施工高压线、塔吊安全防护措施方案 (12)

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)：2 ； 立杆纵距la(m)：1.5 ； 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)：1.2 ；

斜撑与立杆连接点与地面的距离h2(m)：1 ； 斜撑与立杆连接点到下防护层的距离h3(m): 0.8； 水平钢管搭设方式：钢管沿横向搭设 ； 水平钢管间距a(m)：0.5 ； 钢管类型(mm)：Φ48 × 3.5 ；

扣件连接方式：单扣件 ,取扣件抗滑移承载力系数: 1 ；

2.荷载参数:

高空坠落物最大荷载标准值N(kN)：1 ； 脚手板自重(kN/m2)：0.35 ； 栏杆及挡脚板自重(kN/m)：0.15 ；

3.地基参数:

地基土类型:素填土；

地基承载力标准值(kPa): 120； 立杆基础底面面积(m2): 0.25； 地基承载力调整系数: 1。

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 = 5.08 cm3; 截面惯性矩 I = 12.19 cm4;

横向钢管计算简图

1、荷载的计算：

(1)脚手板自重(kN/m)：

q1 = 0.35×0.5 = 0.175 kN/m； (2) 高空坠落物最大荷载标准值(kN)： N= 1 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 ×0.175 = 0.21 kN/m； 冲击荷载：F = 1.4×1 = 1.4 kN；

最大弯距 M = 0.125×0.21×22 + 0.25×1.4×2= 0.805 kN.m ； 最大应力 σ = M / W = 0.805×106 / (5.08×103) = 158.465 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 158.465 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= 1.4 kN；

上部钢管传递恒载：P=1.2×0.35×0.5×2/2 = 0.21 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 = 0.483kN.m ；

最大应力 σ= Mmax / W = 0.483×106 / (5.08×103) = 95.08 N/mm2；

支撑钢管的计算应力 95.08 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=1.4+ 1.5 / 0.5×0.21=2.03；

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1.00，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN，扣件抗滑移按下式 ：

R ≤Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取8 kN； 水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 2.03 kN； R < 8.00 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=[1.5+1.5×2/(2×0.5)] ×2+(4－0.6)/1.2 ×1.5+4= 17.5 m ； 扣件数量：n=2×2+(4－0.6)/1.2= 7 个 ； NG1=0.04×17.5 + 0.015×7 = 0.805 kN；

2、 防护棚构配件自重(kN)：

栏杆、挡脚板自重：0.15×1.5= 0.225 kN； 脚手板自重：0.35×2×1.5/2= 0.525 kN； NG2=0.225+0.525=0.75 kN；

经计算得到，静荷载标准值 NG = 0.805+ 0.75 = 1.555 kN； 3、冲击荷载NQ (kN)： NQ = 1 kN ；

立杆荷载设计值 N = 1.2NG + 1.4NQ = 1.2×1.555 + 1.4×1 = 3.266 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 =3.266 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 = 1.58 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4. cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W= 5.08 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 m，；斜撑与立杆的连接点到下层防护层的距离为0.8 m；

h取上述两者的最大值 1 m。

立杆计算长度 l0 = kμh = 1.155×1.8×1 = 2.079 m； λ＝l0/i =2.079×103 / (1.58×10) = 132 ；

由长细比λ查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.386 ；

钢管立杆受压应力计算值 ； σ =3.266 ×103/( 0.386×4.×102 )= 17.303 N/mm2； 钢管立杆受压应力计算值 σ = 17.303 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 = 120×1 = 120 kPa ； 其中，地基承载力标准值：fgk= 120 kPa ； 脚手架地基承载力调整系数：kc = 1 ；

立杆基础底面的平均压力：p = N/A =3.266 / 0.25 = 13.0 kPa ； 其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 ：N =3.266 kN； 基础底面扩展面积 ：A = 0.25 m2 。

p= 13.0 kpa≤ fg= 120 kPa 。地基承载力满足要求！