顶部外挑脚手架设计及验算

1. 参数信息：

脚手架参数

双排脚手架搭设高度为：外立杆 7.6 ，内立杆 6.5 米；

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 0.3 m ；

采用的钢管类型为   Φ 48 × 3.5 ，为提高计算安全系数，计算时重量采用 Φ 48 × 3.5 参数，力学性能采用 Φ 48 × 3.0 参数。

横杆与立杆连接方式为单扣件；

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):2.00 ；脚手架用途 : 装修脚手架； 同时施工层数 :1 层；

3. 风荷载参数

本工程地处云南昆明市，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

因该架体特殊，静荷载按实际计算：

钢管自重 :

NG1= （外立杆） 7.6×0.0384+ （内立杆） 6.5×0.0384+ （小横杆 5 根） 1.2×0.0384×5+ （大横杆 14 根包括中间栏杆） 1.6×0.0384×14=1.45KN

脚手板自重标准值 (kN/m2): 脚手板类别 : 木脚手板； 0.350 ；按铺两层计算；

NG2=0.35×0.9×1.6×2=1.008KN

安全设施与安全网自重标准值 (kN/m2):0.005;

NG4=1.6×7.6×0.005=0.061KN

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

斜支撑两根，钢丝索一根，具体数据见搭设简图：

脚手架下端支撑点与受力楼层支撑垂直距离为 (m):9.1 米。

最里面支点距离建筑物  0.3 m ；                

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。因本段外挑架面积较小，且立杆、横杆、连墙杆间距均与 1 － 12 层相同，不再进行立杆、横杆等验算，计算斜撑杆时未考虑风荷载。

静荷载标准值包括以下内容： NG=NG1+NG2+NG4=2.519KN

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，按施工一层计算，内外立杆共同计算：  NQ = 2 × 0.9 × 1.6 ＝ 2.88KN ；

两根立杆轴向力设计值为： N=1.2NG+1.4NQ=7.055KN ；

8. 钢管斜撑的受力计算 :

以上计算的立杆轴力设计值为两根立杆值，根据架体特征，外斜撑杆受力不利，只对外斜撑杆进行计算取 :

N 外＝ 7.055/2=3.527KN

钢丝索拉力： N12

斜撑杆压力： N24

（ 1 ）、斜撑钢管的稳定性计算 :

①、方案一：

按力平衡方程式：

N12 × COS(54.77) ＝ N24 × COS(63.06)

N12 × SIN(54.77)+N24 × SIN(63.06)=3.527

解方程： N12=1.81KN

              N24=2.30KN

斜支撑的轴力按 2.30KN 计算

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 = 2.3kN ；

         φ-- 轴心受压斜杆的稳定系数 , 由长细比 l/i=157 查表得到  φ= 0.284 ；  

          i -- 计算受压斜杆的截面回转半径， i =1.59cm ；  

          l -- 受最大压力斜杆计算长度，因中部采用了拉结限制 l = 2.5O 米  

         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 2300/(0.284 ×  424)=19N/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。

但是不经济，采用方案二：

②、方案二：

支杆稳定性验算：

按方案一步骤列方程解方程： N12=2.34KN；N24=2.1KN

按力平衡方程式：

N12 × COS(54.77)=N24 × COS(49.94)

N12 × SIN(54.77)+N24 × SIN(49.94)=3.527

解方程： N12=2.34KN； N24=2.1KN

斜撑杆稳定性验算：

斜支撑的轴力按 2.10KN 计算

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 = 2.1kN ；

         φ-- 轴心受压斜杆的稳定系数 , 由长细比 l/i=157 查表得到  φ= 0.14 ；  

          i -- 计算受压斜杆的截面回转半径， i =1.59cm ；  

          l -- 受最大压力斜杆计算长度，因中部采用了拉结限制 l = 3.6 米  

         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 2100/(0.284 ×  424)=35.4N/mm2< [f] = 215N/mm2 ；  

        [f] -- 受压斜杆抗压强度设计值， [f] = 215N/mm2 ；

受压斜撑的稳定性计算 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。

钢丝绳选择： 选择 6 × 19 ，钢丝公称抗拉强度 1400N/MM2, 直径 7.7mm 钢丝绳，其破断拉力 =31.3KN

钢丝绳允许拉力验算：

    [Fg]=aFg/K； a; 换算系数， 6 × 19 的钢丝绳取 0.85Fg ；钢丝绳破断拉力 31.3KN

 K; 安全系数，按用作起重设备计算取 5

 N12=2.34 在计算时只是外立杆处的拉结点，因计算应力不大，采用一根钢索，钢索拉应力取 2.34 × 2 ＝ 4.68KN； 计算 [Fg]=aFg/K ＝ 5.32KN>4.68

钢丝绳拉破断拉力满足要求！

9. 扣件抗滑力验算：

N24=2.1KN<8KN 扣件抗滑力满足要求！

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，顶层脚手架搭设参数与 1 － 3 层参数相同，使用条件相同，高度小于 1 － 3 层高度，根据 1 － 3 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！