一、工程概况：

      本工程为某高层写字楼，框剪结构。建筑面积29800m²，层高3.5m，地下一层，地上20层，加跃层全高76.5m。裙房地下一层，地上两层，裙房与主楼在筏基、一层顶结构层均设后浇带，裙房主体待主楼结构封顶后施工。

二、脚手架设计方案：

1、本工程采用扣件式Φ48×3.5钢管脚手架，地下一层至地上三层顶采用双排落地式单立杆脚手架，三层顶开始分三次悬挑至跃层，分别在三层顶、九层顶、十五层顶用16#工字钢加Φ20圆钢斜拉卸荷，每段最大悬挑高度21m。

2、钢管脚手架采用双排单立杆，纵向间距1.5m，横向间距0.9m，纵向水平杆步距1.8m，里立杆距外墙皮0.3m；小横杆间距0.75 m。每步架设栏杆高0.9 m。作业层设挡脚手板和竹笆跳板满铺。

3、水平杆在立杆内侧，小横杆在纵向水平杆下，满铺竹笆的作业层填纵向水平杆一根。

4、连墙件采用Φ48×3.5钢管按二步（3.6m）三跨（4.5m）设置，阴阳角两侧均设置连墙件。

5、脚手架外侧立面整个长度和高度连续设置剪刀撑，每组剪刀撑跨越立杆6-7根，与水平成45°-60°角。

6、脚手架拐角处及中间每隔6跨设置一道横向斜撑，自底层至顶层。

7、外立杆内侧用密目式绿色安全网全封闭，作业层竹笆底面用平网封闭。

三、设计验算：

（一）验算依据：

1、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001。

2、《建筑工程安全检查标准》JGJ59-99。

3、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001。

4、《上海市悬挑脚手架安全技术规程》DG/TJ08-2002-2006。

（二）验算内容：

      依据规范第5.1.5条规定的情况下，相应杆件可不再进行设计计算，架体设计采用了规范第6.1.1条规定的构造尺寸，符合表5.1.7注及第六章构造规定，故纵向水平杆、横向水平杆、立杆等就不必进行验算，故只验算连墙杆、型钢支承架、扣件抗滑承载力。

（三）连墙杆验算：

1、连墙杆的轴向设计值：

N_l=N_lw+N_o （5.4.1）

其中 N_o——架体平面外变形产生的轴向力，规范取5KN

N_lw——风荷载产生的轴向力=1.4W_k·Aw （5.4.2）

W_k——水平荷载标准值=0.7μ_z·μ_s·W_o （4.3.2）

A_w——每个连墙件的覆盖面积（本工程为4.5×3.6=16.2m²,取27 m²）

μ_z——风压高度变化系数。（按荷载规范GB5009-2001表7.2.1及场地情况及高度查得μ_z=1.95）

μ_S——脚手架体型系数（按规范表4.2.4查得μ_s=1.3φ。φ为挡风系数，按规范附录表A₃查得φ=0.089，μ_S=1.3×0.089=0.1157）

W_o——基本风压值按荷载规范附录附图查得W_o=40kg/m²

W_k=0.7μ_z·μ_S·w_o=0.7×1.95×0.1157×40=6.317 kg/m²

N_lw=1.4 W_k·A_w=1.4×6.317×27=238.78kg

N_l= N_lw+ N_o=238.78+500=738.78kg

2、连墙杆强度验算：

选用Φ48×3.5钢管作为拉墙杆，查表得

F=4.89cm² Q235钢材强度设计值 f=205N/mm² （规范表：5.1.6）

σ=N/F=7387.78/489=15.11N/mm²＜205N/mm² 安全

（四）型钢支撑架验算：

选双保险的结构型式：即悬挑梁加斜拉杆。

1、架体设计尺寸同第二条

连墙件设置为二步三跨，立杆横距L_b为0.9m，纵向水平杆步距1.8m，立杆纵距La为1.5m，内立杆距建筑物主体为0.3m。

2、 计算简图（按二种最不利状态）

1悬臂梁状态（拉杆失效）

2上拉三脚架状态（压点失效）

3、荷载计算：

立杆的轴向压力：N

按不组合风荷载考虑（组合风荷载的计算值更小）

N=1.35（N_G1K+N_G2K）+1.4∑N_QK （按规范公式5.3.2-1）

（按上海“规范”规定恒载分项系数调整为1.35）

N_G1K——脚手架结构自重标准值产生的轴向力。（按规范附录A A-1表取值）

N_G2K——构件自重标准值产生的轴向力（按规范表4.2.1-1～4.2.1-2）

∑N_QK——施工荷载标准值产生的轴向力总和

每根立杆承受的作用面积为：1.8×1.2×1/2=1.08m²

每根立杆承受构件自重标准值为：0.1248 KN/ （规范附录表A-1）

脚手板自重标准值为：0.35KN/m² （规范表4.2.1-1）

栏杆挡脚板标准值为：0.14KN/m² （规范表4.2.1-2）

施工活荷载标准值为：6KN/m² （按上海规程3.2.2第二条要求取值）

支承架上架体高度：21m （设计方案）

N_G1K=21×0.1248=2.62KN

N_G2K=1.08×6（层）×（0.35+0.14）=3.18KN

N_QK=1.08×6KN=6.48KN

N=1.35×（2.62+3.18）+1.4×6.48=7.83+9.07=16.9KN

4、内力分析和截面验算：

（1）悬臂梁内力计算（见右图）

B点弯矩

M_B=1.69×（0.3+1.2）=2.535t·m

A支座压力

R _A=2.535÷2.2=1.152t

B支座反力

R_B=1.152+3.38=4.532t

（2）型钢截面验算

选工字钢Ⅰ16^# W _X=141cm³；F=26.1 cm²

抗弯强度验算：W-截面模量

σ=M_max/W=253500/141=1797.8kg/ cm²=179.78N/mm²＜205N/mm²

抗剪强度验算：

τ= V_max·S/Ⅰ·tw V_max——最大剪力；S——截面模量=81 cm3

Ⅰ——惯性矩=1127 cm⁴；t_w——腹板厚度=0.6cm

τ=3380×81/（1127×0.6）=273780/676.2=404.88kg/ cm²=40.4N/mm²＜125 N/mm²

（3）拉杆内力计算：

按实际位置拉杆尺寸倾斜角

tgφ=1200/3420=0.3548 φ≈19.5°

Fy=1..69t+1.69×0.3/(0.3+0.9)=1.69+0.4225=2.113t

CoS19.5°=0.943；F= Fy·CoS19.5°=2.113×0.943=1.990t

Fx= Fy·Sin19.5°=2.113×0.334=0.705t （梁底板抵消）

（4）拉杆截面验算：选Φ20圆钢拉杆 Fu=3.14cm2

拉杆强度验算：

σ=F/Fu=1990kg/3.14=624.86kg/ cm²= 62.5N/mm²＜215 N/mm² 安全

(5) 拉杆结点焊缝强度验算：

悬挑架连接

1Φ20圆钢拉杆上端弯成71°，弯端长100mm与上楼层予埋件M₁采用双面电弧焊（角焊），焊缝长度两侧各100mm。h_f=12mm。下端弯成19°弯端长100mm，与工字钢上侧采用双面电弧焊（角焊），焊缝长度两侧各100mm。

2悬挑层结构外侧埋件M₂与工字钢下翼两侧采用双面电弧焊，焊缝两侧各长100mm，以控制工字钢移动。

3每根工字钢挑出端按图示尺寸，焊两个Φ25圆钢，高150mm以控制立杆位置。

焊缝验算：

Φ20圆钢拉杆作用力平行于焊缝方向，按钢结构设计规定焊缝抗剪强度按下式计算：

τ=N/（ h_f·l_w）≤0.7f_y^w 其中N——轴向拉力

h_f——焊脚尺寸

由前计算得：N=1.990t l_w——焊缝有效长度等于焊缝长度扣除2倍焊脚尺寸

查表得：f_y^w=160 N/mm² f_y^w=角焊缝抗剪强度设计值

l_w=200-12×2=176mm

N/( h_f·l_w)≤0.7f_y^w 代入19900/(1.2×176)＜0.7×160

9.42＜112 安全

（五）扣件抗滑承载力计算

按规范5.2.5条纵向或横向水平杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力按下式计算：

R≤R_C

R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值

R_C——扣件抗滑承载力设计值，按规范表5.1.7采用8KN

承载值计算：

水平杆自重标准值 P₁=0.038×1.5=0.057KN

脚手板标准值 P₂=0.35×0.9×1.5/2=0.236KN

活荷载标准值 Q=2×0.9×1.5/2=1.35KN

承载计算值 R=1.35×0.057+1.35×0.236+1.4×1.35

=0.077+0.319+1.89=2.286KN＜8KN 安全