高边坡脚手架计算书
高边坡脚手架计算书
一、参考规范
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011
《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002
《碳素结构钢》GB/T 700-2006
《直缝电焊钢管》GB/T 12793-1992
《钢管脚手架扣件》GB 15831-2006
二、设计参数：
1、按照设计坡比1:0.5进行脚手架设计。
2、脚手板采用竹串片脚手板，其自重标准值为0.35KN/m2（见JGJ130规范表4.2.1-1）。
3、钢管尺寸均为φ48×3.5mm，其质量符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700中）Q235-A级钢的规定（Q235钢抗拉、抗压、抗弯强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=2.06×
105N/mm2）。
计算参数
⑴、脚手架参数：双排脚手架搭设高度为24.3 m，立杆采用单立杆；采用的钢管类型为Φ48×3.5为增加安全系数，计算时重量按Φ48×3.5取值，力学参数按Φ48×3.0计算。因局部位置为三排立杆，在计算立杆强度及稳定性时按最大荷载发生位置取中间立杆计算。②、搭设几何尺寸：立杆的横距为0.9m，立杆的纵距按建筑物
尺寸有1.5m和1.6米，取大值1.6米计算。大小横杆的步距为1.8 m；每步距中部外侧设一根大横杆作为防护栏杆；内排架距离墙0.45m；小横杆上不搭大横杆；小横杆每边伸出立杆尺寸按0.15米计算。③、横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为1.00；④、与结构的连接点，因为是改造工程，为尽量保护原有建筑主体，采用两步三跨，连接点采用钢管形成抱箍连接在原有框架柱上，竖向间距3.6 m，水平间距4.8 m，采用扣件连接，对没有柱子的部位采用楼板和铜管打孔连接。
2.活荷载参数
施工均布活荷载标准值:2.000 kN/m2；脚手架用途装修脚手架；
同时施工层数按2层计算；
3.风荷载参数
本工程地处牡丹江分局，按《建筑结构荷载规范》取值，基本风压0.27 kN/m2；风压高度变化系数μz，按C类地区（有密集建筑群市区），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 按密目安全网封闭，背靠开洞墙面，计算取值为1.236；（按Us＝1.3φ，其中φ＝1.2An/Aw,其中An为密目安全网挡风面积，Aw为迎风面积，密目网按2000目计算）
4.静荷载参数
每米立杆承受的结构自重标准值，按《技术规范》插值法计算:0.1278(kN/m)，因技术规范中计算简图中无步距中间栏杆，实际
搭设计算时采用三排立杆的中间立杆，修正计算实际每米立杆荷载为：
立杆1米，小横杆0.9/1.8=0.5米，大横杆1.6/1.8=0.89米，每个主结点直角扣件2个，剪刀撑的旋转扣件按技术规范简图计
25/30=0.83个，立杆接头扣件按每6.5米一个1/6.5=0.15个，钢管壁厚按3.5mm计38.4N每米。每米立杆的结构自重为：
（1+0.5+0.89）×38.4+13.2×2+0.83×14.6+18.4×0.15=133.05N 验算时取大值按每0.1331(kN/m)计算
脚手板自重标准值按木脚手板 (kN/m2):0.35；栏杆挡脚板自重标准值 (kN/m):0.150；
安全设施与安全网 (kN/m2):0.005；
脚手板铺设总层数:3层；
5.地基参数
本工程按实际情况，脚手架搭设位置为已施工好的砼地坪，并且立杆下脚采用木板垫板，现场观察受力条件很好。
6、大横杆计算: 按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。
（1）.均布荷载值计算
大横杆的自重标准值:P1=0.0384 kN/m ；
脚手板的自重标准值:P2=0.35×0.9=0.315kN/m ；
活荷载标准值: Q=2×0.9=1.8 kN/m；
静荷载的设计值: q1=1.2×0.0384+1.2×0.315=0.424 kN/m；
活荷载的设计值: q2=1.4×1.8=2.52 kN/m；
图1 大横杆设计荷载组合简图 (跨中最大弯矩和跨中最大挠度) 图2大横杆设计荷载组合简图 (支座最大弯矩)
（2）.强度验算
跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。
跨中最大弯距计算公式如下:
M1max = 0.08q1l2 + 0.10q2l2
跨中最大弯距为M1max=0.08×0.424×1.62+0.10×2.52×1.62 =0.732 kN·m；
支座最大弯距计算公式如下:
M2max = -0.10q1l2 - 0.117q2l2
支座最大弯距为M2max= -0.10×0.424×1.62-0.117×2.52×1.62 =-0.863kN·m；
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ =Max(0.732×106,0.863×106)/4490=192.2 N/mm2；
大横杆的最大弯曲应力为
σ= 192 N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205 N/mm2，满足要求！
（3）.挠度验算: 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。
计算公式如下：
νmax = (0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI 其中：静荷载标准值:
q1= P1+P2=0.0384+0.315=0.353 kN/m；
活荷载标准值: q2= Q =1.8 kN/m；
最大挠度计算值为：
ν
=0.677×0.353×16004/(100×2.06×105×107800)+0.990×1.8×16004/(100×2.06×105×107800) = 6.012mm；
大横杆的最大挠度6.012mm 小于大横杆的最大容许挠度
MIN(1600/150 mm,10 mm)，满足要求！
6、小横杆的计算: 按本方案小横杆支撑于立杆上，小横杆中部不支撑大横杆，在同样的计算条件下，小横杆的跨度只有大横杆的一半，大横杆强度值及变形值能满足要求，小横杆强度及变形值同样能满足要求，不再进行强度及变形验算。
7、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): Rc
其中
Rc --扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；
R --纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；
大横杆的自重标准值: P1 = 0.033×1.6=0.0528 kN；
小横杆的自重标准值: P2 = 0.033×0.9=0.0297 kN；
脚手板的自重标准值: P3 = 0.3×0.9×1.6=0.432 kN；
活荷载标准值: Q = 2×0.9×1.6 = 2.88 kN；
荷载的设计值: R=1.2× (0.0528+0.0297+0.432)+1.4×2.88=4.65 kN；
R < 8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!
8、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。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0.1331kN/m
NG1 = 0.1331×24.30 = 3.234kN；
(2)脚手板的自重标准值；采用木板，标准值为0.35kN/m2
NG2= 0.35×1.6×0.9×2 = 1.008 kN；
(3)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2
NG3 = 0.005×1.6×24.3 = 0.194 kN；
经计算得到，静荷载标准值
NG = NG1+NG2+NG3 = 3.561 kN；
活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，因为取最在荷载的中排立杆计算，且同时施工两层活荷载标准值为：
NQ = 2×0.9×1.6×2 = 5.76 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 = 1.2×3.561+ 0.85×1.4×5.76= 11.128 kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为：
N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×3.561+1.4×5.76=12.337kN；
（1）、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
其中ω0 --基本风压 (kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：ω0 = 0.27 kN/m2；（在GB50009-2001中已将风荷载标准值调整为50年一遇，但是在脚手架的技术规范中，考虑到脚手架的使用周期很短，仍按30年重现期取值）μz --风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2001)的规定采用：μz= 0.74；（在结构计算中，风荷载在顶部最在，是在外脚手架计算中，在进行立杆的稳定性验算时，立杆的轴压力在底部最大，综合计算值最大，μz按地面以上5米，C类地区取值）
μs --风荷载体型系数：取值为1.357；（风荷载体型系数按技术规范4.2.3条计算μs＝1.3∮，其中∮按1.2An/Aw计算，∮值按两部分计算，第1部分为密目安全网的挡风系数，第2部分为外侧钢管的挡风系数，第1部分目前建设部规定的密目
4、施工荷载按照纵向30m，高程方向20m，脚手架范围铺设4层竹脚手板，同时作业2层，每层布置4台钻机，连续5跨内布置1
台钻机作业，最多布置8台钻机进行考虑，单台YZX70A钻机主机重0.85t，施工人员3人，重255kg，施工荷载计算：
Q K=（850+255）/（1.4×7/2）=2.25KN/m2
5、施工脚手架设计尺寸
施工脚手架采用钢管扣件综合爬坡脚手架体系，脚手架间排距结合坡面锚杆布置形式以及结构稳定性进行布置，采用双排钢管支架，上马道外侧立杆与下马道内侧立杆通长进行设置，其立杆横距Lb=1.4m,横杆间距L=1.4m,作业层0.45/0.5m,立杆纵距La=1.4m,横杆步距h=1.80m,最大搭设高度20m,
6、每级马道及地面上设置锁脚锚杆，锁脚锚杆采用φ25螺纹钢筋，按照2跨进行设置，同时在马道上每两跨设置水平内拉连墙件，防止脚手架向外倾斜。锚索脚手架按照间距1.8m×2.8m设置φ25连墙锚杆插筋（垂直坡面进行设置），并通过拉条焊接与脚手架连接作为脚手架连墙加固杆件。
7、地面设横向、纵向扫地杆，贴坡面亦设置扫地杆,扫地杆均离地面（坡面30cm）;并布置必要的斜撑，横向支撑与剪刀撑进行加固，沿纵向每4跨设置一道纵向剪刀撑，剪刀撑沿高度方向连续设置；横向每2跨设置一道横向剪刀撑，剪刀撑沿高程方向连续设置，以确保脚手架整体稳定。
三、设计计算
q=(1.2Qp+1.4Qk)×L
q —作用于横向水平杆的线荷载设计值
Qp —脚手架自重，0.35KN/m2
Qk —施工均布荷载标准值，2.30 KN/m2， qk=(Qp+Qk)×L
qk —作用于水平杆的线荷载标准值
L —小横杆间距，0.45m、0.5m(计算时取最大值)
Lb —立杆横距，0.60m、1.40m（计算时取最大值）
h —横杆步距，1.8m
F —由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 Fk —由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值
四、锚索施工脚手架
4.1脚手架纵、横向水平杆计算
4.1.1
横向水平杆的抗弯强度或挠度计算（按3跨连续梁计算）
q=(1.2Qp+1.4Qk)×L=1.2×0.35×0.50+1.4×2.3×0.5=1.82KN/m
qk=(Qp+Qk)×L=(0.35+2.30)×0.50=1.325KN/m
按照3跨连续梁计算可知，跨中最大弯矩：M1=0.228KN·m,支座最大负弯矩：M2=-0.377 KN·m。
σ=M/W=0.377×106÷(5.08×103)=74.2N/mm2≤205 N/mm2满足要求。
V=5 qkLb4/384EI=5×1.325×(1.4×103)4/(384×2.06×105×12.19×104)
=2.64mm≤[v]=Lb/150=9.3mm
4.1.2纵向水平杆的抗弯强度和挠度（按6跨连续梁计算）