施工平台结构受力荷载计算

1、 计算参数

施工平台采用钢管搭设，形式同满堂脚手架，依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）进行受力计算。

搭设尺寸为15m×6m，高宽比不大于2，高度按10m进行计算，实际搭设不超过10m。施工层不得超过一层，参数如下：

脚手架步距为1.1m，立杆纵横距均为0.8m，作业层横向水平杆加密布置，间距0.4m，立杆采用单立管，横杆与立杆采用扣件连接，立杆底部设C25，L=1.5m插筋。

钢管截面面积A=5.06cm2，截面惯性矩I=12.71cm4，截面模量W＝5.26cm3，回转半径i＝1.59cm，抗压、抗弯强度设计值l＝205N/mm2，弹性模量E=2.06×105N/mm。 2 、荷载 2.1荷载分类

作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。 永久荷载（恒荷载）可分为：

（1）脚手架结构自重，包括立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重；

（2）构、配件自重，包括脚手板、栏杆、挡脚板等防护设施的自重。 可变荷载（活荷载）可分为： （1）风荷载；

（2）施工荷载，包括作业层上的人员、器具和材料的自重。 2.2荷载值

本脚手架共1个作业层作业，作业层铺满竹跳板，底部四周使用竹串片脚手板作为挡板。脚手板自重标准值取0.35KN/m2，钢管自重取0.04KN/m，栏杆与竹串片脚手板挡板自重标准值取0.17 KN/m2。

本次施工活荷载按7KN/m2进行计算。

3、 受力计算 3.1横向水平杆的计算

横向水平杆按简支梁进行强度和挠度计算，横向水平杆在纵向水平杆的上面。按照横向水平杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算横向长杆的最大弯矩和变形。

图3-1横向水平杆计算简图

①均布荷载值计算

小横杆的自重标准值 P1=0.04KN/m

脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.8 /2=0.14KN/m 活荷载标准值 Q=7.000×0.8/2=2.8KN/m

荷载的计算值 q=1.2×0.04+1.2×0.14+1.4×2.8=4.136KN/m ② 抗弯强度计算 最大弯矩Mmax121qlb4.1360.8020.331kNm 88Mmax20.331106/5.2610362.93Nmm W<l=205N/mm2，满足要求。

③ 挠度计算 最大挠度

5qklb4f384EI5(0.040.142.8)8004mm0.607mm 53842.0610127100flb/150800/1505.33mm10mm，满足要求。

3.2纵向水平杆的计算

纵向水平杆按三跨连续梁进行强度和挠度计算。用横向水平杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在纵向杆的不利布置，计算纵向杆的最大弯矩和变形。

图3-2纵向水平杆计算简图

①荷载值计算

小横杆的自重标准值 P1=0.04×0.8=0.032KN 脚手板的荷载标准值 P2=0.350×0.8×0.8/2=0.112KN 活荷载标准值 Q=7.000×0.8×0.8/2=2.24KN

荷载的计算值 P=1.2×0.032+1.2×0.112+1.4×2.24=3.309KN ② 抗弯强度及挠度计算 均布荷载最大弯矩

=0.016 kN·m

集中荷载最大弯矩MPmax0.175Pla= 0.463kN·m

MmaxMPmax2(0.0160.463)106/5.2610391.06Nmm

W<l=205N/mm2，满足要求。

③ 挠度计算 最大挠度

3Pklaf1.146

100EI1.146（0.0320.1122.24）0.838100.534mm =51002.061012.71fla/150800/1505.33mm10mm，满足要求。

3.3扣件抗滑力计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5)：

R ≤ Rc

式中Rc — 扣件抗滑承载力设计值，取8.0kN；

R — 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 小横杆的自重标准值: P1 = 0.04×0.8=0.032kN； 大横杆的自重标准值: P2 = 0.04×0.8=0.032kN； 脚手板的自重标准值: P3 = 0.35×0.8×0.8/2=0.112 kN； 活荷载标准值: Q = 7×0.8×0.8 /2 = 2.24 kN；

荷载的设计值: R=1.2×(0.032+0.032+0.112)+1.4×2.24=3.35 kN； R=3.35kN<8.0kN，扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。 3.4立杆的轴向压力计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 ① 静荷载标准值包括以下内容： a. 脚手架自重标准值产生的轴向力NG1

每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)：查规范本例为0.1417。

NG1=H×gk=10×0.1417=1.417kN

b. 脚手板自重标准值产生的轴向力NG2

脚手板的自重标准值(kN/m2)：本例采用竹串片脚手板，标准值为0.35。

NG2 = 0.35×2×0.8×0.8=0.448kN

经计算得到，故静荷载标准值NG = NG1+ NG2k = 1.865N。

② 施工荷载标准值产生的轴向力NQ

NQ= 7.000×1×0.8×0.8=4.48kN

考虑风荷载，立杆的轴向压力设计值N：

N = 1.2NG + 0.9×1.4NQ =7.883kN

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW：

MW = 0.9×1.4Wk la h2/10=0.0382KN•m

其中，Wk=0.7UZUSW0= 0.7×0.350×1.13×1.132 = 0.313 KN/m2 立杆的轴向压力标准值Nk：

Nk= NG + NQ=6.345kN

3.5立杆的稳定性计算

考虑风荷载，立杆的稳定性应符合下列公式要求

MN1WfAW式中N — 立杆的轴心压力设计值，N=7.883kN；

i — 截面回转半径；

l0 — 立杆计算长度，l0kh1.1552.9241.13.715m  — 长细比，l0234； i — 轴心受压立杆的稳定系数，查表得0.145；

A — 立杆净截面面积，A=5.06cm2；

ƒ — 钢管立杆抗压强度设计值，ƒ=205.00N/mm2；

根据上述公式及其参数得出：立杆受压强度计算值1=114.70N/mm2< ƒ，满足要求。

3.6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

pkNkfg Ad式中：pk—立杆基础底面处的平均压力标准值（kPa）；

Nk —上部结构传至基础顶面的轴向力标准值 (kN)，Nk =6.345kN； Ad —基础底面面积，Ad =0.25m2； fg—地基承载力特征值 (kPa)；

fg取170kPa，则pk=25.38kPa < ƒg，故地基承载力满足要求。 4、 小结

设备中湿喷机TK-500最重，以湿喷机为例进行计算。湿喷机重量1476kg，按1500kg进行计算。

材料：水泥、砂石料等，按1000kg计算。 人员：按5人、每人80kg计算。 总重量为：1500+400+1000=2900kg。

荷载计算时施工均布荷载按照7 KN/m2考虑。湿喷机底部增加约3m2的木板底座。

故，施工平台三排三跨内只允许布置一台湿喷机及1000kg材料，且人员不超过5人。施工平台面积为90m2，则平台理论承重为63t。考虑一定安全系数，要求施工平台限重30t，且设备、材料、人员须分散，不得集中布置。