【導(dǎo)讀】北京舞蹈學(xué)院新建學(xué)生宿舍綜合樓項目。1#學(xué)生集體宿舍樓等4項。懸挑腳手架安全專項施工方案。南通啟益建設(shè)集團有限公司。二〇一六年四月十日

　　

【正文】 的設(shè)計計算滿足要求！ 腳手架立桿荷載計算 作用于腳手架的荷載包括靜荷載、活荷載和風(fēng)荷載。 H 根據(jù)鋼絲繩卸荷點的位置，把腳手架分成以下 2段；各段腳手架搭設(shè)高度 H 為： 第 1段：高度 米，腳手架高度 [H]= 米； 第 2段：高度 米，腳手架高度 [H]= 米； 各段靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算過程完全相同，我們僅給出第 1 段靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計 算過程，最后給出各段的最終計算結(jié)果。 31 (1)結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG1k 采用 Φ48 鋼管。 外立桿： NG1k= gk H= = kN； 內(nèi)立桿： NG1k= gk H= = kN； (2)構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k 1)腳手板的自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k1 采用木腳手板，自重標(biāo)準(zhǔn)值 gk1=，鋪設(shè)層數(shù) n1=2 層。 外立桿： NG2k1= n1 lb la gk1 = 2 = kN； 內(nèi) 立桿： NG2k1= n1（ lb+a1） la gk1 = 2（ +0） = kN； 2)防護欄桿及扣件的自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k3 采用 Φ48 鋼管，自重標(biāo)準(zhǔn)值 gk3=。 外立桿： NG2k3= n3（ la gk3+） = 4（ +） = kN； 3)圍護材料的自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k4 采用 2300 目 /100cm2， A0= 密目安全網(wǎng)全封閉，自重標(biāo)準(zhǔn)值 gk4=。 外立桿： NG2k4= la [H] gk4 = = kN； 4)附加橫桿及扣件的自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k5 搭接在大橫桿上的小橫桿根數(shù) n4=1 根，鋪設(shè)層數(shù) n5=2 層，采用 Φ48 鋼管，自重標(biāo)準(zhǔn)值 gk6=。 外立桿： NG2k5= n5 n4（ lb gk6+） = 2 1（ +） = kN； 內(nèi)立桿： NG2k5= n5 n4 [（ lb+a1） gk6+] = 2 1 [（ +0） +]= kN； 5）構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值 NG2k合計 外立桿： NG2k=+++= kN； 內(nèi)立桿： NG2k=+= kN； 各段靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算過程完全相同，上面我們給出了第 1 段靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算過程，最后給出各段的最終計算結(jié)果如下： 32 第 1段：高度 米，外立桿： NG1k=， NG2k=； 內(nèi)立桿： NG1k=， NG2k=； 第 2段：高度 米，外立桿： NG1k=， NG2k=； 內(nèi)立桿： NG1k=， NG2k=； 活荷載按照 2個裝修作業(yè)層（荷載為 2 kN/m2）計算，活荷載合計值∑ Qk=4 kN/m2。 外立桿：∑ NQk= lb la∑ Qk = 4= kN； 內(nèi)立桿：∑ NQk =（ lb+a1） la∑ Qk =（ +0） 4= kN； Wk=μzμsω0 其中 ω0 基本風(fēng)壓 (kN/m2)，按照荷載規(guī)范規(guī)定采用： ω0 = kN/m2； μs 風(fēng)荷載體型系數(shù)： μs=? = =； ?為擋風(fēng)系數(shù)，考慮了腳手架和圍護材料的共同作用，計算過程復(fù)雜因篇幅有限計算過程從略。 μz 風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，按照荷載規(guī) 范的規(guī)定采用： 第 1段：高度 米，腳手架底部μ z=，腳手架頂部μ z=； 第 2段：高度 米，腳手架底部μ z=，腳手架頂部μ z=； 經(jīng)計算得到，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 : 第 1段：高度 米，腳手架底部 Wk=，腳手架頂部 Wk=； 第 2段：高度 米，腳手架底部 Wk=，腳手架頂部 Wk=； 立桿穩(wěn)定性計算 (一 )基本數(shù)據(jù)計算 依據(jù)《扣件式規(guī)范》第 條： 長細(xì)比λ = l0/i = kμh/i=μh/i（ k取為 1） 查《扣件式規(guī)范》表 得： μ = ； 立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑： i = cm； λ = 100/= 33 立桿實際長細(xì)比計算值λ = 小于容許長細(xì)比 210，滿足要求！ φ 長細(xì)比λ = l0/i = kμh/i= 100/=； 穩(wěn) 定系數(shù) φ查《扣件式規(guī)范》附錄 表得到： φ= ； Mw Mw = 經(jīng)計算得到，各段彎矩 Mw為： 第 1段：高度 米，腳手架底部 Mw= m； 第 2段：高度 米，腳手架底部 Mw= m； (二 )外立桿穩(wěn)定性計算 采用鋼絲繩卸荷的腳手架并不是在卸荷點處斷開的，所以，上段的荷載總有一部分是會傳到下段的。我們按照上段傳給下段 30%恒荷載計算。 ,外立桿的 穩(wěn)定性計算 立桿的軸心壓力設(shè)計值 N =（ NG1k+NG2k）＋ ∑ NQk 經(jīng)計算得到，各段 N值為： 第 1 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） + + 30%=； 第 2 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） + =； 抗壓應(yīng)力計算值 σ = N/(φA) + MW/W ≤ [f] 經(jīng)計算得到，各段 σ值為： 第 1 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 第 2 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 組合風(fēng)荷載時，第 1段 (高度 )外立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ =小于抗壓強度設(shè)計值 [f]=，滿足要求！ 組合風(fēng)荷載時，第 2段 (高度 米 )外立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ=[f]=，滿足要求！ 合風(fēng)荷載時 ,外立桿的穩(wěn)定性計算 34 立桿的軸心壓力設(shè)計值 N =（ NG1k+NG2k） +∑ NQk 經(jīng)計算得到，各段 N值為： 第 1 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） + + 30%=； 第 2 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） +=； 抗壓應(yīng)力計算值 σ = N/(φA)≤ [f] 經(jīng)計算得到，各段 σ值為： 第 1 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 第 2 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 不組合風(fēng)荷載時，第 1段 (高度 米 )外立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ=[f]=，滿足要求！ 不組合風(fēng)荷載時，第 2段 (高度 米 )外立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ=[f]=，滿足要求！ (三 )內(nèi)立桿穩(wěn)定性計算 全封閉雙排腳手架僅考慮外立桿承受風(fēng)荷載的作用，內(nèi)立桿不考慮風(fēng)荷載作用。 采用鋼絲繩卸荷的腳手架并不是在卸荷點處斷開的，所以，上段的荷載總有一部分是會傳到下段的。我們按照上段傳給下段 30%恒荷載計算。 立桿的軸心壓力設(shè)計值 N =（ NG1k+NG2k） +∑ NQk 經(jīng)計算得到，各段 N值為： 第 1 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） + + 30%=； 第 2 段：高度 米，腳手架底部 N=（ +） +=； 抗壓應(yīng)力計算值 σ = N/(φA)≤ [f] 經(jīng)計算得到，各段 σ值為： 第 1 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 第 2 段：高度 米，抗壓應(yīng)力計算值σ =； 35 第 1段 (高度 )內(nèi)立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ =設(shè)計值 [f]=，滿足要求！ 第 2段 (高度 米 )內(nèi)立桿實際抗壓應(yīng)力計算值σ =度設(shè)計值 [f]=，滿足要求！ 鋼絲繩卸荷計算 在腳手架全高范圍內(nèi)卸荷 1次；吊點選擇在立桿、小橫桿、大橫桿的交點位置；以卸荷吊點分段計算。 第 1次卸荷點高度為 米，鋼絲繩上下吊點的豎向距離 ls 為 米，吊點水平距離 倍于立桿縱距； 各卸荷點鋼絲繩卸荷計算方法是相同的，下面我們僅給出第一次卸荷的計算過程，其他的卸荷點直接給出計算結(jié)果。 卸荷點處立桿軸向力計算： P1 =kx N1 n= 1= kN P2 =kx N2 n= 1= kN 經(jīng)過計算得到 a1=arctg[5/(+)]= 度 a2=arctg[5/]= 度 各吊點位置處內(nèi)力計算為 (kN)： 36 T1 = P1/sina1 = T2 = P2/sina2 = G1 = P1/tana1 = G2 = P2/tana2 = 其中 T鋼絲繩軸向拉力， G鋼絲繩水平分力。 卸荷鋼絲繩的最大軸向拉力為 [Fg]= T1 = kN。 鋼絲繩的容許拉力按照下式計算： [Fg] =α Fg/K 其中 [Fg] 鋼絲繩的容許拉力 (kN)； Fg 鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和 (kN)， 計算中可以近似計算 Fg=， d為鋼絲繩直徑 (mm)； α 鋼絲繩之間 的荷載不均勻系數(shù)； K 鋼絲繩使用安全系數(shù)。 計算中 [Fg]取 ， α=， K=6，得到： 選擇卸荷鋼絲繩的最小直徑為： d =(2 6/) = mm。 吊環(huán)強度計算公式為： σ = N / A ≤ [f] 其中 [f] 為拉環(huán)鋼筋抗拉強度，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 每個拉環(huán)按 2 個截面計算的吊環(huán)應(yīng)力不應(yīng)大于 50N/mm2； N 吊環(huán)上承受的荷載等于 [Fg]； A 吊環(huán)截面積，每個吊環(huán)按照兩個截面計算 ,A=； 選擇吊環(huán)的最小直徑要為： d =（ 2 [Fg]/[f]/π） =（ 2 103/50/） = mm。 實際吊環(huán)選用直徑 D=12mm 的 HPB235 的鋼筋制作即可。 卸荷鋼絲繩最小直徑為 (鋼絲繩型號： 6 19)，必須拉緊至 kN，吊環(huán)直徑為 12mm。 37 連墻件的穩(wěn)定性計算 風(fēng)荷載產(chǎn)生的連墻件軸向力設(shè)計值 (kN)，按照下式計算： Nlw = Wk Aw = kN； 每個連墻件的覆蓋面積內(nèi)腳手架外側(cè)的迎風(fēng)面積 Aw = m2； 連墻件的軸向力設(shè)計值 Nl = Nlw + N0= kN； 連墻件承載力設(shè)計值按下式計算： Nf = φA[f] 其中 φ 軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)； 由長細(xì)比 l/i = 700/ 的結(jié)果查表得到 φ=； A = cm2； [f]=205 N/mm2； 連墻件軸向承載力設(shè)計值為 Nf = 102 205 103 = kN； Nl= Nf=，連墻件的設(shè)計計算滿足要求！ 連墻件采用雙扣件與墻體連接。 由以上計算得到 Nl= ≤雙扣件的抗滑力 ，滿足要求！ 懸挑梁受力計算 懸挑腳手架按照帶懸臂的單跨梁計算 懸出端 C 受腳手架荷載 N的作用，里端 B為與樓板的錨固點， A為墻支點。 38 懸臂單跨梁計算簡圖 支座反力計算公式 支座彎矩計算公式 C 點 最大撓度計算公式 其中 k = m/l,kl = ml/l,k2 = m2/l。 本方案算例中， m = m， l = 2 m， m1 = ， m2 = m； k=k1=k2=懸挑梁的截面慣性矩 I = 1130 cm4，截面抵抗矩 W = 141 cm3，截面積 A = cm2，線密度 G = kg/m。 外立桿軸向力設(shè)計值 N1= kN； 內(nèi)立桿軸向力設(shè)計值 N2= kN； 懸挑梁自重荷載 q= 103=把以上數(shù)據(jù)代入公式，經(jīng)過計算得到： 支座反力 RA = kN 支座反力 RB = kN 最大彎矩 MA = kN m 39 最大應(yīng)力 σ = /( 141000 )= N/mm2 懸挑梁的最大應(yīng)力計算值 σ= N/mm2 小于抗壓強度設(shè)計值 205N/mm2，滿足要求 ! 最大撓度 νmax= mm 按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 》 (GB500172020)附錄 A結(jié)構(gòu)變形規(guī)定，受彎構(gòu)件的跨度對懸臂梁為懸伸長度的兩倍，即 2200 mm。 懸挑梁的最大撓度 小于最大容許撓度 2200/250mm，滿足要求 ! 懸挑梁穩(wěn)定性計算 懸挑梁采用 16 號工字鋼 ,計算公式如下： σ = M/φbWx ≤ [f] 其中 φb 均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，查表《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB500172020)附錄 B 得到： φb= 由于 φb大于 ，依《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB500172020) 附表 B，按照下面公式調(diào)整： 得到 φb39。=。 經(jīng)過計算得到最大應(yīng)力 σ = 106 /( 141000 )= N/mm2； 懸挑梁的穩(wěn)定性計算 σ =[f]=215N/mm2，滿足要求 ! 拉繩的受力計算 鋼繩做安全儲備，按照承受全部荷載計算，通過軟件電算程序計算得到鋼繩的支點從左至右支座反力分別為： R1=。 水平懸挑梁的軸力 RAH和拉鋼繩的軸力 RUi按照下面計算 RAH = ΣRUicosθi 其中 RUicosθi為鋼繩的拉力對水平桿產(chǎn)生的軸壓力。