钢管架防护棚方案

新 建 厂 房工程

现场施工钢管架防护棚

专

项

施

工

方

案

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钢管架施工防护棚计算书

苏州萩原弘业蔺草有限公司新建厂房工程；属于框架结构;地上1层;地下0层；建筑高度：9.50m；标准层层高：9.50m ；总建筑面积：2784平方米；总工期：180天；施工单位：阳昇建设集团有限公司。

   本工程由苏州萩原弘业蔺草有限公司投资建设，中国轻工业武汉设计工程有限责任公司，苏州市晨阳工程监理咨询有限公司，阳昇建设集团有限公司组织施工；由单岳峰担任项目经理，陈海浪担任技术负责人。

编制依据：《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001。

由于防护棚有双层防护，故只按照承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状态。计算书中规定防护棚开间方向为横向，进深方向为纵向，简图如下：

一、参数信息:

1、构造参数:

立杆横距lb(m)：4.2 ；

立杆纵距la(m)：1.2 ；

防护棚高度H(m)：4 ；

上下防护层间距h1(m)：0.6 ；

立杆步距h(m)：1.8 ；

斜撑与立杆连接点与地面的距离h2(m)：1.6 ；

斜撑与立杆连接点到下防护层的距离h3(m): 1.5；

水平钢管搭设方式：钢管沿横向搭设 ；

水平钢管间距a(m)：0.6 ；

钢管类型(mm)：Φ48 × 3 ；

扣件连接方式：单扣件 ,取扣件抗滑移承载力系数: 0.8 ；

2.荷载参数:

高空坠落物最大荷载标准值N(kN)：0.5 ；

脚手板自重(kN/m2)：0.1 ；

栏杆及挡脚板自重(kN/m)：0.05 ；

3.地基参数:

地基土类型:碎石土；

地基承载力标准值(kpa): 170；

立杆基础底面面积(m2): 0.25；

地基承载力调整系数: 0.4。

二、横向水平支撑钢管计算:

横向钢管按照简支梁计算，承受脚手板自重、坠落物冲击集中荷载。由于防护棚有双层防护，故只按照承载能力极限状态设计，不考虑正常使用极限状态。截面几何参数如下：

截面抵抗矩 W = 4.49 cm3;

截面惯性矩 I = 10.78 cm4;

                         横向钢管计算简图

1、荷载的计算：

(1)脚手板自重(kN/m)：

q1 = 0.1×0.6 = 0.06 kN/m；

(2) 高空坠落物最大荷载标准值(kN)：

N= 0.5 kN；

2.强度验算:

横向支撑钢管按简支梁计算；

最大弯矩计算公式如下：

均布恒载：q = 1.2 ×0.06 = 0.072 kN/m；

冲击荷载：F = 1.4×0.5 = 0.7 kN；

最大弯距 M = 0.125×0.072×4.22 + 0.25×0.7×4.2= 0.4 kN.m ；

最大应力 σ = M / W = 0.4×106 / (4.49×103) = 199.056 N/mm2；

支撑钢管的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的计算应力 199.056 N/mm2 小于 钢管的抗弯强度设计值 205 N/mm2，满足要求！

三、纵向支撑钢管计算:

纵向水平钢管按照承载能力极限状态设计，按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

冲击荷载按最不利情况作用于跨中，上部钢管传递的恒载按等间距步置。

冲击荷载: F= 0.7 kN；

上部钢管传递恒载：P=1.2×0.1×0.6×4.2/2 = 0.151 kN；

                   支撑钢管计算简图

                   支撑钢管计算弯矩图(kN.m)

最大弯矩 Mmax = 0.2kN.m ；

最大应力 σ= Mmax / W = 0.2×106 / (4.49×103) = 44.488 N/mm2；

支撑钢管的计算应力 44.488 N/mm2 小于 横向钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2，满足要求！

四、扣件抗滑移计算:

水平钢管传递最大支座力N=0.7+ 1.2 / 0.6×0.151=1.002；

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，扣件抗滑移按下式 ：

             R ≤Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取6.4 kN；

水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 1.002 kN；

R < 6.40 kN , 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!  

五、立杆的稳定性验算:

（一）立杆荷载计算：

作用于立杆的荷载包括防护棚结构自重、构配件自重、冲击荷载。

1、 防护棚结构自重NG1：

钢管自重取0.04kN/m,扣件自重取0.015kN/个 ；

钢管长度：L=[1.2+1.2×4.2/(2×0.6)] ×2+(4－0.6)/1.8 ×1.2+4= 17.2 m ；

扣件数量：n=2×2+(4－0.6)/1.8= 6 个 ；

NG1=0.04×17.2 + 0.015×6 = 0.778 kN；

2、 防护棚构配件自重(kN)：

栏杆、挡脚板自重：0.05×1.2= 0.06 kN；

脚手板自重：0.1×4.2×1.2/2= 0.252 kN；

NG2=0.06+0.252=0.312 kN；

经计算得到，静荷载标准值 NG = 0.778+ 0.312  = 1.09 kN；

3、冲击荷载NQ (kN)：

NQ = 0.5 kN  ；

立杆荷载设计值  N = 1.2NG  + 1.4NQ = 1.2×1.09 + 1.4×0.5 = 2.008 kN；

（二）立杆的稳定性验算:

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 =2.008 kN；

      φ ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到；

      i  ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.59 cm；

      A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.24  cm2；

      W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W= 4.49  cm3；

      σ ------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)；

      [f] ---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2；

      l0 ---- 计算长度 (m)；

      参照《扣件式规范》 ： l0 = kμh ；

      k ---- 计算长度附加系数，取值为1.155；

      μ---- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；取μ= 1.8；

      h ---- 立杆自由长度；

防护棚不同于落地脚手架，一般的落地架在主节点处有横向水平杆支撑，故立杆自由长度取立杆步距；而防护棚在主节点处大多无横向水平杆支撑，立杆自由长度h取值如下；

斜撑与立杆的连接点到地面的距离为1.6 m，；斜撑与立杆的连接点到下层防护层的距离为1.5 m；

h取上述两者的最大值 1.6 m。

立杆计算长度 l0 = kμh = 1.155×1.8×1.6 = 3.326 m；

λ＝l0/i =3.326×103 / (1.59×10) = 209 ；

由长细比λ查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.166 ；

钢管立杆受压应力计算值 ； σ =2.008 ×103/( 0.166×4.24×102 )= 28.529 N/mm2；

钢管立杆受压应力计算值 σ = 28.529 N/mm2 小于 抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

六、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求：

             p ≤ fg

地基承载力设计值:

fg = fgk×kc = 170×0.4 = 68 kpa ；

其中，地基承载力标准值：fgk= 170 kpa ；

脚手架地基承载力调整系数：kc = 0.4 ；

立杆基础底面的平均压力：p = N/A =2.008 / 0.25  = 8.032 kpa ；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N =2.008 kN；

基础底面扩展面积 ：A = 0.25 m2 。

p= 8.032 kpa≤ fg= 68 kpa 。地基承载力满足要求！