18层（落地+悬挑）脚手架方案

本工程地处湖北荆门，基本风压0.27kN/m2；

风荷载高度变化系数μz，计算连墙件强度时取0.92，风荷载体型系数μs 为0.214；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1248；

脚手板自重标准值(kN/m2):0.300；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.000； 安全设施与安全网(kN/m2):0.005；

脚手板类别:竹笆片脚手板；栏杆挡板类别:无； 每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.036； 脚手板铺设总层数:3；

5.地基参数

地基土类型:素填土；地基承载力标准值(kPa):120.00； 立杆基础底面面积(m2):0.20；地基承载力调整系数:1.00。

二、小横杆的计算

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。

1.均布荷载值计算

小横杆的自重标准值: P1= 0.036kN/m ；

脚手板的荷载标准值: P2= 0.3×1.5/3=0.15kN/m ； 活荷载标准值: Q=3×1.5/3=1.5kN/m；

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荷载的计算值: q=1.2×0.036+1.2×0.15+1.4×1.5=2.323kN/m；

小横杆计算简图

2.强度计算

最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩， 计算公式如下: Mqmax=ql2/8

最大弯矩 Mqmax =2.323×0.82/8=0.186kN·m； 最大应力计算值 σ=Mqmax/W =38.799N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力 σ =38.799N/mm2 小于 小横杆的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度计算

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=0.036+0.15+1.5=1.686kN/m ； νqmax=5ql4/384EI 最大挠度 ν=5.0×1.686×8004/(384×2.06×105×115000)=0.38 mm；

小横杆的最大挠度 0.38 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 800 / 150=5.333 与10 mm，满足要求！

三、大横杆的计算

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。

1.荷载值计算

小横杆的自重标准值: P1= 0.036×0.8=0.029kN； 脚手板的荷载标准值: P2= 0.3×0.8×1.5/3=0.12kN； 活荷载标准值: Q= 3×0.8×1.5/3=1.2kN；

荷载的设计值: P=(1.2×0.029+1.2×0.12+1.4×1.2)/2=0.929kN；

大横杆计算简图

2.强度验算

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=0.08×0.036×1.5×1.5=0.006kN·m； 集中荷载最大弯矩计算公式如下:

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Mpmax=0.267Pl

集中荷载最大弯矩计算:M2max=0.267×0.929×1.5= 0.372kN·m； M=M1max + M2max=0.006+0.372=0.379kN·m 最大应力计算值 σ=0.379×106/4790=79.044N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力计算值 σ=79.044N/mm2 小于 大横杆的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

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= 0.677×0.036×15004 /(100×2.06×105×115000)=0.052 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=(0.029+0.12+1.2)/2=0.674kN ν= 1.883×0.674×15003/ ( 100 ×2.06×105×115000)=1.809 mm； 最大挠度和：ν= νmax + νpmax=0.052+1.809=1.861 mm；

大横杆的最大挠度 1.861 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500 / 150=10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

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN；

R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 小横杆的自重标准值: P1=0.036×0.8×2/2=0.029kN； 大横杆的自重标准值: P2=0.036×1.5=0.054kN； 脚手板的自重标准值: P3=0.3×0.8×1.5/2=0.18kN； 活荷载标准值: Q=3×0.8×1.5 /2=1.8kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.029+0.054+0.18)+1.4×1.8=2.835kN； R < 8.00kN，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0.1248kN/m

NG1=[0.1248+(0.80×2/2)×0.036/1.80]×36.00=5.067kN； (2)脚手板的自重标准值；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3kN/m2 NG2= 0.3×3×1.5×(0.8+0.2)/2=0.709kN；

(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用无，标准值为0kN/m

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NG3=0×3×1.5/2=0kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005kN/m2 NG4=0.005×1.5×36=0.27kN； 经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=6.046kN；

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=3×0.8×1.5×2/2=3.6kN；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ= 1.2×6.046+ 1.4×3.6= 12.295kN；

六、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为： σ=N/(φA) ≤ [f]

立杆的轴向压力设计值 ：N=Nd=12.295kN； 计算立杆的截面回转半径 ：i=1.59 cm；

计算长度附加系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：k=1.155 ；当验算杆件长细比时，取1.0；

计算长度系数参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)表5.3.3得 ：μ=1.5 ；

计算长度 ,由公式 lo=k×μ×h 确定 ：l0=3.118 m； 长细比 Lo/i=196 ；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比 lo/i 的计算结果查表得到 ：φ= 0.188 ； 立杆净截面面积 ： A=4.57 cm2；

立杆净截面模量(抵抗矩) ：W=4.79 cm3； 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205N/mm2； σ=12295/(0.188×457)=143.107N/mm2；

立杆稳定性计算 σ=143.107N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

七、最大搭设高度的计算

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.3.6条不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算：

Hs=[φAf - (1.2NG2k + 1.4ΣNQk)]/1.2Gk

构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K(kN)计算公式为： NG2K=NG2+NG3+NG4=0.979kN； 活荷载标准值 ：NQ=3.6kN；

每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk=0.125kN/m；

Hs =[0.188×4.57×10-4×205×103-(1.2×0.979+1.4×3.6)]/(1.2×0.125)=76.11 m；

按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)5.3.6条脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米：

[H]=Hs /(1+0.001Hs)

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