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繁茂大厦悬挑脚手架及卸料平台专项施工方案

繁茂大厦悬挑脚手架及卸料平台

株洲繁茂大厦项目位于天元区长江北路庐山路东侧，繁茂大厦地下一层为设备用房及地下停车库，地上一层为为办公与住宅入口门厅,二至六层为办公单元, 七层为结构转换层,八至二十三层为住宅。建筑高度为：。总建筑面积为，其中地下部分面积:,地上部分面积为。

(二)、脚手架工程设计及搭设参数

本工程七层以下采用全封闭双排外落地脚手架框剪结构教学楼及附属工程高支模施工方案.doc，八～十三层、十四层～十八层、十九层以上采用全封闭悬挑双排外脚手架，计划在八层、十四层、十九层楼面设槽钢悬挑并钢丝绳斜拉结构。

脚手架钢管选用φ48×3.5；外挑槽钢采用[，长度约为；固定槽钢在楼面上用1φ14和1φ20的圆钢，距外墙边设置1φ14的钢筋套环，距外墙边设置1φ20的钢筋套环。立杆纵向间距为，内立杆距外墙0.65～0，外立杆距外墙面为1.65～1，大横杆间距为，小横杆长度为。脚手架与建筑物的连墙拉结在两步三跨内采用拉撑结合的方式（拉筋用1φ10的钢筋，顶撑用φ48×3.5 钢管），或者采用φ48×3.5 钢管固定在预埋件上。

（三）、悬挑架及卸料平台的荷载取值及水平悬挑梁设计

双排脚手架搭设高度为 ，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：立杆的纵距为 ，立杆的横距为，立杆的步距为；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；

采用的钢管类型为 Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距 ，水平间距，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

施工均布荷载(kN/m2):2.000；脚手架用途:装修脚手架；

同时施工层数:2 层；

本工程地处湖南长沙市，基本风压0.35 kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs 为0.214；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1233；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；

安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:4 层；

脚手板类别:竹串片脚手板；栏杆挡板类别:竹串片脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度，建筑物内锚固段长度 。

锚固压点压环钢筋直径(mm):20.00；

楼板混凝土标号:C40；

钢丝绳安全系数为:7.000；

钢丝绳与墙距离为(m):3.000；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物 。

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；

脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×1.45/3=0.169 kN/m ；

活荷载标准值: Q=2×1.45/3=0.967 kN/m；

荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.169+1.4×0.967 = 1.602 kN/m；

小横杆计算简图

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

Mqmax = ql2/8

最大弯矩 Mqmax =1.602×0.92/8 = 0.162 kN·m；

最大应力计算值 σ = Mqmax/W =31.938 N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力 σ =31.938 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.038+0.169+0.967 = 1.174 kN/m ；

νqmax = 5ql4/384EI

最大挠度 ν = 5.0×1.174×9004/(384×2.06×105×121900)=；

小横杆的最大挠度 小于 小横杆的最大容许挠度 900 / 150=6 与，满足要求！

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

小横杆的自重标准值: P1= 0.038×0.9=0.035 kN；

脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×0.9×1.45/3=0.152 kN；

活荷载标准值: Q= 2×0.9×1.45/3=0.87 kN；

荷载的设计值: P=(1.2×0.035+1.2×0.152+1.4×0.87)/2=0.721 kN；

大横杆计算简图

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

Mmax = 0.08ql2

均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.45×1.45=0.006 kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax = 0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.721×1.45= 0.279 kN·m；

M = M1max + M2max = 0.006+0.279=0.286 kN·m

最大应力计算值 σ = 0.286×106/5080=56.226 N/mm2；

大横杆的最大应力计算值 σ = 56.226 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm；

均布荷载最大挠度计算公式如下:

νmax = 0.677ql4/100EI

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

νmax= 0.677×0.038×14504 /(100×2.06×105×121900) = ；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

νpmax = 1.883Pl3/100EI

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载 P=（0.035+0.152+0.87）/2=0.528kN

ν= 1.883×0.528×14503/ ( 100 ×2.06×105×121900) = ；

最大挠度和：ν= νmax + νpmax = 0.046+1.208=；

大横杆的最大挠度 小于 大横杆的最大容许挠度 1450 / 150=9.7与，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》):

R ≤ Rc

小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×0.9×2/2=0.035 kN；

大横杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.45=0.056 kN；

脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.9×1.45/2=0.228 kN；

活荷载标准值: Q = 2×0.9×1.45 /2 = 1.305 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.035+0.056+0.228)+1.4×1.305=2.209 kN；

R < 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载的计算:

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：

(1)每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1233kN/m

NG1 = [0.1233+(0.90×2/2)×0.038/1.80]×18.00 = 2.565kN；

(2)脚手板的自重标准值；采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2= 0.35×4×1.45×(0.9+0.6)/2 = 1.573 kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹串片脚手板挡板，标准值为0.14kN/m

NG3 = 0.14×4×1.45/2 = 0.406 kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2

NG4 = 0.005×1.45×18 = 0.13 kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 4.675 kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值

NQ = 2×0.9×1.45×2/2 = 2.61 kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×4.675+ 0.85×1.4×2.61= 8.716 kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×4.675+1.4×2.61=9.264kN；

六、立杆的稳定性计算:

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk = 0.7 ×0.35×0.74×0.214 = 0.039 kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为:

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.039×1.45×1.82/10 = 0.022 kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA) + MW/W ≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N = 8.716 kN；

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA)≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N = N'= 9.264kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = ；

计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = ；

长细比: L0/i = 197 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：φ= 0.186

立杆净截面面积 ： A = 2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 3；

钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2；

σ = 8715.6/(0.186×489)+21690.599/5080 = 100.094 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 100.094 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

σ = 9263.7/(0.186×489)=101.85 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 101.85 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl = Nlw + N0

连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算μz＝0.92，μs＝0.214，ω0＝0.35，

Wk = 0.7μz·μs·ω0=0.7 ×0.92×0.214×0.35 = 0.048 kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = ；

风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：

Nlw = 1.4×Wk×Aw = 0.705 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 5.705 kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf = φ·A·[f]

由长细比 l/i = 650/15.8的结果查表得到 φ=0.882，l为内排架距离墙的长度；

A = 2；[f]=205 N/mm2；

Nl = 5.705 < Nf = 88.416,连墙件的设计计算满足要求！

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到 Nl = 5.705小于双扣件的抗滑力 12 kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

八、悬挑梁的受力计算:

悬挑脚手架的水平钢梁按照带悬臂的连续梁计算。

悬臂部分受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。

本方案中，脚手架排距为，内排脚手架距离墙体，支拉斜杆的支点距离墙体为 ，

水平支撑梁的截面惯性矩I = 4，截面抵抗矩W = 3，截面积A = 2。

受脚手架集中荷载 N=1.2×4.675 +1.4×2.61 = 9.264 kN；

水平钢梁自重荷载 q=1.2×18.51×0.0001×78.5 = 0.174 kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)

悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN·m)

悬挑脚手架支撑梁变形图(mm)

各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为：

R[1] = 11.526 kN；

R[2] = 8.276 kN；

最大弯矩 Mmax= 3.098 kN·m；

最大应力 σ =M/1.05W+N/A= 3.098×106 /( 1.05 ×80500 )+ 8.645×103 / 1851 = 41.326 N/mm2；

水平支撑梁的最大应力计算值 41.326 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215 N/mm2,满足要求！

九、悬挑梁的整体稳定性计算:

水平钢梁采用号槽钢,计算公式如下

σ = M/φbWx ≤ [f]

φb = (570tb/lh)×(235/fy)

经过计算得到最大应力φb = (570tb/lh)×(235/fy)=570 ×9.5×58× 235 /( 3400×140×235) = 0.66

经过计算得到最大应力 σ = 3.098×106 /( 0.64×80500 )= 59.895 N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算 σ = 59.895 小于 [f] = 215 N/mm2 ,满足要求!

水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

RAH = ΣRUicosθi

其中RUicosθi为钢绳的 拉力对水平杆产生的轴压力。

各支点的支撑力 RCi=RUisinθi

按照以上公式计算得到由左至右各钢绳拉力分别为：

RU1=13.154 kN；

十一、拉绳的强度计算:

钢丝拉绳(支杆)的内力计算：

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU均取最大值进行计算，为

RU=13.154 kN

选择6×19钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径。

[Fg] = aFg/K

得到：[Fg]=14.936KN>Ru＝13.154KN。

经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环强度计算

钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为

N=RU=13.154kN

钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环的强度计算公式为

σ = N/A ≤ [f]

其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

所需要的钢丝拉绳(斜拉杆)的拉环最小直径 D=(13154×4/(3.142×50×2)) 1/2 =；

实际拉环选用直径D= 的HPB235的钢筋制作即可。

十二、锚固段与楼板连接的计算:

水平钢梁与楼板压点如果采用压环，拉环强度计算如下：

水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=0.631 kN；

压环钢筋的设计直径D=；

水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

σ = N/ ≤ [f]

其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；

A=πD2/4=3.142×202/4=2

σ=N/=630.591/314.159×2=1.004N/mm2；

水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧以上搭接长度。

拉环所受应力小于50N/mm2，满足要求！

十四～十八层及十九层以上悬挑架设计

双排脚手架搭设高度为 ，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.45m，立杆的横距为0.9m，立杆的步距为1.8 m；

内排架距离墙长度为0.80 m；

小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为 2 根；

采用的钢管类型为 Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；

连墙件布置取两步两跨，竖向间距 3.6 m，水平间距2.9 m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

施工均布荷载(kN/m2):2.000；脚手架用途:装修脚手架；

同时施工层数:2 层；

本工程地处湖南长沙市，基本风压0.35 kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，计算立杆稳定性时取0.74，风荷载体型系数μs 为0.214；

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m):0.1233；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.350；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.140；

安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.005；脚手板铺设层数:3 层；

脚手板类别:竹串片脚手板；栏杆挡板类别:竹串片脚手板挡板；

悬挑水平钢梁采用14a号槽钢，其中建筑物外悬挑段长度1.85m，建筑物内锚固段长度 2 m。

锚固压点压环钢筋直径(mm):20.00；

楼板混凝土标号:C30；

钢丝绳安全系数为:7.000；

钢丝绳与墙距离为(m):3.000；

悬挑水平钢梁采用钢丝绳与建筑物拉结，最里面面钢丝绳距离建筑物 1.8 m。

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。

小横杆的自重标准值: P1= 0.038 kN/m ；

脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×1.45/3=0.169 kN/m ；

活荷载标准值: Q=2×1.45/3=0.967 kN/m；

荷载的计算值: q=1.2×0.038+1.2×0.169+1.4×0.967 = 1.602 kN/m；

小横杆计算简图

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩，

Mqmax = ql2/8

最大弯矩 Mqmax =1.602×0.92/8 = 0.162 kN·m；

最大应力计算值 σ = Mqmax/W =31.938 N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力 σ =31.938 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度

荷载标准值q=0.038+0.169+0.967 = 1.174 kN/m ；

νqmax = 5ql4/384EI

最大挠度 ν = 5.0×1.174×9004/(384×2.06×105×121900)=0.399 mm；

小横杆的最大挠度 0.399 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 900 / 150=6 与10 mm，满足要求！

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。

小横杆的自重标准值: P1= 0.038×0.9=0.035 kN；

脚手板的荷载标准值: P2= 0.35×0.9×1.45/3=0.152 kN；

活荷载标准值: Q= 2×0.9×1.45/3=0.87 kN；

荷载的设计值: P=(1.2×0.035+1.2×0.152+1.4×0.87)/2=0.721 kN；

大横杆计算简图

最大弯矩考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的弯矩和。

Mmax = 0.08ql2

均布荷载最大弯矩计算:M1max=0.08×0.038×1.45×1.45=0.006 kN·m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax = 0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.721×1.45= 0.279 kN·m；

M = M1max + M2max = 0.006+0.279=0.286 kN·m

最大应力计算值 σ = 0.286×106/5080=56.226 N/mm2；

大横杆的最大应力计算值 σ = 56.226 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2，满足要求！

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与小横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和,单位:mm；

均布荷载最大挠度计算公式如下:

νmax = 0.677ql4/100EI

大横杆自重均布荷载引起的最大挠度：

νmax= 0.677×0.038×14504 /(100×2.06×105×121900) = 0.046 mm；

集中荷载最大挠度计算公式如下:

νpmax = 1.883Pl3/100EI

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度：

小横杆传递荷载 P=（0.035+0.152+0.87）/2=0.528kN

ν= 1.883×0.528×14503/ ( 100 ×2.06×105×121900) = 1.208 mm；

最大挠度和：ν= νmax + νpmax = 0.046+1.208=1.254 mm；

大横杆的最大挠度 1.254 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1450 / 150=9.7与10 mm，满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5):

R ≤ Rc

小横杆的自重标准值: P1 = 0.038×0.9×2/2=0.035 kN；

大横杆的自重标准值: P2 = 0.038×1.45=0.056 kN；

脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.9×1.45/2=0.228 kN；

活荷载标准值: Q = 2×0.9×1.45 /2 = 1.305 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.035+0.056+0.228)+1.4×1.305=2.209 kN；

R < 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

五、脚手架立杆荷载的计算:

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：

(1)每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1233kN/m

NG1 = [0.1233+(0.90×2/2)×0.038/1.80]×15.00 = 2.138kN；

(2)脚手板的自重标准值；采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2

NG2= 0.35×3×1.45×(0.9+0.8)/2 = 1.294 kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹串片脚手板挡板，标准值为0.14kN/m

NG3 = 0.14×3×1.45/2 = 0.304 kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2

NG4 = 0.005×1.45×15 = 0.109 kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 3.845 kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值

NQ = 2×0.9×1.45×2/2 = 2.61 kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N = 1.2 NG+0.85×1.4NQ = 1.2×3.845+ 0.85×1.4×2.61= 7.72 kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.845+1.4×2.61=8.268kN；

六、立杆的稳定性计算:

风荷载标准值按照以下公式计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk = 0.7 ×0.35×0.74×0.214 = 0.039 kN/m2；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为:

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.039×1.45×1.82/10 = 0.022 kN·m；

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA) + MW/W ≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N = 7.720 kN；

TD／T 1045-2016标准下载不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

σ = N/(φA)≤ [f]

立杆的轴心压力设计值 ：N = N'= 8.268kN；

计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.118 m；

长细比: L0/i = 197 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：φ= 0.186

GB／T 14048.7-2016 低压开关设备和控制设备 第7-1部分：辅助器件 铜导体的接线端子排立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；