懸挑腳手架力學(xué)計(jì)算書一、計(jì)算依據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017-2017）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2015）本工程懸挑腳手架搭設(shè)方案（14#工字鋼懸挑梁，架體縱距1.5m、橫距1.0m、步距1.8m）二、計(jì)算參數(shù)材料參數(shù)：14#工字鋼：材質(zhì)Q235B，截面特性：截面模量W?=102cm3（102×10??m3），抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215N/mm2（215×10?N/m2），線重量γ=168.9N/mΦ20元鋼（U型錨固螺栓）：材質(zhì)HRB400，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f?=360N/mm2，截面積A=314mm2（π×102）鋼管（Φ48×3.5mm）：線重量38.4N/m扣件：單只自重15N腳手板（木腳手板）：自重400N/m2安全網(wǎng)：自重5N/m2荷載參數(shù)：永久荷載（材料自重）：含工字鋼、鋼管、扣件、腳手板、安全網(wǎng)自重可變荷載（活荷載）：施工人員及小型工具荷載，按3.0kN/m2取值（JGJ130-2011要求）荷載組合系數(shù)：永久荷載分項(xiàng)系數(shù)γ_G=1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)γ_Q=1.4（承載力極限狀態(tài)組合）幾何參數(shù)：懸挑梁：外伸長度L?=1.2m，錨固長度L?≥2.3m（常規(guī)段）、L?=3.6m（陽臺加長段）架體計(jì)算單元：按縱距1.5m取1個(gè)計(jì)算單元，腳手板鋪設(shè)面積A=1.5m×1.0m=1.5m2安全網(wǎng)計(jì)算面積：按架體外側(cè)投影面積，A_網(wǎng)=1.5m×20m=30m2（架體高度按20m計(jì)）三、荷載計(jì)算（按1個(gè)計(jì)算單元）（一）永久荷載計(jì)算（G_k）鋼管自重（G?）：立桿：20m×38.4N/m=768N大橫桿（含掃地桿、防護(hù)欄桿）：1.5m×19根×38.4N/m=1094.4N小橫桿：（1.5m×9根+1.0m×6根）×38.4N/m=748.8N剪刀撐：2.4m×5根×38.4N/m=460.8N鋼管總自重：768+1094.4+748.8+460.8=3072N扣件自重（G?）：32個(gè)×15N/個(gè)=480N腳手板自重（G?）：400N/m2×1.5m2=600N安全網(wǎng)自重（G?）：5N/m2×30m2=150N工字鋼自重（G?）：168.9N/m×3.5m=591.2N（工字鋼總長按3.5m計(jì)）永久荷載總和：G_k=3072+480+600+150+591.2=4893.2N組合后永久荷載：γ_G×G_k=1.2×4893.2=5871.84N（二）可變荷載計(jì)算（Q_k）活荷載：Q_k=3000N/m2×1.5m2=4500N組合后可變荷載：γ_Q×Q_k=1.4×4500=6300N（三）總計(jì)算荷載（F）F=γ_G×G_k+γ_Q×Q_k=5871.84+6300=12171.84N（常規(guī)段）四、常規(guī)段懸挑梁（L?=1.2m，L?=2.3m）驗(yàn)算（一）支座反力計(jì)算以懸挑梁為計(jì)算模型，外伸端承受總計(jì)算荷載F，錨固端設(shè)兩個(gè)支座反力R?（外伸端側(cè)）、R?（內(nèi)側(cè)），根據(jù)力矩平衡與力平衡方程：對R?取矩：F×(L?+L?)=R?×L?（L?為荷載作用點(diǎn)至R?距離，取0.2m，即荷載作用于外伸端內(nèi)側(cè)0.2m處）12171.84×(1.2+0.2)=R?×2.3R?=(12171.84×1.4)/2.3≈7472.4N力平衡：R?+R?=FR?=12171.84-7472.4≈4699.4N（注：源文件R?計(jì)算值為6350.5N，此處按規(guī)范荷載組合修正，以實(shí)際平衡方程為準(zhǔn)）（二）工字鋼抗彎承載力驗(yàn)算最大彎矩（M_max）：荷載作用于外伸端，最大彎矩產(chǎn)生于錨固端支座R?處M_max=F×L?=12171.84N×1.2m=14606.2N·m（14.61kN·m）抗彎承載力計(jì)算：工字鋼抗彎承載力設(shè)計(jì)值：M_u=W?×f=102×10??m3×215×10?N/m2=21930N?m（21.93kN?m）驗(yàn)算結(jié)果：M_max=14606.2N?m<M_u=21930N?m，滿足抗彎承載力要求。（三）工字鋼穩(wěn)定性驗(yàn)算（壓彎構(gòu)件）懸挑梁錨固端承受壓力，需驗(yàn)算整體穩(wěn)定性，取工字鋼長細(xì)比λ=μL/i（μ為長度系數(shù)，取0.5；i為工字鋼截面慣性半徑，14#工字鋼i_x=5.74cm=0.0574m）：長細(xì)比：λ=0.5×2.3/0.0574≈20.03，查規(guī)范得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.98軸力：N=R?≈4699.4N壓彎承載力驗(yàn)算：N/A+M_max/(γ?W?)≤f（A為工字鋼截面積，14#工字鋼A=21.516cm2=2151.6mm2；γ?為截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05）4699.4/2151.6+14606.2×103/(1.05×102×103)≈2.18N/mm2+136.7N/mm2≈138.88N/mm2<215N/mm2，滿足穩(wěn)定性要求。五、陽臺加長段懸挑梁（L?=1.2m，L?=3.6m）驗(yàn)算（一）荷載調(diào)整陽臺段因工字鋼加長，工字鋼自重增加：G?'=168.9N/m×4.8m=810.7N（總長按4.8m計(jì)）永久荷載總和：G_k'=4893.2-591.2+810.7=5112.7N組合后永久荷載：γ_G×G_k'=1.2×5112.7=6135.2N總計(jì)算荷載：F'=6135.2+6300=12435.2N（二）支座反力與彎矩計(jì)算對R?取矩：12435.2×(1.2+0.2)=R?×3.6R?=(12435.2×1.4)/3.6≈4878.2N力平衡：R?'=12435.2-4878.2≈7557N最大彎矩：M_max'=F'×L?=12435.2×1.2=14922.2N?m（14.92kN?m）（三）承載力驗(yàn)算抗彎承載力：M_max'=14922.2N?m<M_u=21930N?m，滿足要求；穩(wěn)定性驗(yàn)算：λ=0.5×3.6/0.0574≈31.36，φ=0.95N/A+M_max'/(γ?W?)=7557/2151.6+14922.2×103/(1.05×102×103)≈3.51N/mm2+140N/mm2≈143.51N/mm2<215N/mm2，滿足要求。六、U型錨固螺栓（Φ20元鋼）驗(yàn)算取最大支座反力R?=7557N（陽臺段），每根懸挑梁設(shè)2組U型螺栓，每組2根Φ20元鋼，按受拉承載力驗(yàn)算：單根螺栓受力：N_bolt=R?/(2×2)=7557/4≈1889.3N（2組螺栓，每組2根，共4根受力）螺栓抗拉承載力：N_u=A×f?=314mm2×360N/mm2=113040N驗(yàn)算結(jié)果：N_bolt=1889.3N<N_u=113040N，滿足抗拉承載力要求；（源文件按2根螺栓計(jì)算，此處按規(guī)范“每組螺栓不少于2根”修正，實(shí)際受力更安全）七、特殊說明陽臺段懸挑梁加長后，需保留陽臺底部支撐系統(tǒng)（如鋼管腳手架），作為二次安全保障，避免因意外荷載導(dǎo)致懸挑梁過載；荷載計(jì)算中，架體高度按20m計(jì)，實(shí)際施工中需根據(jù)架體搭設(shè)高度調(diào)整鋼管、安全網(wǎng)自重，確保計(jì)算荷載與實(shí)際一致；工字鋼焊接部位（如端頭固定鋼管）需進(jìn)行焊縫驗(yàn)算，焊縫強(qiáng)度