1、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。我公司承建的广州广东商总大厦工程，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。1 搭设方式与主要参数外脚手架高34m，搭设方式为：架体钢管483.5，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
2、手板（荷载取值为0.35 kN/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）。2 下部10米荷载计算2.1立杆段的轴向力设计值NG1k由规范5.3.7式得Hs=H/(1-0.001H)=10/(1-0.00110)=10.1mNG1k=Hsgk=10.100.1337=1.35kN2.2 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0.35
3、(0.4+0.1)1.83=0.95kN 传至内立杆0.350.41.83=0.76kN栏杆、挡脚板：0.141.82+1(3.84101.8+13.2)/1000=0.59kN安全网： 0.011.810=0.18kN则有外立杆NG2k-1=0.95+0.59+0.18=1.72kN，内立杆NG2k-2=0.76kN2.3 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)1.822=3.60kN内立杆NQK-2=0.41.822=2.88kN2.4 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
4、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=0.74，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s=1.3=1.30.623=0.81；由规范式4.2.3得风荷标准值wk=0.7zsw0=0.70.740.810.5=0.21kN/m2；由规范式5.3.4得Mwk=wkah2=0.211.81.82/10=0.12kNm3 脚手架杆件验算3.1 横向水平杆的验算3.1.1 抗弯验算受力见右图：qk=(2+0.35)1.8/2=2.12kN/m，q=1.421.8/2+1.20.21.8/2=2.74kN/m产生的
5、弯矩Mmax=qb2/8=2.740.82/8=0.22kNm杆件的容许弯矩M容=W =5.08103205=1041400Nmm=1.041kNm0.22=Mmax横向水平杆抗弯强度满足要求。3.1.2 挠度的验算：由静力计算手册查得：=5 qkb4/(384EI)=52.128004/(3842.0610512.19104)=0.45mm由规范表5.1.8查得：容=b/150=800/150=5.33mm0.45mm=横向水平杆挠度满足要求。3.2 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=0.5qb(1+a/b)2=0.52.740.8(1+0.1/0.8)2=
6、1.39kN由横向水平杆传来集中力标准值：Fk=0.5qkb(1+a/b)2=0.52.120.8(1+0.1/0.8)2=1.07kN考虑施工活荷的最不利组合，有：3.2.1 抗弯验算： Mmax=0.213Fa=0.2131.391.8=0.53kNm杆件的容许弯矩:M容=W =5.08103205=1041400Nmm=1.041kNm 0.53=Mmax纵向水平杆抗弯强度满足要求。3.2.2 挠度的验算：=1.615Fk a3/(100EI)= 1.615107018003/(1002.0610912.19)=4.01mm由规范表5.1.8查得：容=a/150=1800/150=12m
7、m4.01mm=纵向水平杆挠度满足要求。3.3 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=2.31.39=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。3.4 立杆稳定验算3.4.1 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=1.5，有立杆计算长度0=h=1.1551.51.8=3.12m，i=15.8mm，则有=3120/15.8=197210，长细比满足要求并查得稳定系数=0.186。3.4.2 计算风荷设计值产生的立杆段弯矩Mw由规
8、范式5.3.4得：Mw=0.851.40.12=0.14kNm3.4.3 由前面计算得：NG1k=1.35kN3.4.4 由前面计算得：构配件自重标准值产生的轴向力NG2k-1=1.72kN3.4.5 由前面计算得：施工活荷载产生的轴向力NQK-1=3.6kN3.4.6 组合风荷时，计算外立杆的轴向力设计值N由规范式5.3.2-2有：Nw=1.2(NG1k +NG2k-1)+0.851.4NQK-1=1.2(1.35+1.72)+1.193.6=7.97kN3.4.7 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)+1.4NQK-1=1
9、.2(1.35+1.72)+1.43.6=8.72kN3.4.8 立杆稳定验算：由规范式5.3.1-2有：Nw Mw 7.97103 0.14106= + = + A W 0.186489 5.08103=87.63+27.56=115.19N/mm2 =205 N/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。3.5 连墙件验算3.5.1 扣件抗滑验算：34m标高处风压高度变化系数z=1.05，由规范表4.2.4的规定有：脚手架风荷载体型系数s=1.3=1.30.623=0.81；由规范式4.2.3得：风荷标准值wk=0.7zsw0
10、=0.71.050.810.5=0.30kN/m2；由规范式5.4.1得：连墙件的轴向力设计值：NL= NLw+5=1.4wkAw+5=1.40. 3021.831.8+5=13.16kN 2Rc=16 kN（连墙杆于内外立杆各增设一扣件），满足要求。3.5.2 连墙件稳定验算：按最不利考虑0=b+a=0.8+0.2=1.0m=1000mm，则有长细比=1000/15.8=63.313.16kN连墙件稳定满足要求。4 水平悬挑梁设计4.1 垂直荷载组合4.1.1 外立杆N1=1.2(1.35+1.72)+1.43.6=8.72kN4.1.2 内立杆N2=1.2(1.35+0.76)+1.42.
11、88=6.56kN4.2 水平悬挑梁验算4.2.1 水平悬挑梁弯曲应力计算M= N1 1.0+N20.2=8.721.0+6.560.2+0.11.12/2=10.09kNm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1=21.0=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/1h235/ fy=1.1220.6，查附表3-2有b=0.793，则悬挑梁弯曲应力为=10.09106/(0.79380.5103)=157.9N/mm2=205N/mm24.2.2 挠度= N13
12、/(3EI) + N2a3(3-a)/(6EI)=872010003/(32.06109563.7)+65602002(31000-200)/(62.06109563.7)=2.50+0.11=2.6159.4mm2选用14级钢筋满足要求。4.2.4 总结：当挑梁选用14a槽钢时，其弯曲应力和挠度均满足要求。5 卸荷计算5.1 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=31.8=5.4m。5.2 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，
13、或用螺栓固定在墙面预埋件上，承受斜拉引起的水平力。5.3 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况：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：120.13372=3.21kN脚手板： 0.35(0.8+0.1)1.84=2.27kN栏杆、挡脚板：0.141.82+2(3.84101.8+13.2)/1000=0.67kN安全网： 0.011.812=0.22kN活荷载： (0.8+0.1)1.822=6.48NN=1.2(3.21+2.27+0.67+0.12)+1.46.48=16.6
14、0kN5.4 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=Kx3N/2=1.51.516.60=37.35kN计算简图见下图：TAO= P1(52+1.02)1/2/5=1.02P1=38.10kNTAB= -P11.0/5= -0.2 P1= -7.47kNTBO= P1(52+0.22)1/2/5=1.00P1=37.35kN TBC= -(P10.2/5+ TAB)= -1.49-7.47= -8.96kN5.5 验算钢丝绳抗拉强度PgK Px /=838.10/0.85=358.59kN采用619，绳芯1钢丝绳，选26钢丝绳
15、，Pg =362kN358.59kN（钢丝强度极限为1400N/ mm2）。所以26钢丝绳满足要求。5.6 选择与钢丝绳配套使用的卡环由已选26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。5.7 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 /（250）=38100/100=381mm2选25级钢筋，则Ag=491mm2381mm2选用25级钢筋满足要求。5.8 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
16、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=4.67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。6 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3.67.8m2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+250+200=600mmbcy=4000-
17、250+250+200=4050mm荷载的有效分布宽度b=24050/3+0.733000=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=2845mm。y=4m，x=3m，y/x=1.3；ay=4m，ax=0.3m，ay/x=1.3，ax/x=0.1q=12.116/(4.30.32)=28.16kN/m2Mx=0.107528.160.34=3.63kNm，My=0.041028.160.34=1.39kNm，则有板上的等效均布荷载qe=8Mx/(b2)=83.63/(2.84532)=1.13kN/m2结构设计中考虑二层结构板活荷为2.0kN/m2，现八层以下脚手架立杆竖向荷载换算成板上等效均布荷载为1.132.0kN/m2，故在施工阶段二层结构板可以承受八层以下脚手架荷载。7 结语脚手架在施工主体和外墙装饰阶段，有着举足轻重的作用，由于脚手架支设于结构上，在结构上产生一定的附加荷载，经过计算做到万无一失，把风险降到零。
