、713+1、4×7、92)
=4、28+11、6
=15、9KN
由λ1=h/i=1800/15、78=114、07,查表得ψ=0、58
由于QK=2、0N/㎡,σM=35N/mm2(σM—为操作层处水平杆对立杆偏心传达力产生得附加应力,当QK=2000N/㎡时,取σM=35N/mm2)单根钢管截面积A1=489 mm2
则N1/ψ1A1+σM=15900/0、58×489+35=91、06 N/㎡
KAKHf=0、85×077×205=134、17 N/㎡＞91、06 N/㎡
故脚手架安全、
(5)验算连墙杆得抗风强度与在风荷载作用下得整体稳定
a、计算风压标准值
公式:ω=0、75β2μ2μstωW0
式中:β2—风振系数,取1、0
μ2—风压高度变化系数,查表得: μ2=1、24
μSTωW—脚手架得风压体型系数,根据规范(GBJ9－87)
查得公式: μSTωW =ψμs×(1-ηn/1-η),因为双排脚手架,
所以: μSTωW =ψμs×(1+η),ψ为挂风系数,
查表得:ψ=0、104
ω0d2=0、3×0、0482=0、00069＜0、002,查表得: μs=1、2
由于ψ=0、104,1/b=1、2/1、2=1,则η=0、9
μSTωW =0、104×1、2×(1+0、9)
=0、24
ω0为基本风压值,取0、35 N/㎡
则ω=0、75×1、24×0、24×0、35
=0、078KN/㎡
b、验算连墙杆得抗风强度
风荷载作用对每个连墙点产生得拉力或压力。
NT=1、4HALAω=1、4×3×3、6×0、078
=1、18KN
一个扣件得抗滑能力设计值为6、0KN＞1、18KN。
故安全、
C、验算在风荷载作用下架子得整体稳定:
公式:N/ΨA+M/bA1≤KAkHf
计算作用于格构式压杆得风荷载q
q=1、1Lω=1、4×1、2×0、078
=0、13KN/m
M=gH12/8=0、13×2、42/8=0、094KN、m
M/bA1=0、094×106/1、2×489=0、16KN/mm2
根据验算架子得整体稳定结果:N/ψA=15、9×103/0、58×489
=56、48KN/mm2
N/ψA+M/bA1=56、48+0、16
=56、48KN/ mm2＜KAKHf=134、17N/ mm2
故在风荷载作用下架子安全。
(6)验算小横杆得强度与变形
a、小横杆强度计算
小横杆受力按简支梁计算,最不利荷载组合条件下得计算简图见下图,因为q恒所占比重较小,因此可偏于安全简化,按下式计算

Mmax=1/8(q活+q恒)b2
=1/8qb2
N=1、2(GK×C+|gK)+1、4KQQK×C
式中:GK—脚手板自重,查表得=0、4KN/ mm2
C—小横杆间距,C=0、75m。
gK—钢管自重, gK =38、4/m
QK—施工荷载标准值,QK=2000N/m
故;q=1、2×(400×0、75+38、4)+1、4×1、2×2000×0、75
=2926N/m
则:=1/8×2926×1、2 2 =526、68N、m
c、验算抗弯强度
σ=Mmax/ωn≤f
式中:－小横杆钢管净截面抵抗矩,查表得,=5078mm3
所以:σ=526、68×103/5078=103、72N/㎡＜205/mm2
故安全。
d、验算小横杆得变形
公式:ω/b=5qb3/384EI≤[ω]
式中:E－钢管得弹性模量,E=2、06×105N/㎡
I－钢管截面惯性矩,I=12、19×104mm2
ω/b=5×2962×12003/384×2、06×105×12、19×104
=2、67mm≤[ω]=6、67mm
满足要求。
(7)大横杆得强度与变形验算
a、大横杆得强度计算
大横杆受力按三跨连续计算,计算简图见下图。

图中,F1为小横杆与大横杆交点处支座反力得最大值。
F1=bq/2+aq=1、2×2926/2+0、3×2926
=2633、4N
因为活荷载约占90%,因此可近似按活荷载考虑:
Mmax=0、213FL=0、213×2633、4×1、2
=673、1N、m
σ= Mmax/ωn=673、1×103/5、078
=132、55 N/mm2＜205 N/mm2
故大横杆安全
b、大横杆变形计算
ω/b=1、615×FL2/100EI
=1、615×2633、4×12002/100×2、06×105×12、19×104
=1/400＜1/120
故满足要求
3、2斜拉式悬挑双排外脚手架设计与搭设
1、斜拉式悬挑双排外脚手架设计
(1)脚手架构造
a) 悬挑杆:12工字钢,悬臂长度1800mm,最外立面距外墙1、6m,水平间距La＝1、5m;伸入楼板面长度Lc＝2、5m,工字钢全长4、3m。
b) 横杆与立杆:采用Φ48×3、5钢管,内、外立杆均为单杆,立杆横距La＝1、2m,纵距Lb＝1、5m,里排立杆与结构间距0、4m、横杆采用十字扣件与立杆连接,扫地大横杆距工字钢上表面0、2m,以上在横杆步距H＝1、8m,小横杆间距L1≤0、9m,端头距结构L2≤0、1m。
c) 斜拉钢丝绳:斜拉钢丝绳采用6×19×Φ14钢丝绳,其破断力总与为Pg=211、5KN、钢丝绳上端固定在剪力墙上得预埋Φ14钢筋环(吊环严禁使用经冷拉得钢筋)上,下端固定在工字钢腹板上得开口上。
d) 楼板面预埋钢筋环:受拉钢筋环采用￠20I级钢筋制作,吊环与抗拉环应埋入砼结构内不应小于30d,并应焊接或绑扎钩住结构主筋,每个预埋得钢筋拉环按两个截面计算,其拉应力不应大于50N/m2
e) 连墙件:水平间距L1＝3Lb≤4、5m,竖向间距H1＝2h＝3、6m。
f) 操作层满铺50厚木脚手板,层数为2层,同时进行外装修得施工,施工层数控制在2层。
g) 护栏、挡脚板、安全网在铺设脚手板得操作层上必须设护栏与挡脚板,护栏高度取1、0m。一、二道钢管固定挡脚板。挡脚板采用200宽得旧层板,并刷上红白油漆。脚手架外立面拉挂密目安全网。
2、斜拉式悬挑双排外脚手架从六层开始搭设。
3、要求所有斜拉吊点处得小横杆端头应顶紧主体结构作为水平压杆,以抵消内、外斜拉钢丝绳所产生得水平分力。
4、斜拉式悬挑双排外脚手架与结构拉结:水平间距L1＝3LB≤4、5m,竖向间距H1＝2h＝3、6m、搭设过程中选派专人负责检查,严禁漏设或不设。
5、在斜拉式悬挑双排外脚手架外立面沿高度方向与大横杆方向连续设置剪力撑,斜杆与水平方向夹角呈45度～60度,斜杆两端与夹角处采用旋转扣件连接,并在其中间增加2～4个扣结点。
6、斜拉式悬挑双排外脚手架按外墙装修架进行设计,其施工荷载应严格控制在2KN/m2以内,不得在斜拉式悬挑双排外脚手架上堆码任何建筑材料。主体结构施工时,所有外模与边模支撑不得依附于斜拉式悬挑双排外脚手架;外墙装修时,斜拉式悬挑双排外脚手架内应限制在两步架上同时操作。
3、3斜拉式悬挑双排外脚手架搭设及其注意事项
1、六层楼板施工时,在所搭设斜拉式悬挑双排外脚手架得楼层边预埋固定18#工字钢得I级π形钢筋￠20,并钩住楼板底筋或与之焊接,π形钢筋露出楼板面得净空尺寸应稍大于工字钢断面。
2、七层楼板施工时,在所搭设斜拉式悬挑双排外脚手架得楼层边梁。外墙上预埋斜拉钢丝绳得吊环,采用Ⅰ级钢筋Φ14制作,埋入深度应不小于30d,并应钩住结构钢筋或与之焊接。
3、当六层楼板混凝土浇筑完成三天,在六层楼层边安放斜拉式悬挑双排外脚手架得工字钢并在其下面加设支撑,然后在工字钢上面搭设双排外脚手架1步。
4、当六层楼板混凝土浇筑完成后三天,在七层预埋得钢筋吊环与工字钢上得立杆、大横杆结点处之间套上钢丝绳,采用1、5T葫芦拉紧并用3个卸扣固定。
5、钢绳斜拉完成后,拆除工字钢下面得支撑,逐步搭设上面双排外脚手架,其搭设注意事项参见前面落地双排外脚手架部分,此处不再叙述。
3、4斜拉式悬挑双排外脚手架验算
因斜拉式悬挑双排外脚手架得整体稳定、顶层横向水平杆、抗滑移等验算与落地式双排外架基本一致,此处不再计算,其验算工字钢,钢丝绳强度及整体脚手架得抗倾覆。
1、工字钢强度验算
(1)工字钢受力计算简图:
(2)内力计算:
①N1:脚手架内部立杆传递于工字钢上,按双排外架(双排外架多一层)取N 1=14、8KN、
②N2脚手架外立杆荷载计算
N2=1/2×1、2n1NgGK1+0、5b×(1、2 n1NgGK2+1、4 NGK)/1、40
=1/2×1、2×7、91+0、5×0、4×(1、2×7、91+1、4×1、89)/1、4
=6、48
③工字钢支座处得弯矩计算:
因内力分析复杂,在计算工字钢支座处弯矩时,更为安全地不计算钢丝绳产生得反向力矩,则
M= 14、8×0、4+6、48×1、35×4、74×sin60°
=8、16kn、m
(3)工字钢脚手架外立杆荷载计算
①工字钢得整体稳定系数σ计算
查表,18工字钢得回转半径ix=51、95mm,L0=1350mm
则λ= L0/ix=25、98
查表得￠=0、9
②强度计算
查表,工字钢得洁面抵抗矩Wx=77529m㎡
则f=M/￠Wx=14、18×106/(0、93×77529)=196、39N/ m㎡
<[f]=205N/ m㎡
满足要求
2、斜拉钢丝绳强度验算:
(1)设计技术参数
钢丝绳得水平间距L=1、5m,与水平向得夹角得正切值tgα=5、5/1、0=5、5,sinα=5、5/(5、52+12)1/2=0、98
(2)钢丝绳拉力P
为简便计算,不考虑工字钢梁支座处得弯矩,将钢梁支座视为铰支座(更为安全)
T×1×0、98=13、7 T=14KN
由于钢丝绳得每个吊点拉紧程度不同,以及内、外立杆得荷载也不等,则综合考虑不均匀系数K=1、3
则 = 14×1、3=18、2kn
(3)强度验算
按公式P≤αPg/K
式中P---钢丝绳得计算拉力P=14Kn
a---钢丝绳受力不均匀得钢丝绳破断拉力得换算系数,查表
a=0、85
Kg------钢丝绳得使用安全系数,查表得K=8
Pg------钢丝绳年得断力总与,Pg=211、5KN
aPg/ Kg=0、85×211、5/8=22、5KN
则P≤aPg/ Kg,满足要求。
3、悬挑架得抗倾覆验算
(1)计算简图

(2)预埋钢筋环拉力计算
每个吊环按两个截面积计算,预埋钢筋环得拉应力不应大于50 N/m㎡(取50N/M㎡),则预埋钢筋环得拉力Rf为
Rf=πd2/4×50×2=(3、14×202)/4×50×2=31400N=31、4Kn
(3)脚手架荷载产生得倾覆力矩M1:
M1=13、7KN、m
(4) 预埋钢筋环与斜拉钢丝绳产生得抗倾覆力矩M2
M2=13、7+1、45×31、4=59、23KN、m
(5)抗倾覆安全系数K
K= M2/ M1=59、23/13、7=4、3>[K]=2
满足抗倾覆要求。
悬挑脚手架构造详见(附图四)。
4、外脚手架搭设安全技术措施
4、1 质量保证措施
（1） 把好脚手架用材得质量关,钢管、扣件、安全网及钢材,焊条等应有产品合格证书,对有严重缺陷得管材,扣件等不得使用。
（2） 加强对架设材料、工具得保护与维修工作,防止钢管、型钢等生锈、腐蚀。
（3） 按脚手架专项施工方案得要求搭设、拆除,确保脚手架等具有符合要求得刚度与稳定性。
（4） 认真处理好脚手架地基(特别就是回填土层)确保地基势持力层有足够得承载能力。
（5） 严格按照规定得尺寸进行搭设,控制立杆,大小横杆与连墙杆,剪刀撑等得搭设偏差与垂直度,水平度。
（6） 脚手板要铺平稳,接头处应固定在架上,不得有探头板。
（7） 搭设过程中要及时设置连墙杆、斜撑、剪刀撑与斜拉绳,防止脚手架倾覆或失稳。
（8） 对各种脚手架应按所规定得施工活荷载严加控制,不得超载。
（9） 脚手架搭设完成后必须进行分段验收,未经验收或检查不合格得脚手架严禁使用。
（10） 应经常检查脚手架得使用情况(特别就是立杆、连墙杆、斜撑等),发现不符合构造要求之处要及时整改或暂停使用。
4、2脚手架安全保证措施
1项目安全组织机构图
以项目经理为首,由施工负责人、安全负责人、技术负责人、安全员及班组兼职安全员等各方面得管理人员组成安全保证体系。
安全组织机构详见下图。
项目经理
鲜红生

技术负责人
罗斌

安全负责人
柯昌生
施工负责人
肖志强

安
全
员
:
柯
昌
生
安
全
员
:
柯
昌
生
安
全
员
:
柯
昌
生
安
全
员
:
柯
昌
生
安
全
员
:
柯
昌
生
安
全
员
:
柯
昌
生

机
电
班

砼

班

木
工
组

钢
筋
班

装
饰
班

架
子
班
具体操作人
各班组长

2严格控制使用荷载,均布活载不得超过2KN/m2(双排脚手架)与1、5KN/m2(卸料平台)。双排架在装修施工时同时使用仅限于二层。
3脚手架外侧边缘与外电架空线中得边线之间必须保持6m得安全操作距离,否则应采取防护措施,如增设屏障,防护架或迁移外电线路。
4防雷措施
a、避雷针设在房屋四角得脚手架立杆上,高度不小于1m,并与所有得最上层得大横杆全部接通,形成避雷网络。避雷针用直径25～32mm,壁厚不小于3mm得镀锌钢管或直径不小于12mm得镀锌钢管或直径12mm得镀锌钢筋制作。
b、接地板可利用在施工得工程垂直接地板,按脚手架得长度不超过50设置一个,埋入地面下不小于50cm、
c、按地线采用Φ8得圆钢或4mm厚得扁钢作,与接地板连接应焊接,焊缝长度不大于6D或扁钢宽度得2倍。
d、接地装置完成后应测定电阻就是否符合要求。接地板位置应设在无人之处,并与其它金属物或电缆之间保持不小于3m得距离。
5在施工期间遇有雷雨时,脚手架上得人员应立即离开。
6在操作层得外侧面应设栏板,并设高度为1、2m得安全栏杆,下设栏脚板20cm高。
7脚手架搭设时,操作人员必须穿防滑鞋,戴好安全帽,系好安全带。
8搭设脚手架人员应持证上岗,定期体检身体不适者不得上高空,严禁酒后操作。
9不得在模板支架、砼输送管、缆风绳等固定在脚手架上,严禁悬挂起重设备与布置电线在架上。卸料平台应与脚手架脱离搭设。
10当有六级以上大风与雾,雨天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。
11在脚手架使用期间,严禁拆除主节点处得纵横向水平杆,纵横向扫地杆与连墙杆。
12不得在脚手架基础及其邻近处进行挖掘作业,否则应采取安全措施,并报主管部门批准。
13脚手架外侧应满挂2000目密目安全网全封闭,在操作层及每隔6步设垂直及水平防护网。
14在脚手架上进行电气焊作业时,必须有动火申请、有防火措施与专人瞧守。
15搭拆脚手架时,地面应设围栏与警戒标志,并派专人瞧守,严禁非操作人员入内。
16脚手架检查与验收应符合下列要求
a、基础完工后及脚手架搭设前;
b、作业层上施加荷载之前;
c、每搭设完一段高度后;
d、达到设计搭设高度后;
e、遇有六级大风与大雨后;
17脚手架在使用期间,应定期检查下列项目:
a、杆件得设置与连接,连墙杆、支撑等得构造就是否符合要求。
b、地基就是否积水,底座就是否松动,立杆就是否松动,立杆就是否悬空。
c、扣件螺栓就是否松动,就是否超载。
d、扣件螺栓就是否松动,就是否超载。
e、安全防护措施就是否符合要求。
f、立杆得垂直度(允许最大偏差为正负100)脚手架底座沉降(允许最大偏差为-10)。
9、1、18脚手架搭设前应进行技术、安全交底。
9、1、19未尽事宜应严格按《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)与《建筑施工扣件或钢管脚手架安全技术规范》
(JG130－2001)等有关标准、规范与规程执行。