外墙消防连廊悬挑脚手架计算书.docx

外墙消防连廊悬挑脚手架施工方案工程概况富强花园2#地块由上海良伟置业发展有限公司开发，由上海三益建筑设计有限 公司设计，工程位于上海市浦东惠南镇，地址南团公路与迎熏路路口，由上海域邦 建设工程有限公司总承包。本组织设计针对54#楼考虑，建筑面积总计6793.56平米， 为16层剪力墙结构，其中在该楼的北面十二层，十五层1/31/14轴处有消防连廊， 连廊长度20.2米，最小外挑长度为1.4米，最大外挑长度为3.5米。现针对消防连廊 做一个悬挑脚手架方案。工字钢放置十一层面和十四层面。具体做法详见图一至图 四。外挑室外楼梯模板支架的计算书依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)、混凝土结 构设计规范GB50010-2002、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、钢结构设计 规范(GB 50017-2003)等规范编制。一、参数信息：1. 模板支架参数横向间距或排距(m):0.90 ；纵距(m):1.50 ；步距(m):1.50；立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10 ；模板支架搭设高度(m):3.00；采用的钢管(mm):48x3.5；扣件连接方式:双扣件，取扣件抗滑承载力系数:0.80；板底支撑连接方式:钢管支撑；板底钢管的间隔距离(mm):300.00；2. 荷载参数模板与木板自重(kN/m2):0.350；混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000；施工均布荷载标准值(kN/m2):1.000；3. 楼板参数钢筋级别:二级钢HRB 335(20MnSi)；楼板混凝土强度等级:C25；每层标准施工天数:8；每平米楼板截面的钢筋面积(mm2):360.000；楼板的计算宽度(m):4.00 ；楼板的计算厚度(mm):175.00；楼板的计算长度(m):4.50 ；施工平均温度(°C):15.000；4. 材料参数面板采用胶合面板，厚度为18mm。面板弹性模量E(N/mm2):9500；面板抗弯强度设计值(N/mm2):13；板底支撑采用钢管；托梁材料为：钢管(双钢管)：中48 X 3.5；模板支架立面图图2楼板支撑架荷载计算单元二、模板面板计算：面板为受弯构件，需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度1m的面板作为计算单元 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 100X 1.82/6 = 54 cm3；I = 100X 1.83/12 = 48.6 cm4；模板面板的按照三跨连续梁计算。q0VV300300 I300面板计算简图1、荷载计算(1) 静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m):q1 = 25X0.175X 1+0.35X 1 = 4.725 kN/m；(2) 活荷载为施工人员及设备荷载(kN):q2 = 1X1= 1 kN/m；2、强度计算最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:M = OAqf其中：q=1.2X4.725+1.4X1= 7.07kN/m最大弯矩M=0.1X7.07X0.32= 0.064 kN - m；面板最大应力计算值 a= 63630/54000 = 1.178 N/mm2；面板的抗弯强度设计值f = 13 N/mm2；面板的最大应力计算值为1.178 N/mm2小于面板的抗弯强度设计值13 N/mm2，满 足要求！3、挠度计算挠度计算公式为其中q = 4.725kN/m面板最大挠度计算值v = 0.677X4.725X3004/(100X9500X 121900)=0.224 mm；面板最大允许挠度V=300/ 250=1.2 mm；面板的最大挠度计算值0.224 mm小于面板的最大允许挠度1.2 mm,满足要求!三、纵向支撑钢管的计算：纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算，截面力学参数为截面抵抗矩w=5.08cm3；截面惯性矩I=12.19cm4；方木楞计算简图1. 荷载的计算：(1) 钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q11= 25X0.3X0.175 = 1.312 kN/m；(2) 模板的自重线荷载(kN/m):q疽 0.35X0.3 = 0.105 kN/m ；(3) 活荷载为1施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN):q2 = (1 + 2)X0.3 = 0.9 kN/m；2. 强度验算：最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下：最大弯矩计算公式如下：M嘏=-0.10-0.117/2静荷载：qi = 1.2 X (qi + q2) = 1.2X (1.312+0.105) = 1.701 kN/m；活荷载：q2 = 1.4X0.9 = 1.26 kN/m；最大弯距 Mm = (0.1X 1.701+0.117X 1.26 ) X 1.52 = 0 . 7 1 4 kN.M；N=l.lgJ +l.2g】最大支座力 N = ( 1.1 X 1.701 + 1.2X 1.26)X 1.5 = 5.075 kN ；最大应力计算值 a= M / W = 0.714x6/5080 = 140.634 N/mm2；纵向钢管的抗压强度设计值f=205.0 N/mm2；纵向钢管的最大应力计算值为140.634 N/mm2小于纵向钢管的抗压强度设计值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：稣 = 0.677-+ 0.990-响 100571005Zq12 = 1.418 kN/m静荷载q1 = q11 +活荷载 q2 = 0.9 kN/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度V= (0.677X 1.418+0.990X0.9)X 15004/( 100X20.6X 105X 12.19 ) =3.731 mm；支撑钢管的最大挠度小于1500/150与10 mm,满足要求四、托梁材料计算:托梁按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；托梁采用：钢管(双钢管)：48 x 3. 5W=10.16 cm3；I=24.38 cm4；集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P = 5.075 kN；PPPPPPPPPP托梁计算简图托梁计算弯矩图(kN.m)托梁计算变形图(mm)3.72237225.0755.0750.0C10.0011.341.3546.428 6.43B4285.074 5.073.07437213721托梁计算剪力图(kN)最大弯矩 Mmax = 1.218 kN.m ；最大变形V = 1.409 mm ；最大支座力。吟=16.578 kN ；最大应力。=1218220.445/10160 = 119.904 N/mm2；托梁的抗压强度设计值f=205 N/mm2；托梁的最大应力计算值119.904 N/mm2小于托梁的抗压强度设计值205 N/mm2, 满足要求！托梁的最大挠度为1.409mm小于900/150与10 mm,满足要求！五、模板支架立杆荷载标准值(轴力)：作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。1. 静荷载标准值包括以下内容：(1) 脚手架的自重(kN)：Ng1 = 0.139X3 = 0.418 kN；(2) 模板的自重(kN)：Ng2 = 0.35X 1.5X0.9 = 0.472 kN；(3) 钢筋混凝土楼板自重(kN)：Ng3 = 25X0.175X 1.5X0.9 = 5.906 kN；静荷载标准值 Ng = NG1+NG2+NG3 = 6.797 kN；2. 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。活荷载标准值 Nq = (1+2 ) X0.9X1.5 = 4.05 kN；3. 立杆的轴向压力设计值计算公式N = 1.2N + 1.4N = 13.826 kN；六、立杆的稳定性计算：°立杆的稳定性计算公式其中N 立杆的轴心压力设计值(kN) : N = 13.826 kN；。-轴心受压立杆的稳定系数，由长细比Lo/i查表得到;1.58 cm；i 计算立杆的截面回转半径(cm) : i =A立杆净截面面积(cm2)： A = 4.89 cm2；W 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)： W=5.08 cm3；O钢管立杆受压应力计算值(N/mm2)；f-钢管立杆抗压强度设计值：f =205 N/mm2；L°计算长度(m)；如果完全参照扣件式规范，由下式计算lo = h+2aa -立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.1 m； 得到计算结果： 立杆计算长度 Lo = h + 2a = 1.5+2 X0.1 = 1.7 m ； Lo / i = 1700 / 15.8=108 ； 由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数9=0.53 ； 钢管立杆受压应力计算值；0=13826.34/(0.53x489) = 53.349 N/mm2；立杆稳定性计算o= 53.349 N/mm2小于钢管立杆抗压强度设计值f= 205 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：% = * + N0风荷载标准值Wk = 0.184 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw = 10.8 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：% = 1.4XWkXA = 2.778 kN；连墙件的轴向力设计值* = Niw + N0= 7.778 kN； 连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = ?Af其中9 -轴心受压立杆的稳定系数；由长细比10,i = 1800/15.8的结果查表得到0=0.489 1为内排架距离墙的长度；又： A = 4.89 cm2； f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为Nf = 0.489X4.89X 10-4X205X 103 = 49.02 kN；N1 = 7.778 < Nf = 49.02，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Ni = 7,778小于双扣件的抗滑力12.8 kN，满足要求!结构预埋钢管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1050mm，内排脚手架距离墙体1800mm，支拉斜杆的支点 距离墙体为 2100mm，水平支撑梁的截面惯性矩I=1130 cm，截面抵抗矩W = 141 cm，截面积A = 26.1 cm2。受脚手架集中荷载 N=1.2X2.897 +1.4X4.725 = 10.092 kN；水平钢梁自重荷载 q=1.2X26.1X0.0001X78.5 = 0.246 kN/m；外挑楼梯结构集中荷载N1=13.826 kN各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为R1 = 6.874 kN；R2 = 24.756 kN；R3 = 1.783kN；R4 = 0.945 kN。最大弯矩 Mmax= 4.735 kN.m；最大应力 a =M/1.05W+N/A= 4.735x106 /( 1.05 x141000 )+0X 103 / 26 1 0 = 31.982 N/mm2；水平支撑梁的最大应力计算值31.982 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16号工字钢,计算公式如下其中 -均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算:ih% = 570 x9.9x88x 235 /( 3300x160x235) = 0.94由于大于0.6,查钢结构设计规范(GB50017-2003)附表B,得到值为0.77。经过计算得到最大应力 a = 2.237x106 /( 0.77x141000 )= 20.601 N/mm2；水平钢梁的稳定性计算a = 20.601小于f = 215 N/mm2，满足要求！十、支杆的受力计算：水平钢梁的轴力R期和支杆的轴力RDi按照下面计算2-1其中RDicosai为支杆的顶力对水平杆产生的轴拉力。各支点的支撑力RCi=RDisinai按照以上公式计算得到由左至右各支杆力分别为：.1=5.806 kN。R =23.171 kN。卜一、支杆的强度计算：支杆的内力计算：斜压支杆的轴力R我们均取最大值进行计算，为DR =23.171kND下面压杆以100X6mm钢管计算，斜压杆的容许压力按照下式计算:其中N -受压斜杆的轴心压力设计值，N = 23.171kN；0-轴心受压斜杆的稳定系数，由长细比l/i查表得到9=0.381；i -计算受压斜杆的截面回转半径，i =3.33cm；l -受最大压力斜杆计算长度，l = 4.46m；A -受压斜杆净截面面积，A =17.719cm2；。-受压斜杆受压应力计算值，经计算得到结果是34.324 N/mm2；f-受压斜杆抗压强度设计值，f = 215N/mm2；受压斜杆的稳定性计算。 f，满足要求！斜撑支杆的焊缝计算：斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下其中N为斜撑支杆的轴向力，N=23.171kN；lw为斜撑支杆件的周长，取314.159mm；t为斜撑支杆焊缝的厚度，t=6mm；ft或fc为对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；经过计算得到焊缝最大应力 =23171.48/(314.159X6) = 12.293N/mm2。对接焊缝的最大应力12.293 N/mm2小于185 N/mm2，满足要求!十二、锚固段与楼板连接的计算:1.水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下:水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=0.116 kN；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；所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径D=116.002X4/(3.142X50X2)1/2 =1.215 mm；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。2.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，螺栓粘结力锚固强度计算如下:锚固深度计算公式：其中N -锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向拉力，N = 0.116kN；d 楼板螺栓的直径，d = 16mm；甲-楼板螺栓与混凝土的容许粘接强度，计算中取LN"；f-钢材强度设计值，取215N/mm2；h -楼板螺栓在混凝土楼板内的锚固深度，经过计算得到h要大于116.002/(3.142X16X1.43)=1.614mm。螺栓所能承受的最大拉力F=1/4 X 3.14X 162 x 215 x 10-3=43.21kN螺栓的轴向拉力N=0.116kN小于螺栓所能承受的最大拉力F=43.206kN，满足要 求！3.水平钢梁与楼板压点如果采用螺栓，混凝土局部承压计算如下：混凝土局部承压的螺栓拉力要满足公式：N渺-岑炽其中N -锚固力，即作用于楼板螺栓的轴向压力，N = 1.199kN;d 楼板螺栓的直径，d = 16mm;b 楼板内的螺栓锚板边长，b=5xd=80mm;fcc -混凝土的局部挤压强度设计值，计算中取0.95f=14.3N/mm2；经过计算得到公式右边等于88.64 kN，大于锚固力N=1.20 kN，楼板混凝土局部 承压计算满足要求！