1、亲亲家园幼儿园工程亲亲家园幼儿园工程 外外外外脚脚脚脚手手手手架架架架计计计计算算算算书书书书 一、一、 工程概况：工程概况： 本工程为宁波市亲亲家园幼儿园, 框架结构,自室外地坪算起，全高 13.3m, 采用扣件式钢管脚手架,按以往经验, 立杆采用单立杆,内立杆与外墙间距 a1=0.30m,详见图（一） 。 脚手架主要尺寸:立杆纵距 la=1.5m，立杆横距 lb=1.2m，步距 h=1.8 m （共 8 步，h=0.2+81.8=14.6m） 。 地基土分层夯实后，上浇 C10 混凝土厚 100mm。 施工区域为大城市市区，地面粗糙度类别为 C 类，基 本风压 W0 = 0.40KN/m
2、2 （宁波市 10 年一遇基本风压 0.30KN/m 2, 50 年一遇基本风压 0.50 KN/m2 ，考虑到 脚手架的临时性，取基本风压为 0.40 KN/m 2） 。 本工程为框架结构，采用全封闭密目式安全立网 双排脚手架进行结构阶段和装修阶段施工，施工作业 层为 1 层，脚手架采用483.5 钢管搭设，满铺竹 芭片脚手板，满设扶手及挡脚杆，连墙件采用同类钢 管作钢性连结，按 2 步 3 跨布置（连墙件覆盖面积 3.604.50 = 16.2m 2） 二、计算依据（主要） ：计算依据（主要） ： 1 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2001 （2002 年版） 2 钢
3、结构设计规范GB50017-2003 3 建筑结构荷载规范 4 冷弯薄壁型钢结构技术规范 5 建筑结构静力计算手册 6 建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算刘群主编（参考） 7 本工程施工图 三、计算数据：三、计算数据： 483.5 钢管： 自重 q=38.4N/M，直角扣件 q1=13.2N/个， 对接扣件 q2=18.4N/个，旋转扣件 q3=14.6N/个。 截面积 A=4.89cm 2，惯性矩 I=12.19 cm4， 截面模量 W=5.08 cm 3，回转半径 i=1.58 cm。 围网参数： 采用 2300 目/100 cm 2，自重 0.005 KN/m2 ，每目孔隙面积 A 0=
4、1.3mm 2。 钢管强度设计值：f=205 N/ mm 2，弹性模量；E=2.06105 N/ mm2。 竹笆片自重 Qp=0.15KN/m 2 施工荷载：2KN/m 2（结构阶段） ，2 KN/m2 （装修阶段） 。 四、四、14.6 m14.6 m 高脚手架各项指标验算：高脚手架各项指标验算： 计算说明： 本计算书严格遵循国家规范与相关参考资料作较为全面计算，外脚手架按 宁波市常规搭设方式，大横杆在小横杆上， （即南方做法） ，小横杆作为脚手架 层面内主要承载力构件，在结构施工阶段，按建筑施工扣件式钢管脚手架安 全技术规范JGJ 130-2001（2002 年版）施工荷载应取 3KN/m
5、2 计算，经计算 小横杆抗弯强度不能满足要求，但该问题带有普遍性，据宁波市大量脚手架实 践证明，未见小横杆自身承载力有大的问题，但为规范计算起见，规定本脚手 架在结构施工阶段仅作为围护及人员通道之用， 不堆载、 不作为施工操作平台， 而在装饰装修阶段方可作为正式外脚手架进行各项施工操作，故以下计算过程 中施工荷载，在结构施工阶段和装饰装修阶段均取 2KN/m 2作为计算依据。 1 1纵向水平杆抗弯强度及变形计算纵向水平杆抗弯强度及变形计算（按三跨连续梁计算） ： 设 4 根纵向水平杆，间距 s =1200/3=400 mm（钢管自重忽略不计） 。 1）抗弯强度验算： 竹芭片自重标准值：q1k=
6、0.150.4=0.06KN/m 竹芭片自重设计值：q1=1.2q1k=1.20.06=0.072 KN/m 施工荷载标准值： q2k=20.4=0.8 KN/m 施工荷载设计值： q2=1.4q2k=1.40.8=1.12 KN/m Mmax=0.1q1la 2+0.117q 2la 2(按最不利组合考虑) =0.10.0721.5 20.1171.121.52=0.311 KN.m = Mmax/W=(0.31110 6)/(5.08103)=61.2 N/ mm2205 N/ mm2=f 满足要求。 2）挠度验算： V=la 4/100EI（0.677q 1k+0.99 q2k） =15
7、00 4/(1002.0610512.19104) (0.6770.060.990.8) =1.68 mm10 mm =la/150 及 10mm 满足要求。 2.2.横向水平杆抗弯强度及变形计算横向水平杆抗弯强度及变形计算（钢管自重忽略不计）: 计算简图如右，其中： lb=1.20m，s=0.4m，a1=0.3m. 由纵向水平杆传给横向水平杆集中力标准值： FK=1.1q1kla+1.2q2kla =1.10.061.51.20.81.5=0.099+1.44 =1.539 KN 由纵向水平杆传给横向水平杆集中力设计值： F=1.1q1la+1.2q2la =1.10.0721.51.21.
8、121.5=0.119+2.016=2.135 KN 1）抗弯强度验算： 考虑最不利组合，求 Mmax 时不计悬挑荷载，有： Mmax=Flb/3=2.1351.20/3=0.854 KN.m Mmax/W=(0.85410 6)/(5.08103)=168 N/ mm2 205 N/ mm2=f 满足要求。 2）挠度验算： 同样考虑最不利组合，求 Vmax 时不计悬挑荷载，有： 查建筑结构静力计算手册（146 页） Vmax=（5n 4-4n2-1）/384n3EIF Klb 3 (n=3) =0.03549/ EIFKlb 3 =0.03549/(2.0610 512.19104) 1.5
9、3910312003 =3.76 mm8 mm=lb/150 及 10 mm。 满足要求。 3.3.扣件抗滑承载力计算：扣件抗滑承载力计算： 图（二）中 B 支座反力 RB即为主扣件受力值： B 支座反力 RB=RB1+RB2+RB3 外伸端集中力设计值 F： F=1.1q1la+1.2q2la =1.11.20.150.151.5 +1.21.420.151.5 =0.801 KN RB1=F=2.135 KN RB2=F=2.135 KN RB3= F（1+a1/lb） =0.801（10.3/1.2）=1.001 KN Rb=RB1+RB2+RB3 =2.1352.1351.001=5.
10、271 KN Rb=5.271KN8 KN= Rc 单扣件抗滑可以满足要求。 注： 考虑到扣件质量可能存在局部缺陷,扣件抗滑承载力设计值乘以折算系 数 0.8 后采用，则： Rb=5.271KN0.8RC=0.88=6.4KN=RC 单扣件抗滑仍能满足要求。 现将 4 根纵向水平杆中的里、外边缘二根直接用扣件固定在立杆之上， 则 RB1显然为 0 ，从而： Rb=RB1+RB2+RB3 =02.1351.001=3.136KN Rb=3.136KN 6.4 KN =RC 采用单扣件抗滑仍满足要求，且有很大富余，更为安全，本工程外脚手 架搭设即采用此种方法。 4.4.立杆的稳定性计算（采用单立杆
11、） ：立杆的稳定性计算（采用单立杆） ： 1）验算长细比： =Kh/i（取 K=1） ，按 lb=1.30m 查规范，=1.55 =11.55180/1.58=177210=满足要求。 2)求稳定折减系数 ： 此时应取 K=1.155 =Kh/i=1.1551.55180/1.58=204 查规范，=0.174 3）计算风荷载设计值对底部立杆段产生的弯矩 Mw： 作用于立杆底部风荷载标准值： wK=0.7z S wO 大城市市区，地面粗糙度为 C 类，查建筑结构荷载规范 ，z =0.74， 查建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算刘群主编(计算依据 7)，得密 目式安全立网挡风系数 1=0.841
12、。 查规范，得敞开式脚手架挡风系数 2=0.089 从而密目式安全立网全封闭综合挡风系数 ： =1+2-1 2 /1.2 =0.841+0.089-0.8410.089/1.2=0.868 按全封闭脚手架、背靠建筑物状况为框架，有： 风荷载体型系数S=1.3=1.30.868=1.128 wK=0.7z S wO =0.70.741.1280.4=0.234KN/m 2 风荷载设计值对立杆段产生的弯矩 Mw: Mw=0.851. 4wK la h 2/10 =0.851.40.2341.51.8 2/10=0.135 KN.m 4）脚手架各项荷载计算： 本脚手架高度 14.6m 25m，可不考
13、虑架高安全系数，计算高度不必 调整，取计算高度 Hs=14.6m 脚手架自重标准产生的轴向力: NG1K=HsgK =14.60.1248=1.822 KN（查规范 gK=0.1248 KN/m） 构配件自重标准值产生的轴向力: 满铺脚手板（n=8 步）: Na =0.5（lb+a1） la Qp n（竹笆片自重 Qp=0.15KN/m 2） =0.5（1.2+0.3）1.50.158=1.350KN 栏杆及挡脚杆（每步483.5 钢管 2 根+扣件）: Nb =（q2la2q1）n2lan/6.5q2 =(38.410 -321.5213.210-3)8 21.58/6.518.410 -3
14、 =1.201KN（钢管自重 q KN/m，直角扣件重 q1，对接扣件重 q2） 安全网: Nc =0.005lahs =0.0051.514.6=0.110 KN（安全网自重 0.005 KN/m 2） NG2K= Na+ Nb+ Nc =1.350+1.201+0.110=2.661KN 施工荷载标准值产生的轴向力总和（1 层作业层）: NQK=0.5（lb+a1） laQK =0.5（1.20+0.3）1.52 =2.250KN 5）立杆段轴向力设计值 N： 组合风荷载时： N=1.2（NG1K+ NG2K）+0.851.4NQK =1.2（1.822+2.661）+0.851.42.2
15、50=8.06 KN 不组合风荷载时： N=1.2（NG1K+ NG2K）+1.4NQK =1.2（1.822+2.661）+1.42.25=8.53KN 6）稳定性验算： 组合风荷载时： N/A+Mw/W =8.0610 3/（0.174489）+0.135106/5.08103 =121 N/mm 2205 N/mm2 =f 满足要求。 不组合风荷载时： N/A=8.5310 3/（0.174489） =100 N/mm 2205 N/mm2 =f 满足要求。 结论结论：采用单立杆时，组合风荷载或不组合风荷载脚手架稳定性均能满足使 用要求。 5.5.连墙件验算连墙件验算: : 此时应验算脚
16、手架最高处（14.6m）连墙件。 1）求 WK 查资料 4 得风压高度变化系数z =0.74 经以上计算取风荷载体型系数S=1.128 脚手架顶端风荷载标准值： wK=0.7zswO =0.70.741.1280.4=0.234 KN/M 2 2）求连墙件轴向力设计值 NC： 单个连墙件抗风面积： AW=2h3la =21.831.5=16.2 M 2 连墙件约束平面外变形所产生的轴向力： NO=5 KN（双排脚手架时） 连墙件轴向力设计值： Nl=NCw+ NO=1.4wKAW+ NO =1.40.23416.2+5=10.40 KN 3）扣件连结抗滑移验算： 采用双扣件RC=2RC=20.
17、88=12.8 KN Nl=10.40 KN12.8 KN=RC 采用双扣件可以满足使用要求（连墙件钢管加长后与脚手架内立杆扣接，另 一端与主体予埋钢管扣接处正常扣接外，再内外各增加一个抗滑扣件） 。 4）连墙件稳定承载力验算： 设连墙件长度 lH=300+1200=1500mm（脚手架内立杆与墙面间距 + lb） ， 长细比=lH/i=150/1.58=95=150（查计算依据 4） 由规范（计算依据 1）得 =0.626 稳定计算： NL/A=10.4010 3/（0.626489） =34.0 N/mm 2205 N/mm2=f 可见连墙件稳定承载能力足够。 6 6、立杆地基承载力验算：
18、、立杆地基承载力验算： 以立杆底脚最大受力 8.53KN(取自不组合风荷载时)作为计算依据。 P fg = kc.fgk 现脚手架底脚处地坪已作硬化处理，可取 kc = 1.0，地基土承载力标准值 fgk取 70KN/m 2。 立杆底脚处设厚 4050，宽 300 通长木垫板，每个立杆底脚处垫板有效面 积按 A=0.50.3=0.150 m 2。 P = N / A = 8.53/0.150=56.9 KN/m 2 70 KN/m2=1.070 KN/m2= k c.fgk 满足要求。 五、其它：五、其它： 1、 脚手架构造要求应满足 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ 130-20
19、01（2002 年版）中各项规定。 2、脚手架的现场安全技术管理： 1）脚手架编制者及公司质安人员应对操作人员作安全技术交底，除向 操作者交代各项构造要求，安全事项外，重点指出本工程脚手架各项几何参 数，必须避免操作人员按“常规”凭经验自行作主随意搭设； 2）必须禁止不作地基处理，不按计算书要求铺设立杆下垫块或垫板， 甚至在虚土上架设立杆，而为应付安全检查事后补做“硬”地坪，伪造脚手 架已作地基处理假象而给安全造成重大隐患； 3）重点检查连墙件数量、质量，其布置与计算书规定是否一致，转角 处是否加密，是否满足规范要求，是否钢性连结，该双扣件的有否遗漏，连 墙件架设与架体进度是否同步等等。 4）
20、因脚手架步高与建筑层高的矛盾，往往不相一致，当连墙件作局部调 整时要坚决避免连墙件位于立杆中部附近，造成立杆在风压与轴向力联合作 用下，加速立杆失稳的重大安全事故的发生，连墙件偏离主节点不应大于 300MM，不应上斜连结； 5）脚手架应满铺，当其与墙体间距大于 150mm 时，应三步一封； 6）在搭、拆过程中工地安全员应切实到位，履行职责，平时要加强巡查， 处理解决施工中可能出现的各项安全隐患； 7）在施工阶段，尤其在装饰装修阶段要避免“遍地开花”同时作业，要 监督好实际施工操作的作业层数与计算书规定的作业层数的一致性，避免施 工荷载超载危及安全。 六、结论：六、结论： 本搭设方案各项力学指标经计算均符合有关技术要求，可以满足使用要 求。
