悬挑脚手架(钢丝绳卸荷)

脚手架专项施工方案

金色港湾小区2#楼工程，建筑面积为11772.47㎡，框架结构，主体十八层，地下一层，该工程采用直接用型钢悬挑式钢管脚手架进行防护，采用斜拉钢丝绳进行卸荷。悬挑的阶段是，二至六层，七至十二层、十三至十八层。

一、悬挑脚手架相关参数 1.脚手架参数

悬挑脚手架因为是分段搭设，按搭设的最高高度进行验算，悬挑脚手架搭设最高的高度为 21米，立杆采用单立杆；

搭设尺寸为：立杆的纵距为 1.50米，立杆的横距为0.90米，立杆的步距为1.80 米；

内排架距离墙长度为0.20米；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 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；取扣件抗滑承载力系数 0.80； 连墙件布置取两步三跨，竖向间距 3.60 米，水平间距4.50 米，采用扣件连接；连墙件连接方式为双扣件连接。35W*7—16mm光面钢丝绳。梁上固定钢丝绳的吊环采用直径25的圆钢拉环，水平钢梁与楼板压点采用直径18圆钢拉环。

2.活荷载参数

施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000；脚手架用途:防护脚手架。 3.风荷载参数

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本工程地处乌鲁木齐市，查荷载规范基本风压为0.450，风荷载高度变化系数μz为0.740，风荷载体型系数μs为0.653；

计算中考虑风荷载作用。 4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值(kN/m2):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/m2):0.150；

安全设施与安全网自重标准值(kN/m2):0.010；脚手板铺设层数:2 层；

脚手板类别:木板脚手板。 预埋直径25钢筋预埋钢筋大样图钢丝绳5.水平悬挑支撑梁 悬挑水平钢梁采用16a号工字钢，其中建筑物外悬挑段长度1.20米，建筑物内锚固段长度 1.80 米。

内排架距离墙的长度悬挑梁锚固长度1050立杆的横距悬挑梁悬挑长度.

悬挑脚手架侧面图精选doc最新版

二、大横杆的计算:

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=0.038 kN/m ；

脚手板的自重标准值:P2=0.300×0.900/(2+1)=0.090 kN/m ； 活荷载标准值: Q=3.000×0.900/(2+1)=0.900 kN/m； 静荷载的设计值: q1=1.2×0.038+1.2×0.090=0.154 kN/m； 活荷载的设计值: q2=1.4×0.900=1.260 kN/m；

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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:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.154×1.5002+0.10×1.260×1.5002 =0.311 kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.154×1.5002-0.117×1.260×

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1.5002 =-0.366 kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： σ=Max(0.311×106,0.366×106)/5080.0=72.047 N/mm2； 大横杆的最大弯曲应力为 σ= 72.047 N/mm2 小于 大横杆的抗压强度设计值 [f]=205.0 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：

其中：

静荷载标准值: q1= P1+P2=0.038+0.090=0.128 kN/m； 活荷载标准值: q2= Q =0.900 kN/m； 最大挠度计算值为：

V= 0.677×0.128×1500.04/(100×2.06×105×

121900.0)+0.990×0.900×1500.04/(100×2.06×105×121900.0) = 1.972 mm；

大横杆的最大挠度 1.972 mm 小于 大横杆的最大容许挠度 1500.0/150 mm与10 mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值

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作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.500 = 0.058 kN； 脚手板的自重标准值：P2=0.300×0.900×1.500/(2+1)=0.135 kN；

活荷载标准值：Q=3.000×0.900×1.500/(2+1) =1.350 kN； 集中荷载的设计值: P=1.2×(0.058+0.135)+1.4 ×1.350 = 2.121 kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax = 1.2×0.038×0.9002/8 = 0.005 kN.m； 集中荷载最大弯矩计算公式如下:

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Mpmax = 2.121×0.900/3 = 0.636 kN.m ； 最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.641 kN.m；

最大应力计算值 σ = M / W = 0.641×106/5080.000=126.181 N/mm2 ；

小横杆的最大应力计算值 σ =126.181 N/mm2 小于 小横杆的抗压强度设计值 205.000 N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×900.04/(384×2.060×105×121900.000) = 0.013 mm ；

大横杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.058+0.135+1.350 = 1.543 kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

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Vpmax = 1542.600×900.0×(3×900.02-4×900.02/9 ) /(72×2.060×105×121900.0) = 1.590 mm；

最大挠度和 V = Vqmax + Vpmax = 0.013+1.590 = 1.603 mm； 小横杆的最大挠度和 1.603 mm 小于 小横杆的最大容许挠度 900.000/150=6.000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，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

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(规范5.2.5):

R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取6.40 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 = 0.038×1.500×2/2=0.058 kN； 小横杆的自重标准值: P2 = 0.038×0.900=0.035 kN； 脚手板的自重标准值: P3 = 0.300×0.900×1.500/2=0.203 kN； 活荷载标准值: Q = 3.000×0.900×1.500 /2 = 2.025 kN； 荷载的设计值: R=1.2×(0.035+0.203)+1.4×2.025=3.119 kN； R < 6.40 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

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值包括以下内容：

(1)每米立杆承受的结构自重标准值(kN)，为0.1248

NG1 = [0.1248+(1.50×2/2+1.50×2)×0.038/1.80]×14.40 = 3.180；

(2)脚手板的自重标准值(kN/m2)；采用竹笆片脚手板，标准值为0.30

NG2= 0.300×5×1.500×(0.900+0.2)/2 = 1.238 kN； (3)栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m)；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15

NG3 = 0.150×5×1.500/2 = 0.563 kN；

(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网(kN/m2)；0.005 NG4 = 0.010×1.500×14.400 = 0.216 kN； 经计算得到，静荷载标准值 NG =NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.196 kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外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= 3.000×0.900×1.500×2/2 = 4.050 kN； 风荷载标准值按照以下公式计算

其中 Wo -- 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用：

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Wo = 0.450 kN/m2；

Uz -- 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：

Uz= 0.740 ；

Us -- 风荷载体型系数：取值为0.653； 经计算得到，风荷载标准值

Wk = 0.7 ×0.450×0.740×0.653 = 0.152 kN/m2； 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= 1.2×5.196+ 1.4×4.050= 11.905 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 = 1.2×5.196+ 0.85×1.4×4.050= 11.054 kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为

Mw = 0.85 ×1.4WkLah2/10 =0.850 ×1.4×0.152×1.500× 1.8002/10 = 0.088 kN.m； 六、立杆的稳定性计算:

不组合风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值 ：N =11.905 kN； 计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

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计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：k = 1.155 ； 计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：μ = 1.500 ； 计算长度 ,由公式 lo = kμh 确定 ：l0 = 3.119 m； 长细比 Lo/i = 197.000 ；

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= 0.186 ；

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； 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2； σ = 11905.000/(0.186×489.000)=130.886 N/mm2； 立杆稳定性计算 σ = 130.886 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值 ：N =11.054 kN； 计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ： k = 1.155 ； 计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得 ：μ = 1.500 ； 计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.119 m； 长细比: L0/i = 197.000 ；

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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 = 4.89 cm2； 立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3； 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205.000 N/mm2； σ = 11054.124/(0.186×489.000)+88031.618/5080.000 = 138.864 N/mm2；

立杆稳定性计算 σ = 138.864 N/mm2 小于 立杆的抗压强度设计值 [f] = 205.000 N/mm2，满足要求！

七、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算： Nl = Nlw + N0

风荷载标准值 Wk = 0.152 kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw = 16.200 m2；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000 kN；

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 = 3.452 kN；

连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw + N0= 8.452 kN； 连墙件承载力设计值按下式计算： Nf = φ·A·[f]

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其中 φ -- 轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比 l0/i = 200.000/15.800的结果查表得到 φ=0.966，l为内排架距离墙的长度；

又： A = 4.89 cm2；[f]=205.00 N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.966×4.890×10-4×205.000×103 = 96.837 kN；

Nl = 8.452 < Nf = 96.837,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 = 8.452小于双扣件的抗滑力 16.0 kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

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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900mm，内排脚手架距离墙体200mm，支拉斜杆的支点距离墙体为 1100mm，

水平支撑梁的截面惯性矩I = 866.20 cm4，截面抵抗矩W = 108.30 cm3，截面积A = 21.95 cm2。

受脚手架集中荷载 N=1.2×5.196 +1.4×4.050 = 11.905 kN； 水平钢梁自重荷载 q=1.2×21.950×0.0001×78.500 = 0.207 kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架计算简图

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经过连续梁的计算得到

悬挑脚手架支撑梁剪力图(kN)

悬挑脚手架支撑梁变形图(kN)

悬挑脚手架支撑梁弯矩图(kN.m) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为 R[1] = 13.536 kN； R[2] = 11.116 kN； R[3] = -0.222 kN。

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最大弯矩 Mmax= 1.365 kN.m；

最大应力 σ =M/1.05W+N/A= 1.365×106 /( 1.05 ×108300.0 )+

0.000×103 / 2195.0 = 12.002 N/mm2； 水平支撑梁的最大应力计算值 12.002 N/mm2 小于 水平支撑梁的抗压强度设计值 215.000 N/mm2,满足要求！

九、悬挑梁的整体稳定性计算: 水平钢梁采用16a号工字钢,计算公式如下

其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：

φb = 570 ×10.0×63.0× 235 /( 1100.0×160.0×235.0) = 2.04

由于φb大于0.6，查《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附表B，得到 φb值为0.932。

经过计算得到最大应力 σ = 1.365×106 /( 0.932×108300.00 )= 13.524 N/mm2；

水平钢梁的稳定性计算 σ = 13.524 小于 [f] = 215.000 N/mm2 ,满足要求!

十、拉绳的受力计算:

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水平钢梁的轴力RAH和拉钢绳的轴力RUi按照下面计算

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=18.362 kN； 十一钢丝绳及吊环计算书 1、荷载计算 （1）恒荷载

①1根I16工字钢 23.0Kg/m×1.1m=23.0Kg ②二层硬防护脚手板 300×1.1m×1.5m×2=990N

③钢管Φ48×3.5 38.4N/m×(2.9m×12+1.5m×24+1.2m×12)=3270N ④扣件 1.3Kg×54=70.2Kg ⑤安全网 60Kg

挑架本身重量Qk=(23.0×10+990+3270+70.2×10+60×10)×1.2=6950N (2)活动荷载

挑架每跨考虑两人的重量200Kg,堆载200Kg 则活动荷载为(分项系数取1.4): Qn=1.4×(2000+2000)=5600N 总荷载Qz=6950N+5600N=21248N

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每根钢梁所承重量P1= 21248N 3、内力分析

计算时，工字钢按简支梁计算，两根钢丝绳一根作为一支点，另一根计算时忽略，钢丝绳一端固定在平台上一层主体结构上，每层层高2.9m。

钢丝绳所受拉力为Pt 计算简图如下:

ao

Tana=2.9/1.1=2.636 a=69.23 Sin69.23=0.935 4、钢丝绳的验算

每根钢梁所承重量P1= 21248N 钢丝绳所受拉力为Pt

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根据O点力矩平衡，则 Pt×1.1×Sin69.23=P1×0.65 钢丝绳所受拉力为:

Pt=21248×0.65/1.1/0.935=13428N=13.43KN 选用35W*7—16mm光面钢丝绳 钢丝绳的破坏拉断力F=154KN

作吊索用钢丝绳的法定安全系数[k]=10

钢丝绳的安全系数K=F/ Pt=154/13.43=11.47>[k]=10 35W*7—16mm光面钢丝绳满足要求。 5、钢丝绳拉环的强度验算

取钢丝绳的轴力最大值Pt=13.43KN作为拉环的拉力N 拉环的强度计算公式

其中， [f]为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8所述在物件的自重标准值作用下，每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50N/mm2，故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0N/mm2；

σ=13430/（1/4πd2×2）=13430/（1/4π252×2）=13.68N/mm2<[f]=50.0N/mm2 Φ25圆钢的吊环满足强度要求!

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十二、锚固段与楼板连接的计算:

水平钢梁与楼板压点采用钢筋拉环，拉环强度计算如下： 水平钢梁与楼板压点的拉环受力 R=21.25kN； 水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

其中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8条[f] = 50N/mm2；

σ=21250/2/（1/4πd2×2）=10625/（1/4π182×2）=20.9N/mm2<[f]=50.0N/mm2 Φ18圆钢的吊环满足强度要求!

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30cm以上搭接长度。

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