脚手架设计及验算

1. 脚手架参数

双排脚手架搭设高度为  20.9 m ，立杆采用单立杆； 搭设尺寸为：立杆的纵距为  1.6m ，立杆的横距为 0.9m ，立杆的步距为 1.8 m ； 内排架距离墙长度为 0.45 m ； 采用的钢管类型为   Φ 48 × 3.5 ，为提高计算安全系数，计算时采用Φ 48 × 3.0 参数。 横杆与立杆连接方式为单扣件； 在悬挑架最底部立杆上的扣件为两个（一个为连接扣件，一个为抗滑扣件），钢管斜撑顶部扣件为两个（一个为连接扣件，一个为抗滑扣件）； 连墙件布置取两步三跨，竖向间距  3.6 m ，水平间距 4.8 m ，采用扣件连接； 连墙件连接方式为单扣件；

2. 活荷载参数

施工均布荷载 (kN/m2):2.000 ；脚手架用途 : 装修脚手架； 同时施工层数 :2 层；

3. 风荷载参数

本工程地处位于昆明市，基本风压 0.27 kN/m2 ； 风荷载高度变化系数 μz ，计算连墙件强度时取 1.299 ，计算立杆稳定性时取 0.909 ，风荷载体型系数 μs 为 1.357 ；

4. 静荷载参数

每米立杆承受的结构自重荷载标准值 (kN/m):0.1278 ； 脚手板自重标准值 (kN/m2):0.350 ； 安全设施与安全网自重标准值 (kN/m2):0.005 ；脚手板铺设层数 :2 层； 脚手板类别 : 木脚手板；

5. 水平悬挑支撑梁

因本工程为装饰改造工程，不能按正常施工条件预埋水平支撑梁，悬挑脚手架的支撑梁采用与主体结构框架柱连接，与脚手架连接按铰支连接，不进行抗弯强度验算。只进行轴向拉力验算。

6. 拉杆与支撑参数： 支撑数量为 :2 ；

脚手架下端支撑点与受力楼层支撑垂直距离为 (m):3.600 （层高）； 最里面支点距离建筑物  0.45 m, 支杆采用  48 × 3mm 。

7. 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。

静荷载标准值包括以下内容：

(1) 每米立杆承受的结构自重标准值按技术规范附录 a-1 插值，为 0.1278kN/m ；  NG1 内  = 0.1278 × 20.90 = 2.671kN ； 因技术规范表中统计值未包括外侧中部栏杆，在计算外侧立杆时： NG1 外 =(0.1278+1.6 × 0.03 84 /1.8) × 20.9=3.318KN.

(2) 脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为 0.35kN/m2； NG2= 0.35 × 2 × 1.6 × 0.9/2 = 0.504 kN ；

(3) 栏杆与挡脚手板自重标准值；外侧每步中部设置一根栏杆

NG3 : 按搭设习惯每步距中部均设置栏杆，不按只设置两个施工层计算，换算并入 NG1 外中；

(4) 吊挂的安全设施荷载，包括安全网 :0.005 kN/m2

NG4 = 0.005 × 1.6 × 20.9/2 = 0.084kN ； 经计算得到，静荷载标准值

NG 内  = NG1+NG2+NG3+NG4 =2.67+0.504+0.084 ＝ 3.258 kN ；

NG 外  = NG1 外 +NG2+NG3+NG4 =3.318+0.504+0.084 ＝ 3.906 kN ；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，同时施工两层，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 = 2 × 0.9 × 1.6 × 2/2 = 2.88 kN ； 考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值为：

N 内  = 1.2 NG 内 +0.85 × 1.4NQ = 1.2 × 3.285+ 0.85 × 1.4 × 2.88= 7.369 kN ；

N 外  = 1.2 NG 外 +0.85 × 1.4NQ = 1.2 × 3.906+ 0.85 × 1.4 × 2.88= 8.114 kN ；

不考虑风荷载时 , 立杆的轴向压力设计值为

N 内 '=1.2NG+1.4NQ=1.2 × 3.258+1.4 × 2.88=7.942kN ；

N 外 '=1.2NG+1.4NQ=1.2 × 3.906+1.4 × 2.88=8.719kN ；

8. 钢管斜撑的受力计算 :

水平拉杆的轴力 R12 和斜撑的轴力 R46 ， R56 按照下面计算

R12 = NG 内 × 0.95/3.6+ NG 外 × 1.85/3.6 ＝ 1.945+2.007 ＝ 3.952

R46= NG 内 × 3.72/3.6=7.615KN

R56= NG 外 × 4.05/3.6=9.128KN

⑴、斜撑钢管的稳定性计算 :

斜支杆的轴力均取最大值进行计算，为 R56=9.128kN

下面压杆以  48 × 3mm 钢管计算，斜压杆的容许压力按照下式计算：

不考虑风荷载时：  σ = N/φA ≤  [f]

其中   N -- 受压斜杆的轴心压力设计值， N = 9.128kN ；

         φ-- 轴心受压斜杆的稳定系数 , 由长细比 l/i 查表得到  φ= 0.412 ；  

          i -- 计算受压斜杆的截面回转半径， i =1.595cm ；  

          l -- 受最大压力斜杆计算长度，因中部采用了拉结限制 l = 4.05/2=2.03m ；  

         A -- 受压斜杆净截面面积， A =4.241cm2 ；

      σ -- 受压斜杆受压应力计算值，经计算得到结果是 9128/(0.412 ×  424)=52.25N/mm2< [f] = 215N/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 σ < [f] ，满足要求 !

内侧斜向支撑钢管轴向力及计算长度均小于外侧斜撑钢管，不再进行验算，满足要求。

⑵、挑架底部立杆扣件防滑验算： （采用两个扣件，防滑保证系数取 0.75 ）

取大值外侧 NG 外 =8.719<2 × 8 × 0.75=12KN. 满足要求！

⑶、斜钢扣件防滑验算： （采用两个扣件，防滑保证系数取 0.75 ）

取大值外侧 N56 ＝ 9.158<2 × 8 × 0.75=12KN 满足要求！

9. 水平拉接点 R12 扣件抗滑力验算：

⑴、按现有建筑状况减少水平拉接点的假设：

对应于每个斜撑点的水平拉力为 3.952KN ，按现有建筑形态只在有柱子部位设拉接点，柱子间距为 8.1 米。相当于 6 个水平力集中于一点， 3.952 × 6 ＝ 23.55KN, 在增加拉杆数量条件下可以满足每 8.1 米一个拉接点的受力。须进行悬挑脚手架底部外侧水平杆变形值验算：

将集中力折算成均面荷载， q=2.928KN/M. 按三跨连续梁进行强度及变形值验算。按计算公式：

跨内最大弯矩： M=0.08 × 2.928 × 82=15KN.M

支座最大弯矩： M=0.1 × 2.928 × 82=18.74KN.M

强度验算： σ =Max(18.74×106,15×106)/4490=4173 N/mm2 ；远远超过允许值 [205]

强度验算远远超过允许值，不再进行挠度验算。

减少拉接点的假设不能满足要求！

⑵、按每组斜杆支撑部位均设对应水平接结点进行验算，按现有建筑形式采取方案如图：

受力验算：

有柱子部位： R12=3.952kn<8, 扣件抗滑力满足要求！

无柱子部位验算 M16 螺栓抗剪力： NVB=2 × 3.14 × 16 × 16/4 × FV=50.24KN>R13

( 其中， FV 取 Q235 钢材抗剪强度设计值 125N/MM ² ), 连接螺栓抗剪力满足要求！

10. 其它验算说明：按技术规范应对大横杆、小横杆、连墙件等内容进行验算， 7 － 12 层的脚手架搭设参数与 1 － 6 层参数相同，使用条件相同，高度小于 1 － 6 层高度，根据 1 － 6 层验算结果，除了悬挑受力构件外，其它验算项目不单独进行验算，满足要求！