以某平臺施工濟南防護棚架設計為例， 基于有限元運算進行防護棚架結構驗算，重點介紹了防護棚架橫向分配梁、貝雷梁、柱頂橫梁和鋼管立柱的驗算過程。結果表明，該防護棚架結構是安全的。

　　1 工程概況

　　該項目為濟南市某區縣風景區觀景平臺，觀景平臺高度12 m，擬建2層，采用鋼筋混凝土框架結構，由于基礎持力層為中風化基巖，故基礎采用樁下獨立基礎形式。由于該觀景平臺西臨省道S203，道路等級為二級，路面寬度9 m，為保證平臺施工時省道的正常通行，故采用防護棚進行防護。

　　2 濟南防護棚設計

　　防護棚長52 m，寬10 m，高11.8 m，門洞凈空高度為5.5 m，見圖1～圖3所示。該防護棚采用I20工字鋼為立柱與橫梁。立柱在道路兩側位置架設工字鋼，立柱間距1.5 m，在立柱頂面設置橫橋向通長I20工字鋼支撐梁，用100 mm等邊角鋼焊接連接所有工字鋼，按1.5 m間距布置，形成主承重骨架;在承重骨架上鋪裝50 mm厚木板+2 mm厚薄鋼板，形成棚架頂面;棚架頂面兼做施工作業平臺，在平臺四周設置防護欄桿和安全網。

　　(1)立柱支架。立柱支架采用I20工字鋼搭設，兩側支架立在S203省道兩側路肩上，搭設寬度9 m，間距1.5 m，工字鋼立柱與鋼板底座焊接用18螺絲固定在混凝土路面上。

　　圖1 防護棚架正面圖

　　圖2 防護棚架剖面圖

　　圖3 節點A詳圖

　　(2)承重工字鋼。主承重工字鋼采用I20，橫路向布置，橫梁工字鋼間距1.5 m。橫梁工字鋼放置在立柱支架頂上焊接處理，形成整體支架;在立柱與橫梁間加設斜桿，斜桿采用∠100等邊角鋼。立柱、橫梁、斜桿焊接連接成整體，確保整體穩定性。

　　(3)頂面。頂面結構設計為木板，木板起減震與抗沖擊作用，每塊木板之間用鋼釘連接成整體，木板下層為鋼管，與工字鋼承重骨架之間采用焊接固定，連接成整體。

　　3 結構驗算

　　鋼管支架上部采用I20b型鋼，間距90 cm，設置16片貝雷梁，貝雷間距(45+105+45+65+45+95+45+95+45+95+45+65+45+105+45) cm，使用45標準花窗連接，貝雷設置加強立桿。鋼管柱頂采用2I40a工字鋼;鋼管立柱采用Φ600 mm×12 mm螺旋焊管，以[14a槽鋼設置平聯及斜撐。現以Midas Civil整體建模，按荷載傳遞路徑進行防護棚架結構驗算，依次進行濟南防護棚架橫向分配梁、貝雷梁、柱頂橫梁和鋼管立柱的驗算。

　　3.1 橫向分配梁驗算

　　橫向分配梁采用[22a槽鋼，通過計算，其分析結果如下：橫向分配梁的更好組合應力σ=129 MPa<[σ]=215 MPa，滿足規范要求。更好剪應力τ=62.7 MPa<[τ] 125 MPa，滿足規范要求。更好撓度f=2.7 mm≤3.00 mm，滿足規范要求。

　　3.2 貝雷梁驗算

　　通過計算，貝雷梁分析結果如下：更好組合應力σ=245 MPa<[σ]=310 MPa，滿足規范要求。更好剪應力τ=71.7MPa<[τ]=180 MPa，滿足規范要求。更好撓度f=20.1 mm≤33.75 mm，滿足規范要求。

　　3.3 柱頂橫梁驗算

　　通過計算，柱頂橫梁分析結果如下：頂橫梁的更好組合應力σ=133 MPa<[σ]=215 MPa, 滿足規范要求。更好剪應力τ=62.3 MPa<[τ]=125 MPa, 滿足規范要求。更好撓度f=1.8 mm≤3 mm, 滿足規范要求。

　　3.4 鋼管立柱驗算

　　首先進行強度驗算，由計算知，鋼管立柱的更好組合應力σ=132 MPa<[σ]=215 MPa，滿足強度要求。再進行穩定性驗算，由計算知，立柱更好軸力為P=973.3 kN，

　　將鋼管簡化為兩端鉸支的力學模型，則μ=1.0，因鋼管立柱高度為6.2 m，故長細比λ=1.0×7 060/20.8=298.1。由于λ>100，故立柱屬于細長壓桿，采用歐拉公式計算。當l=6.2 m時，臨界力為：Fcr=π2×EI/l2=45 123.5 kN>973.3 kN，因此橫橋向每排設置6根Φ600 mm×12 mm鋼管立柱能滿足穩定性要求。

　　3.5 計算分析匯總

　　濟南防護棚支架計算分析匯總見表1。

　　表1 防護棚支架計算分析匯總

　　4 總結

　　由上述驗算結果可知，設計的濟南防護棚支架各部分受力均滿足規范要求，能夠正常承載，且鋼管立柱的穩定性也滿足規范要求，故認為該結構整體在外荷載作用下時安全的。