悬挑脚手架施工方案
天津空港物流加工区邻里中心工程
型钢悬挑卸料平台
施工专项方案
浙江建安实业集团股份有限公司天津空港邻里中心工程
2009年2月
型钢悬挑卸料平台计算报审表
型钢悬挑卸料平台专项施工方案
天津空港物流加工区邻里中心工程；属于框剪结构;地上5层;地下1层；建筑高度：27.50m；标准层层高：4.80-5.95m ；总建筑面积：29425.30平方米；总工期：247天；施工单位：浙江建安实业集团股份有限公司。
本工程由天津天保市政有限公司投资建设，天津大成国际建筑设计有限公司设计，天津地质勘察院地质勘察，泛化建设集团有限公司监理，浙江建安实业集团股份有限公司组织施工；由郭本贵担任项目经理，张云青担任技术负责人。
由于卸料平台的悬挑长度和所受荷载都很大，因此必须严格地进行设计和验算。
一、参数信息:
1.荷载参数
脚手板类别：木脚手板，脚手板自重(kN/m2)：0.35；
栏杆、挡板类别：栏杆、木脚手板挡板，栏杆、挡板脚手板自重(kN/m)：0.14；
施工人员等活荷载(kN/m2):2.00，最大堆放材料荷载(kN):10.00。
2.悬挑参数
内侧钢绳与墙的距离(m)：1.00，外侧钢绳与内侧钢绳之间的距离(m)：0.50；
上部拉绳点与悬挑梁墙支点的距离(m)：3.00；
钢丝绳安全系数K：7.00，悬挑梁与墙的接点按固支计算；
预埋件的直径(mm)：16.00。
只对外侧钢绳进行计算；内侧钢绳只是起到保险作用，不进行计算。
3.水平支撑梁
主梁材料类型及型号：20号槽钢槽口水平；
次梁材料类型及型号：16号槽钢槽口水平；
次梁水平间距ld(m)：0.80，建筑物与次梁的最大允许距离le(m)：0.20。
4.卸料平台参数
水平钢梁(主梁)的悬挑长度(m)：2.50，水平钢梁(主梁)的锚固长度(m)：2.00；
平台计算宽度(m)：3.00。
二、次梁的验算:
次梁选择 16号槽钢槽口水平，间距0.8m，其截面特性为：
面积 A=25.15cm2；
惯性距 I
x
=934.5cm4；
转动惯量 W
x
=116.8cm3；
回转半径 i
x
=6.1cm；
截面尺寸：b=65mm,h=160mm,t=10mm。
1.荷载计算
(1)脚手板的自重标准值：本例采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2；
Q
1
= 0.35× 0.80= 0.28kN/m；
(2)最大的材料器具堆放荷载为10.00kN，转化为线荷载：
Q
2
= 10.00/ 2.50/ 3.00× 0.80= 1.07kN/m；
(3)槽钢自重荷载 Q
3
= 0.19kN/m；
经计算得到静荷载设计值 q = 1.2×(Q
1+Q
2
+Q
3
) = 1.2×(0.28+1.07+0.19) =
1.85kN；
经计算得到活荷载设计值 P = 1.4× 2.00× 0.80× 3.00= 6.72kN。
2.内力验算
内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算，计算简图如下：
最大弯矩M的计算公式为：
经计算得到，最大弯矩 M = 1.85×3.002/8+6.72×3.00/4=7.12kN.m。
3.抗弯强度验算
次梁应力：
其中γx -- 截面塑性发展系数，取1.05；
[f] -- 钢材的抗压强度设计值，[f] = 205.00 N/mm2；
次梁槽钢的最大应力计算值σ =7.12×103/(1.05×116.80)=58.05 N/mm2；
次梁槽钢的最大应力计算值σ =58.049 N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2,满足要求!
4.整体稳定性验算
其中，φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：
经过计算得到φb=570×10.00×65.00×235/(3.00×160.00×235.0)=0.77；
由于φb大于0.6，按照下面公式调整：
得到φb=0.705；
次梁槽钢的稳定性验算σ =7.12×103/(0.705×116.800)=86.50 N/mm2；
次梁槽钢的稳定性验算σ =86.499 N/mm2小于次梁槽钢的抗压强度设计值
[f]=205 N/mm2,满足要求!
三、主梁的验算:
根据现场实际情况和一般做法，卸料平台的内钢绳作为安全储备不参与内力的计算。
主梁选择 20号槽钢槽口水平，其截面特性为：
面积 A=32.83cm2；
=1913.7cm4；
惯性距 I
x
=191.4cm3；
转动惯量 W
x
回转半径 i
=7.64cm；
x
截面尺寸，b=75mm,h=200mm,t=11mm；
1.荷载验算
(1)栏杆与挡脚手板自重标准值：本例采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14kN/m；
= 0.14kN/m；
Q
1
(2)槽钢自重荷载 Q
=0.25kN/m
2
静荷载设计值 q = 1.2×(Q1+Q2) = 1.2×(0.14+0.25) = 0.47kN/m；
次梁传递的集中荷载取次梁支座力 P = (1.85×3.00+6.72)/2=6.13kN；
2.内力验算
悬挑卸料平台示意图
悬挑卸料平台水平钢梁计算简图
悬挑水平钢梁支撑梁剪力图(kN)
悬挑水平钢梁支撑梁弯矩图(kN.m)
悬挑水平钢梁支撑梁变形图(mm)
卸料平台的主梁按照集中荷载P和均布荷载q作用下的连续梁计算，由矩阵位移法，得到：
R[1] = 23.284 kN；
R[2] = 2.423 kN；
=23.284 kN；
最大支座反力为 R
max
最大弯矩 M
=7.594 kN.m；
max
最大挠度 V=1.147 mm。
3.抗弯强度验算
其中γx -- 截面塑性发展系数，取1.05；
[f] -- 钢材抗压强度设计值，[f] = 205.00 N/mm2；
主梁槽钢的最大应力计算值σ
=7.59×106/1.05/191400.0+1.16×104/3283.000=41.334 N/mm2；
主梁槽钢的最大应力计算值 41.334 N/mm2小于主梁槽钢的抗压强度设计值
[f]=205.00 N/mm2，满足要求!
4.整体稳定性验算
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，按照下式计算：
φb=570×11.0×75.0×235/(2500.0×200.0×235.0)=0.941；
由于φb大于0.6，应按照下面公式调整：
可得φb=0.770；
主梁槽钢的稳定性验算σ = 7.59×106/(0.770×191400.00)=51.52 N/mm2；
主梁槽钢的稳定性验算σ = 51.52 N/mm2小于 [f]=205.00,满足要求!
四、钢丝拉绳的内力验算:
水平钢梁的垂直支坐反力R
Ci 和拉钢绳的轴力R
Ui
按照下面计算，
R
Ci = R
Ui
sinθi
其中 R
Ci
-- 水平钢梁的垂直支坐反力(kN)；
R
Ui
-- 拉钢绳的轴力(kN)；
θi -- 拉钢绳的轴力与水平钢梁的垂直支坐反力的夹角； sinθi = Sin (ArcTan (3/(0.5+1)) = 0.894；
根据以上公式计算得到外钢绳的拉力为：R
Ui = R
Ci
/ sinθi；
R
= 23.284 / 0.894 = 26.03 kN；
U1
五、钢丝拉绳的强度验算:
取最大值进行验算，为26.03kN；
钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力R
U
如果上面采用钢丝绳，钢丝绳的容许拉力计算公式：
]-- 钢丝绳的容许拉力(kN)；
其中[F
g
F
-- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)；
g
=0.5d2，d为钢丝绳直径(mm)；
计算中近似取F
g
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳分别取0.85、0.82和0.8；
K -- 钢丝绳使用安全系数。
计算中[F
]取26.032kN，α=0.82,K=7，得到：d=21.1mm。
g
钢丝绳最小直径必须大于22mm才能满足要求！
六、钢丝拉绳拉环的强度验算:
进行计算作为拉环的拉力N为：取钢丝拉绳(斜拉杆)的轴力最大值R
U
=26031.995N。
N=R
U
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所述在物件的自重标准值作用下，每个拉环按2个截面计算的。拉环的应力不应大于50N/mm2，故拉环钢筋的抗拉强度设计值[f]=50.0N/mm2；
所需要的拉环最小直径 D=[26032.0×4/(3.142×50.00×2)]1/2=25.7mm。
七、操作平台安全要求:
1.卸料平台的上部拉结点，必须设于建筑物上，不得设置在脚手架等施工设备上；
2.卸料平台安装时，钢丝绳应采用专用的挂钩挂牢，建筑物锐角口围系钢丝绳处应加补软垫物，平台外口应略高于内口；
3.卸料平台左右两侧必须装置固定的防护栏；
4.卸料平台吊装，需要横梁支撑点电焊固定，接好钢丝绳，经过检验后才能松卸起重吊钩；
5.卸料平台使用时，应有专人负责检查，发现钢丝绳有锈蚀损坏应及时调换，焊缝脱焊应及时修复；
6.操作平台上应显著标明容许荷载，人员和物料总重量严禁超过设计容许荷载，配专人监督。