扣件式钢管脚手架设计计算.ppt

扣件式钢管脚手架设计计算,一、脚手架设计内容,1. 设置方案选择：脚手架类型、构架形式、尺寸、相应设置措施。 2. 承载力可靠性验算：构架结构、地基基础、其它支撑结构。 3. 安全使用措施：作业面防护、整架和作业区域防护、安全搭设、移动拆除措施、安全使用措施。,二、脚手架结构设计项目,三、结构设计采用方法,脚手架的承载力应按概率极限状态设计法的要求，采用分项系数设计表达式进行设计，对于计算构件的强度、稳定性与连接强度时，采用荷载效应基本组合的设计值，永久荷载分项系数应取1.2，可变荷载分项系数应取1.4； 按正常使用极限状态的要求验算变形，采用荷载短期效应组合的设计值。,荷载效应组合,四、脚手架荷载计算,1. 恒载标准值： 脚手架结构自重标准值gk和构配件自重标准值Qp； 2. 施工荷载标准值Qk： 作业层荷载乘以作业层数；,表4.2.11 脚手板自重标准值,表4.2.12 栏杆、挡脚板自重标准值,表4.2.2 施工均布活荷载标准值,3. 风荷载标准值: wk=0.7szw0 s风载体形系数；见下表。 z风压高度系数；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB50009-2001的规定采用） w0基本风压；按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB 50009-2001的规定采用）；在基本风压等于或小于0.35KN/m2的地区，对于仅有栏杆和挡脚板的敞开式脚手架，当每个连墙点覆盖的面积不大于30m2，构造符合规范要求时，验算脚手架立杆的稳定性，可不考虑风荷载作用。,建筑结构荷载规范表721 风压高度变化系数,地面粗糙度可分为A、B、C、D四类： A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类指有密集建筑群的城市市区； D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。,敞开式单、双排扣件钢管（48*3.5） 脚手架的挡风系数,注：当采用51*3钢管时，表中系数乘以1.06。,脚手架的风载体型系数s表,注：1、stw值可将脚手架视为桁架，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GB 50009-2001的规定采用）表7.3.1第32项和第36项的规定计算； 2、 为挡风系数， =1.2An/Aw，其中An为挡风面积；Aw为迎风面积。敞开式单、双排架的值宜按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 JGJ 130-2001附录A表A-3采用。,密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算： 1）密目式安全立网挡风系数 建筑施工安全检查标准（JGJ 59-99）条文说明3.0.7条有关内容，“立网应该使用密目式安全网，其标准：每10cm*10cm=100cm2的面积上，有2000个以上网目。” 根据以上规定，若每目孔隙面积为A0cm，则密目式安全立网挡风系数为：,其中，An1为密目式安全立网在100cm2内的挡风面积；（每目孔隙面积为1.3mm2） Aw1为密目式安全立网在100cm2内的迎风面积； 2）敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为： An2为一步一纵距（跨）内钢管的总挡风面积。 3）密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数：,【扣件式钢管脚手架计算实例】,某工程位于温州市茶山高教园区，要求搭设高度为40m的钢管扣件式双排落地用于结构施工，内立杆离开外墙距离为a=500mm，立杆纵距la=1.5m，立杆横距lb=1.05m，步距h=1.8m，全架铺设脚手板4层（n1=4），两层同时作业，脚手板下设两根纵向横杆。连墙件按2步3跨设置。全架设置安全网，每步内配套设置一根支撑横杆。,计算参数,搭设高度H=40m 立杆纵距la=1500mm； 立杆横距lb=1050mm 外伸长度a=300mm； 步高h=1800mm=1.8m 步数n=H/h=40/1.8=22.2222步 脚手架的钢管选用(483.5)其计算参数为： 截面模量W=5080mm3，回转半径i=15.8mm 截面积A=489mm2，截面惯性距I=121900mm4 钢材的弹性模量E=206000 N/mm2,【风荷载标准值计算】,wk=0.7zswo 1. 风压高度变化系数z 查建筑结构荷载规范（GB80009-2001）中的表7.2.1，工地位于温州茶山高教园区的施工条件，按照B类地形、离地高度5m内条件查得z=1.0。,2. 脚手架风荷载体型系数s,外立杆 背建筑物墙为全框架结构，脚手架为全封闭。脚手架风荷载体型系数查规范中表4.2.4可知： s外=1.3 =1.2An/Aw 其中：An为挡风面积；Aw为迎风面积。,计算,按照密目式安全立网全封闭脚手架挡风系数计算分为两部分：安全网的挡风系数1和脚手架钢管的挡风系数 2。 密目式安全立网全封闭双排脚手架挡风系数：,计算安全网的挡风系数1,建筑施工安全检查标准（JGJ 59-99）条文说明3.0.7条有关内容，“立网应该使用密目式安全网，其标准：每10cm*10cm=100cm2的面积上，有2000个以上网目。” 根据以上规定，若每目孔隙面积为A0mm，则密目式安全立网挡风系数为：,其中，An1为密目式安全立网在100cm2内的挡风面 积；（每目孔隙面积为1.3mm2）； Aw1为密目式安全立网在100cm2内的迎风面积；,敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数2,敞开式扣件钢管脚手架的挡风系数为： 其中，An2为一步一纵距内钢管的总挡风面积； Aw2=la*h。,密目式安全网全封闭双排脚手架挡风系数,s外=1.3=1.30.958=1.245,内力杆,背建筑物墙为全框架结构，脚手架为敞开式脚手架的风荷载体型系数查规范表4.2.4。 s内=stw 查规范附录A中表A-3，纵距1.5m、步距1.8m可得，stw=0.089 s内=0.089,3. 风荷载标准值计算,查建筑结构荷载规范（GB50009-2001）基本风压附录D5，施工场地位于温州茶山高教园区50年一遇的基本风压w0=0.6kN/m2； wk外=0.7zs外w0 =0.71.01.2450.6 =0.52（kN/m2） wk内=0.7zs外w0 =0.71.00.0890.6 =0.04（kN/m2）,五、纵向水平杆、横向水平杆计算,1.纵向水平杆、横向水平杆的抗弯强度 M弯矩设计值；M=1.2MGk+1.4MQk W截面模量； f钢材的抗弯设计值； MGk脚手架自重标准值产生的弯矩； MQk施工荷载标准值产生的弯矩；,表5.1.6 钢材的强度设计值与弹性模量（N/mm2）,表5.1.7 扣件、底座的承载力设计值（kN）,2.挠度计算：vv 纵向水平杆按三跨连续梁计算，横向水平杆按简支梁计算，双排架的横杆构造外伸长度a=500时，其计算长度a1可取300。,（a）双排脚手架； （b）单排脚手架 1横向水平杆；2纵向水平杆；3立杆 图5.2.4 横向水平杆计算跨度,表5.1.8 受弯构件的挠度,注：l为受弯构件的跨度。,3. 纵向或横向杆与立杆连接时，其扣件的抗滑承载力: RRc 其中：Rc扣件抗滑承载力设计值（直角扣、旋 转扣为8kN、对接扣为3.2kN）； R纵向、横向杆传给立杆的竖向作用力设 计值；,【纵向水平杆的计算】,1. 计算简图 把纵向水平杆简化为连续三跨梁来计算简图如 下图1。,图1 纵向水平杆三跨连续梁计算简图,2. 荷载计算,（1）恒荷载计算 竹串片自重标准值为350N/m2（查规范表4.2.1-1） 竹串片自重标准值： 350lb3=3501.053=122.5（N/m） 钢管自重标准值： 38.4N/m 小计：g=122.5+38.4=160.9（N/m）,（2）活荷载标准值计算,结构施工脚手架均布活荷载标准值， 查规范表4.2.2 p= 3000 N/m2 活荷载标准值为： q=plb/3=30001.05/3=1050（N/m）,3. 强度验算,（1）荷载作用下的弯矩M M=0.1（g1.2+q1.4）la2 =0.1（160.91.2+10501.4）1.52 = 374.19（ Nm）,（2）纵向水平杆强度的验算,=M/W =374.19103/5080 =73.16（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。 其中：f为Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值见规范表5.1.6。,4. 挠度验算,w=0.677（g1.2+q1.4）la4/（100EI） =0.677（160.910-31.2+105010-31.4）15004/（100206000121900） =2.27（mm）w= 10mm，满足要求。 其中：w 计算公式可在建筑力学书中查找；w为受弯构件允许挠度值查规范表5.1.8，查表得w=la/150=12mm与10mm间取小值。,5. 荷载作用下的中间支座反力的计算,R=1.1（g1.2+q1.4）la =1.1（160.91.2+10501.4）1.5 =2744.08（N）,【横向水平杆的计算】,1. 计算简图 横向水平杆只考虑大横杆产生的集中力作用，计算简图如下图2。 图2 横向水平杆计算简图,2. 强度验算,（1）计算集中力R作用下的弯距M 集中力R到支座的距离c： c=lb/3=1050/3=350（mm）=0.35m M=Rc=2744.080.35=960.43（Nm）,（2）横向水平杆强度的验算,=M/W=960.43103/ 5080 =189.06（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。,3. 挠度验算,挠度计算公式可在建筑力学书中查找。 w=Rc（3lb2-4c2）/（24EI） =2744.08350（31050243502） / （24206000121900） =4.49（mm） w =8mm，满足要求 其中: w=lb/150=8mm,4. 验算横向水平杆和立杆间扣件的抗滑承载力,根据实际的受力情况可知 R1=R/2=2744.08/2=1372.04（N） 则横向水平杆和立杆间的扣件受力是： R1+R= 2744.08+1372.04=4116.12（N） Rc=8000N，满足要求 其中:Rc为扣件抗滑承载力设计值，见规范表5.1.7,六、连墙杆计算,连墙杆的轴力设计值 Nl=Nlw+N0 式中，Nlw风载产生的连墙件轴向力设计值 N0连墙件约束脚手架平面外变形所产生的 轴力（kN），单排取3，双排取5。 由风载产生的轴向力设计值 Nlw=1.4wkAw 式中，Aw每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积。,【连墙件的计算】,本脚手架按两步三跨计算，连墙件采用圆钢。 步数n4=2 跨数n5=3； 连墙件选用483.5钢管，每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧面的迎风面积： Aw=bwhw=450010-3360010-3=16.2（m2） 其中：bw=n5la=31500=4500（mm） hw=n4h=21800=3600（mm）,风荷载产生的连墙件轴向力设计值Nl,分别计算位于离地5m、20m、30m和40m处的连墙件的轴力设计值，见表1。,表1 连墙件轴向力设计值计算表,1. 强度验算,=Nl/A 按照上式将连墙件强度计算结果列于表2。,表2 连墙件强度计算表,2. 稳定性验算,连墙杆件计算长度取脚手架的离墙距离LH=500mm，因此长细比 =LH/i=500/15.8=32 查规范中的附表C可得=0.912。 按照下式计算其稳定性，计算结果列于表3。 f=N/(A),表3 连墙件稳定性计算表,3. 抗滑移验算,连墙件一端用直角扣件与脚手架立杆连接，另一端与建筑物预埋12钢筋焊接连接。连墙件用扣件与脚手架连接的抗滑移验算： 连墙件在风荷载作用下所受的水平力要求： RRc 其中：R为脚手架传给连墙件的轴向力，R= Nl； Rc为扣件抗滑承载力设计值，规范表5.1.7中，单个扣件抗滑承载力设计值为8KN。,从表4中的R可看出，单个扣件无法满足抗滑移要求。不同位置扣件数量见表4。,表4 连墙件与脚手架连接扣件的数量,4. 预埋钢筋强度验算,预埋12钢筋，截面积A=113.1mm2，连墙件传递给预埋钢筋的力即Nl，预埋12钢筋的强度验算见表5。,表5 预埋钢筋强度计算表,七、立杆计算,立杆的稳定性按下式计算 不组合风载时 N/（A）f 组合风载时 N/（A）+Mw/Wf N计算立杆段的轴向力设计值； 轴向受压构件的稳定系数，由长细比定，当250时， =7320/2 ,=l0/i i 回转半径，按附录B表B取； l0计算长度，l0=kh k计算长度附加系数，1.155 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按下表取； h立杆步距。,表B 钢管截面特性,脚手架立杆的计算长度系数表,由风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw,Mw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 Mwk风荷载标准值产生的弯矩； wk风荷载标准值， wk=0.7szw0。 la 立杆纵距, h 立杆步距。,不组合风载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQk 组合风载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk NG1k脚手架结构自重标准值产生的轴力； NG2k构配件自重标准值产生的轴力； NQk施工荷载标准值产生的轴力和。,立杆段的轴向力设计值N,单管立杆最大搭设高度,当立杆采用单管时，敞开式、全封闭、半封闭脚手架的可搭设高度HS，应按下式计算并取小值。 不组合风载时: 组合风载时:,式中：HS按稳定计算的搭设高度； gk每米立杆承受的结构自重标准值， （kN/m） 当按上述计算的HS等于或大于26m时，可按下式调整且不宜超过50m： 式中：H脚手架搭设高度限值（m）。,【立杆计算】,1. 荷载计算 （1）恒荷载计算 1）内、外立杆结构自重标准值 步距为1.8m、纵距为1.5m双排脚手架立杆结构自重标准值可查规范附录A中表A-1，gk=149.5N/m NG1k=Hgk=40149.5=5980 （N）,2）外立杆构配件自重标准值,脚手板自重标准值 查4.2.1-1竹串片脚手板自重标准值：gk1=350N/m2 NG2K1= gk1lalb/2n1 =3501.51.05/24=1102.5（N） 其中：n1=4为脚手架上布置脚手板的层数，按四层设置，详见规范中表6.1.1-1说明,栏杆、竹串片脚手板挡板自重标准值 查4.2.1-2，栏杆、竹串片脚手板挡板自重标准值gk2=140N/m2 NG2K2= gk2lan1=1401.54 =840（N） 其中：n1=4为脚手架上布置脚手板的层数，按四层设置，详见规范中表6.1.1-1说明,安全围网防护栏杆自重，每步横杆1根（gk3=38.4N/m2）、对接扣件（gk4=18.4N/个）和直角扣件（gk5=13.2N/个）各一个。 NG2K3=（gk3lan2 + gk41+ gk51）n =（38.41.51+ 18.41+ 13.21）22 =1962.4（N） 其中：n2=1，为安装防护网而设置的栏杆，每步设两根防护栏杆，,安全围网自重标准值： gk6=3N/m2 NG2K4= gk6lahn =31.51.822=178 .2（N） 小计： NG2K外=NG2K1+NG2K2+NG2K3+NG2K4 =1102.5+840+1962.4+178 .2 =4083.1（N）,3）内立杆构配件自重标准值,脚手板自重标准值 查4.2.1-1竹串片脚手板自重标准值gk1=350N/m2 NG2K1= gk1la(lb/2+a) n1 =3501.5(1.05/2+0.3) 4 =1732.5（N） 其中：n1=4为脚手架上布置脚手板的层数，按四层设置，详见规范中表6.1.1-1说明 小计： NG2K内=NG2K1=1732.5 (N),（2）活荷载计算,结构施工荷载标准值：q=3000N/m2 1）外立杆承受的活荷载标准值 NQK外=qlalb/2n3 =30001.51.05/22=4725 (N) 其中，n3=2为脚手架上作业层数。,2）内立杆承受的活荷载标准值,NQK内=qla(lb/2+a) n3 =30001.5(1.05/2+0.3)2 =7425 (N) 其中，n3=2为脚手架上作业层数。,（3）风荷载标准值计算,计算过程见前面例题。 wk外=0.52（kN/m2） wk内=0.04（kN/m2）,2立杆计算长度确定,l0=kh= 1.1551.51.8 =3.12（m） 其中：计算长度附加系数k=1.155 单杆计算长度系数查规范表5.3.3，双排架、立杆横距1.05m、连墙件两步三跨，=1.5。 长细比： =l0/i=3.12103/15.8=197= 210 查规范中的附表C可得： =0.186,3. 外立杆内力计算,（1）组合风荷载的作用 立杆底端的轴力N为： N=(5980+4083.1)1.2+0.8547251.4 =17698.47（N）,风荷载作用下的立杆段弯距值：,Mwk外 =wk外lah2/10 =0.521031.51.82/10 =252.72（Nm） Mw外=0.851.4Mwk外 =0.851.4252.72=300.74（Nm）,立杆稳定性验算,N/（A）+Mw外/W =17698.47/（0.186489）+300.74103/5080 =253.79（N/mm2）f=205N/mm2， 不满足要求。,（2）不组合风荷载的作用,立杆底端的轴力为: N=( NG1K +NG2K外)1.2+NQK1.4 =(5980+4083.1)1.2+47251.4 =18690.72(N),立杆稳定性验算,N/（A）=18690.72/（0.186489） =205.50（N/mm2）f=205N/mm2，不满足要求。 因此，本脚手架外立杆通高采用单杆无法满足要求，需要在底下一段长度内采用双立管。,4. 计算外单立杆最大搭设高度,（1）不组合风荷载时： 所以，不组合风荷载时单管立杆可搭设的最大高度为38.23m。,（2）组合风荷载时：,所以，组合风荷载时，单管立杆可搭设的最大高度为15.27m。,因此，本脚手架外立杆单管最大搭设高度为15.27m，需要在下部24.73（=H-Hs）设置副立杆，为了便于计算，在底下14（n=14）步设置双立杆。即设置副杆的高度为： Hs= nh=141.8=25.2（m） 上部单立杆的高度： Hs= H- Hs=40-25.2=14.8（m）,5. 外单立杆采用双立杆的内力计算,采用双管后，副立杆按照每6.5m设置一个对接扣件接头，共三个接头；每步设置2个直角扣件。 NG1k副= Hsgk3+ gk43+ gk51n =38.425.2+18.43+13.2214 =1392.68（N）,则单根外立杆计算参数为： NG1k双=（NG1k+NG1k副）/2 =（5980 +1392.68）/2=3686.24（N） NG2k双= NG2k外/2=5822.4/2=2911.2（N） NQk双=NQk外/2=4725/2=2362.5（N）,（1）组合风荷载的作用,立杆底端的轴力N为： =(3686.24+2911.2)1.2+0.852362.51.4 =10728.30（N） 风荷载作用下的立杆段弯距值： Mw双=Mw/2=300.74/2=150.37（Nm）,立杆稳定性验算,N双/（A）+Mw双/W =10728.30/（0.186489）+150.37103/5080 =147.55（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。,（2）不组合风荷载的作用,立杆底端的轴力为 N双=( NG1K双 +NG2K双)1.2+NQK双1.4 =(3686.24+2911.2)1.2+2362.51.4 =11224.43（N） 立杆稳定性验算 N双/（A） =11224.43/（0.186489） =123.41（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。,6. 外立杆变截面处单立杆内力计算,第14步以下均为双立杆，从第15步往上为单立杆，现计算第15步立杆内力。 （1）荷载计算 恒荷载计算 NG1K=Hsgk=14.8149.5=2212.6（N） NG2KNG2K外Hs/H =4083.114.8/40=1510.75（N）,活荷载计算 NQK外= NQK外 风荷载计算 风压高度变化系数按照离地26m处B类地形查建筑结构荷载规范（GB80009-2001）中的表7.2.1得：z=1.352， s=s =1.238，w0=0.6kN/m2 wk=0.7zsw0 =0.71.3521.2380.6 =0.70（kN/m2）,（1）组合风荷载的作用,立杆底端的轴力N为： N=(2212.6+1510.75)1.2+0.8547251.4 =10090.77（N） 风荷载作用下的立杆段弯距值： Mwk =wklah2/10 =0.701031.51.82/10=340.2（Nm） Mw=0.851.4Mwk =0.851.4340.2=404.84（Nm）,立杆稳定性验算,N/（A）+Mw/W =10090.77/（0.186489）+404.84103/5080 =190.64（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。,（2）不组合风荷载的作用,立杆底端的轴力为 N=( NG1K +NG2K)1.2+NQK1.4 =(2212.6+1510.75)1.2+47251.4 =11083.02（N） 立杆稳定性验算 N/（A）=11083.02/（0.186489） =121.85（N/mm2）f=205N/mm2，满足要求。,7. 内立杆内力计算,（1）组合风荷载的作用 立杆底端的轴力N为： =(5980+1732.5)1.2+0.8574251.4 =18090.75（N）,风荷载作用下的立杆段弯距值：,Mwk内 =wk内lah2/10 =0.041031.51.82/10 =19.44（Nm） Mw内=0.851.4Mwk内 =0.851.419.44 =23.13（Nm）,立杆稳定性验算,N/（A）+Mw外/W =18090.75/（0.186489）+23.13103/5080 =203.45（N/mm2）f=205N/mm2， 满足要求。,（2）不组合风荷载的作用,立杆底端的轴力为 N=( NG1K +NG2K内)1.2+NQK1.4 =(5980+1732.5)1.2+74251.4 =19650（N）,立杆稳定性验算,N/（A） =19650/（0.186489） =216.04（N/mm2）f=205N/mm2， 不满足要求。 需要在内立杆下部一段设置双立杆，计算过程同前外立杆计算，此处略。,八、立杆地基承载力计算,pfg p立杆基础底面的平均压力，p=N/A； N上部结构传至基础面的轴力设计值； A基础底面积； fg地基承载力设计值，fg=kcfgk kc脚手架地基承载力调整系数；碎石土、砂土、回填土为0.4；粘土为0.5;岩石、砼为1.0； fgk地基承载力标准值。,【立杆的地基承载力计算】,1. 计算立杆传至基础顶面的附加荷载应力 立杆传至基础顶面的轴向力设计值 N外=N双=11224.43N p外 = N外 /A=11224.43/489=22.95（N/mm2） N内=19650 N p内 = N内/A=19650/489=40.18（N/mm2） p内p外，下面按照p内验算地基承载力。,2. 计算地基承载力,本脚手架拟直接落在原土上，查地质勘查报告可知粘性土的地基承载力标准值 fgk=7510-3N/mm2 地基承载力调整系数kc，查规范5.5.3得，kc=0.5 地基承载力 fg=kcfgk=0.57510-3=0.0375 （N/mm2） fgp内，不满足要求。 地基承载力不满足要求，需要采取措施。,措施一：在钢管下端加上底座。,按照规范中表5.1.7中规定，钢管直接传递给底座的压应力不能超过40KN。 N内 fg，不满足要求,措施二：在底座下加垫板,垫板厚50mm,长2000mm,宽200mm，并在原土回填夯实后，铺150厚碎石垫层，然后浇筑100厚C15混凝土垫层。 验算略。,九、落地架计算实例,1. 纵杆抗弯强度及变形计算 例：设立杆纵距La=1.5m，横距Lb=1.05m，纵杆等间距设置，间距S=Lb/3=1.05/3=0.35m，施工均布荷载标准值Qk=3kN/m2，竹笆脚手架自重为Qp=0.3kN/m2。 1）抗弯强度验算： 作用在纵向水平杆永久线荷载标准值 qk1=0.30.35=0.105 kN/m 作用在纵向水平杆可变线荷载标准值 qk2=30.35=1.05 kN/m,作用在纵向水平杆永久线荷载设计值 q1=1.2qk1=1.20.105=0.126 kN/m 作用在纵向水平杆可变线荷载设计值 q2=1.4 qk2=1.4 1.05=1.47 kN/m 最大弯矩 Mmax=0.1 q1La2+0.117 q2 La2 =0.1*0.126*1.52+0.117*1.47*1.52=0.42 kN.m 抗弯强度 N/mm2f,2)挠度计算 = = =2.2mmLa/150=10mm,2. 横杆及扣件抗滑计算,例：设立杆横距为Lb，纵距为La，计算外伸长度为a1，纵杆间距为S，施工均布荷载标准值为Qk，竹笆脚手板均布标准值为Qp。,解： 作用在纵杆上永久线荷载标准值qk1=QpS 作用在纵向水平杆可变线荷载标准值qk2=QkS 作用在纵向水平杆永久线荷载设计值 q1=1.2 qk1=1.2 QpS 作用在纵向水平杆可变线荷载设计值 q2=1.4 qk2=1.4 QkS,由纵杆传给横杆的集中力标准值： Fk=1.1qk1La+1.2qk2La=1.1QpSLa+1.2QkSLa=SLa(1.1Qp+1.2Qk) 由纵杆传给横杆的集中力设计值： F=1.1q1La+1.2q2La =1.1*1.2QpSLa+1.2*1.4QkSLa =SLa(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk),1)抗弯强度 当纵杆两根时:S=Lb/3 最大弯矩M=FLb/3, =M/W =FLb/3W 当纵杆三根时:S= Lb/4 最大弯矩M=FLb/2, =M/W =FLb/2W,2)挠度计算 当纵杆两根时:S=Lb/3 当纵杆三根时:S= Lb/4,3)扣件抗滑计算 横向杆外伸端处纵向杆传给横向杆的集中力设计值: F=1.1q1La+1.2q2La =1.1*1.2QpLaa1/2 +1.2*1.4QkLaa1/2 =0.5a1La(1.1*1.2Qp+1.2*1.4Qk) 当纵杆两根时:S=Lb/3 R=2F+F/(1+a1/Lb) 当纵杆三根时:S= Lb/4 R=2.5F+F/(1+a1/Lb),3. 密目式安全立网全封闭双排脚手架整体稳定验算,例：已知立杆纵距La=1.2m，横距Lb=1.05m，步距h=1.5m，计算外伸长度a1=0.3m，钢管为48*3.5mm，2步3跨连墙布置，施工地区在基本风压为0.45kN/m2大城市郊区（地面粗糙度为B类）,施工均布荷载标准值(一层操作层)Qk=3kN/m2，脚手板自重标准值0.3 kN/m2，铺设四层，Qp1=4*0.3 kN/m2，栏杆、挡脚板自重标准值Qp2=0.11 kN/m，建筑结构为框架结构，用密目网全封闭脚手架，其挡风系数=0.872，密目网自重Qp3=0.005kN/m2，脚手架高度：HS=50m，H=48m。,1）分析立杆稳定计算部位 组合风荷载 N/（A）+Mw/Wf 把Mw=0.85*1.4Mwk=0.85*1.4wklah2/10 wk=0.7szw0 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk代入简化为： 1.2HSgk/(A)+0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W)+1.2NG2k/(A)+ 0.85*1.4NQk/(A)f 令脚手架自重产生的轴压力g=1.2HSgk/(A) 风荷载产生的弯曲应力: w=0.85*1.4*0.7szw0lah2/(10W) 用s=1.3=1.3*0.872=1.1336代入上式 w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103)=22.6z 根据分析计算立杆稳定验算最不利部位为脚手架底部。,2)验算长细比 =kh/i=1.155*1.5*150/1.58=164210满足要求 。 3)计算立杆段轴压力设计值N: 脚手架结构自重产生的轴力NG1k= HSgk=50*0.1291=6.455kN 构配件自重标准值得产生的轴向力 NG2k=0.5(Lb+a1)LaQp1+ Qp2La+LaHQp3 =0.5(1.05+0.3)*1.2*4*0.3+0.11*1.2+1.2*48*0.005 =1.392kN 施工荷载标准值产生的轴向力总和 NQk=0.5(Lb+a1)LaQk =0.5(1.05+0.3)*1.2*3=2.43kN 风荷载产生的弯曲应力 w=0.85*1.4*0.7z*1.1336*0.45*1.2*1.52*106/(10*5.08*103) =22.6z,4)立杆稳定验算 组合风荷载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+0.85*1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+0.85*1.4*2.43 =12.31kN N/（A）+Mw/W =12.31*103/(0.262*489)+22.6=96.08+22.6 =118.68N/mm2 f=205N/mm2 不组合风载时 N=1.2(NG1k+NG2k)+1.4NQk =1.2(6.455+1.392)+1.4*2.43=12.82kN N/（A）=12.82*103/(0.262*489)=100.06N/mm2 f=205N/mm2,4. 密目网全封闭双排脚手架连墙件计算,例：已知密目网全封闭双排脚手架,其挡风系数=0.871，脚手架高50m，立杆纵距La=1.2m，步距h=1.8m，连墙件按2步3跨布置，建筑结构形式为框架结构，基本风压0.45kN/m2，地面粗糙类别为B类，连墙件采用483.5mm。用扣件连接。,解：脚手架上水平风载标准值wk=0.7szw0 计算部位取50m处，地面粗糙度为B类，风压高度变化系数 z=1.67 脚手架体形系数s=1.3=1.3*0.871=1.1323 wk=0.7szw0=0.7*1.67*1.1323*0.45=0.60kN/m2 连墙件的轴力 Nl=Nlw+N0=1.4wkAw+5=1.4*0.6*2*1.8*3*1.2+5=15.89kN RC=8kN, Nl=15.89KnRC 单扣不满足要求,应采用双扣件。 连墙件稳定验算：=lH/i=50/1.58=32=150 ，=0.912， Nl/（A）=15.89*103/(0.912*489) =35.63N/mm2 f=205N/mm2 ，满足要求。,十、挑脚手架计算,挑脚手架计算主要是指悬挑基础架的设计计算，基础架形式有斜撑钢管加吊杆、三角形钢架、下撑式挑梁钢架、下撑式空间钢架。 例：某工程标准层层高3.3，悬挑高度14.4，沿楼层周围隔1.8m设一榀桁架，桁架之间用大横杆连通并设剪刀撑。沿纵向取1.8m长,计算一个步架1.8高荷载，钢管3.84kg/m，扣件1.5kg/个，木脚手板0.25kN/m2，安全网0.005kN/m2，所挑范围允许一步架施工，每一步架上施工荷载3kN/m2。,荷载计算 1. 钢管： 1）双排立杆 1.8*2*0.0384=0.138kN 2)大横杆 1.8*4*0.0384=0.276kN 3)小横杆 1.6*1*0.0384=0.061kN 4)外排立杆剪刀撑 1.8* *1*0.0384=0.098kN 5)附墙杆 1.5*1*0.0384=0.058kN,2. 扣件 6*0.015=0.09kN 3. 木脚手板 1.8*(1+0.4+0.2)*0.25=0.72kN(包括挡脚板) 4. 安全网 1.8*1.8*0.005=0.016kN 5. 所挑高度范围内施工荷载 每根内立杆承受施工荷载 （0.5+0.2）*1.8*3=3.78kN 每根外立杆承受施工荷载 0.5*1.8*3=2.7kN,6. 每根立杆承受全部荷载 内立杆P1=1.2*11.656/2+1.4*3.78=12.286kN 外立杆P2=1.2*11.656/2+1.4*2.7=10.774kN l0=kh=1.155*1.5(1.7)1.8=3.12(3.534) =l0/i=312(353.4)/1.58=197(224) N/（A）=12286/(0.186*489)=135MPa N/（A）=12286/(0.145*489)=189.96MPa,7. 挑架计算（三角形钢架）,RBY,RBX,3300,B,RAY,RAX,P1,P2,1000,300,A,C,MA=0 0.3P1+1.3P2-3.3RBX=0 0.3*12.286+1.3*10.774-3.3RBX=0 RBX=5.36 X=0 RBX+RAX=0 RAX =-5.36 取AC段,令MC=0 1.3RAY-1*P1=0 RAY=9.45 Y=0 RBY+RAY=P1+P2 RBY=13.61,分析杆件内力，并选择截面。 NBC= =14.63 MAC=0.3RAY=2.835 QAC= 2.836 钢管f=205N/mm2，E=2.06*105,十一、构造要求,1、纵向水平杆构造 纵向水平杆宜设置在立杆内侧，长度不宜小于3跨；纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。采用对接扣件应交错布置，两根相邻纵向水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，不同步或不同跨两个相邻接头在水平方向错开的距离不应小于500mm，各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3；搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100mm，纵向水平杆设置在横向杆上时，应等间距布置，且间距不应大于400mm。,2、横向水平杆的构造 主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。在双排脚手架中，靠墙一端的外伸长度a不应大于0.4l，且不应大于500mm；,3、脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200mm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不应大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。,4、立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。立杆上的对接扣件应交错布置：两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离不宜小于500mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3；搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。立杆顶端宜高出女儿墙上皮1m，高出檐口上皮1.5m。,5、连墙件的布置应符合下列规定：宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm，一字型、开口型脚手架的两端必须设置连墙件，连墙件的垂直间距不应大于建筑物的层高，并不大于4m（2步。）,6、对高度在24m以下的单、双排脚手架，宜采用刚性连墙件与建筑物可靠连接，亦可采用拉筋和顶撑配合使用的附墙连接方式。严禁使用仅有拉筋的柔性连墙件。 7、对高度在24m以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。连墙件的构造必须采用可承受拉力和压力的构造。,8、高度在24m以下的单、双排脚手架，均必须在外侧立面的两端各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置；中间各道剪刀撑之间的净距不应大于15m；高度在24m以上的双排脚手架应在外侧立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑。,9、一字型、开口型双排脚手架的两端均必须设置横向斜撑，中间宜每隔6跨设置一道。高度在24m以下的封闭型双排脚手架可不设置横向斜撑，高度在24m以上的封闭型脚手架，除拐角应设置横向斜撑外，中间应每隔6跨设置一道。 10、当脚手架基础下有设备基础、管沟时，在脚手架使用过程中不应开挖，否则必须采取加固措施。,11、脚手架必须配合施工进度搭设，一次搭设高度不应超过相邻连墙件以上二步。 12、立杆搭设应符合规定：严禁将外径48mm与51mm的钢管混合使用。 13、连墙件、剪刀撑、横向斜撑的搭设应符合规定：剪刀撑、横向斜撑应随立杆、纵向杆和横向杆等同步搭设。,14、拆除脚手架时，应符合下列规定： 1）拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业； 2）连墙件必须随脚手架逐层拆除，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再拆脚手架；分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙件加固。,15、卸料时，各配件严禁抛掷至地面。 16、旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。 17、脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准特种作业人员安全技术考核管理规则（GB 5036）考核合格的专业架子工。上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。,17、脚手架搭设人员必须是经过按现行国家标准特种作业人员安全技术考核管理规则（GB 5036）考核合格的专业架子工。上岗人员应定期体检，合格者方可持证上岗。 18、作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。,19、在脚手架使用期间，严禁拆除下列杆件： 1）主节点处的纵、横向水平杆，纵、横向扫地杆； 2）连墙件。 20、脚手架的接地、避雷措施应按现行行业标准施工现场临时用电安全技术规范（JGJ 46）规定执行。,某落地式扣件钢管脚手架双排脚手架，搭设高度为23.0米，立杆采用单立管。 搭设尺寸为：立杆的纵距1.20米，立杆的横距1.05米，立杆的步距1.50米。 采用的钢管类型为483.5，连墙件采用2步3跨，竖向间距3.00米，水平间距3.60米。 施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层。 试进行验算,十二 例题,一、大横杆的计算: 大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。 按照大横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。 1.均布荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.038kN/m 脚手板的荷载标准值 P2=0.3501.050/3=0.122kN/m 活荷载标准值 Q=3.0001.050/3=1.050kN/m 静荷载的计算值 q1=1.20.038+1.20.122=0.193kN/m 活荷载的计算值 q2=1.41.050=1.470kN/m,大横杆计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度),大横杆计算荷载组合简图(支座最大弯矩),2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯 矩跨中最大弯矩计算公式如下:,跨中最大弯矩为 M1=(0.080.193+0.101.470)1.2002 =0.234kN.m,支座最大弯矩计算公式如下:,支座最大弯矩为 M2=-(0.100.193+0.1171.470)1.2002 =-0.275kN.m 我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：,=0.275106/5080.0=54.226N/mm2 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!,3.挠度计算 最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度,计算公式如下:,静荷载标准值q1=0.038+0.122=0.161kN/m 活荷载标准值q2=1.050kN/m 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 V=(0.6770.161+0.9901.050)1200.04/(1002.06105121900.0)=0.948mm 大横杆的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!,二、小横杆的计算: 小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。 用大横杆支座的最大反力计算值，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。,1. 荷载值计算 大横杆的自重标准值 P1=0.0381.200=0.046kN 脚手板的荷载标准值P2=0.3501.0501.200/3=0.147kN 活荷载标准值 Q=3.0001.0501.200/3=1.260kN 荷载的设计值 P=1.20.046+1.20.147+1.41.260=1.996kN,小横杆计算简图,2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和均布荷载最大弯矩. 集中荷载最大弯矩计算公式如下: M=(1.20.038)1.0502/8+1.9961.050/3 =0.705kN.m =0.705106/5080.0=138.749N/mm2 小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!,3.挠度计算 最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和 均布荷载最大挠度计算公式如下:,集中荷载最大挠度计算公式如下:,小横杆自重均布荷载引起的最大挠度 V1=5.