落地式扣件钢管脚手架计算书

落地式扣件钢管脚手架计算书 钢管脚手架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）、 钢结构设计规范（GB50017-2003）、冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2002）、 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)、建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)等编制。 一、参数信息: 1.脚手架参数 计算的脚手架为双排脚手架， 横杆与立杆采用单扣件方式连接，搭设高度为24.0米，4.5米以下采用双管立杆，4.5米以上采用单管立杆。 搭设尺寸为：立杆的纵距1.50米，立杆的横距0.80米，立杆的步距1.80米。 内排架距离墙长度为0.35米。 横向杆计算外伸长度为0.20米。 小横杆在上，搭接在大横杆上的小横杆根数为1根。 采用的钢管类型为483.5。 连墙件采用2步3跨，竖向间距3.60米，水平间距4.50米,采用扣件连接。 2.荷载参数 脚手板自重标准值0.30kN/m2， 栏杆、挡脚板自重为0.11kN/m2，安全设施及安全网、挡风板自重为0.010kN/m2， 同时施工2层，第一层施工均布荷载为3.0kN/m2，其它层施工均布荷载为2.0kN/m2，脚手板共铺设2层。 脚手架用途:混凝土、砌筑结构脚手架。 二、小横杆的计算: 小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面。 按照小横杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算小横杆的最大弯矩和变形。 考虑活荷载在横向水平杆上的最不利布置(验算弯曲正应力和挠度不计入悬挑荷载)。 1.作用小横杆线荷载 (1)作用小横杆线荷载标准值 qk=(3.00+0.30)1.50/2=2.47kN/m (2)作用小横杆线荷载设计值 q=(1.43.00+1.20.30)1.50/2=3.420kN/m 小横杆计算简图 2.抗弯强度计算 最大弯矩考虑为简支梁均布荷载作用下的弯矩 Mmax=qlb2/8=3.4200.802/8=0.274kN.m =Mmax/W=0.274106/5080.0=53.86N/mm2 小横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 3.挠度计算 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 V=5qklb4/384EI=5.02.47800.04/(3842.06 10512.19104)=0.52mm 小横杆的最大挠度小于800.0/150与10mm,满足要求! 三、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，小横杆在大横杆的上面。 用小横杆支座的最大反力计算值，考虑活荷载在大横杆的不利布置，计算大横杆的最大弯矩和变形。(需要考虑悬挑荷载) 1.由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力 (1)由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力标准值 Fk=0.5qklb(1+a1/lb)2=0.52.470.80(1+0.20/0.80)2=1.54kN (2)由横向水平杆传给纵向水平杆的集中力设计值 F=0.5qlb(1+a1/lb)2=0.53.4200.80(1+0.20/0.80)2=2.14kN 大横杆计算荷载简图 2.抗弯强度 最大弯矩考虑为小横杆荷载的计算值最不利分配的弯矩 M=0.175Fla=0.1752.141.50=0.5618kN.m =M/W=0.5618106/5080.0=110.58N/mm2 大横杆的计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 3.挠度计算 最大挠度考虑为小横杆荷载的标准值最不利分配的挠度 V=1.146Fkla3/100EI=1.1461.541031500.003/(1002.06010512.19104)=2.4mm 大横杆的最大挠度小于1500.0/150与10mm,满足要求! 四、扣件抗滑力的计算: 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 。 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 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.00kN 。 R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 纵向水平杆通过扣件传给立杆的竖向设计值: R=2.150F=2.1502.14=4.6kN 单扣件抗滑承载力的设计计算R = 8.00满足要求! 五、脚手架荷载标准值: 作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架自重标准值产生的轴向力 每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m)gk:查规范本例为0.1260 下部双立杆部分: NG1=(Hs-H1)gk + H1(gk+gk1)0.65 Hs:双管立杆脚手架全高 H1:双管立杆脚手架双管部分高度 gk1:双管立杆脚手架副立杆每米立杆承受的结构自重标准值 经过计算gk1=0.0731 NG1 = (24.00-4.50)0.1260+5(0.1260+0.0731)0.65=3.040kN 上部单立杆部分: NG1L=(Hs-H1)gk=(24.00-4.50)0.1260=2.520kN (2)脚手板自重标准值产生的轴向力 脚手板的自重标准值(kN/m2):本例采用冲压钢脚手板，标准值为0.30 NG2 = 0.30021.500(0.800+0.200)/2=0.450kN 上部单立杆部分脚手板按1层计 NG2L = 0.30011.500(0.800+0.200)/2=0.225kN (3)栏杆与挡脚手板自重标准值产生的轴向力 栏杆与挡脚手板自重标准值(kN/m):本例采用栏杆、冲压钢脚手板挡板，标准值为0.11 NG3 = 0.1101.5002/2=0.165kN (4)吊挂的安全设施及安全网、挡风板自重标准值产生的轴向力 吊挂的安全设施荷载，包括安全网和挡风板自重标准值(kN/m2):0.010 NG4 = 0.0101.50024.000=0.360kN 上部单立杆部分安全网计算 NG4L = 0.0101.500(24.000-4.500)=0.292kN 经计算得到，静荷载标准值 构配件自重：NG2K=NG2+NG3+NG4 = 0.975kN。 钢管结构自重与构配件自重：NG = NG1+ NG2k = 4.015kN。 上部单立杆部分静荷载标准值 构配件自重：NG2KL=NG2L+NG3+NG4L = 0.682kN。 钢管结构自重与构配件自重：NGL = NG1L+NG2KL = 3.202kN。 (5)施工荷载标准值产生的轴向力 施工均布荷载标准值(kN/m2): NQ = (3.000+2.000(2- 1)1.500(0.800+0.200)/2=3.75kN (6)风荷载标准值产生的轴向力 风荷载标准值: 其中 W0 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范的规定采用：W0 = 0.300 Uz 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的规定采用： 脚手架底部 Uz = 0.740, 单双立杆交接位置Uzx = 1.000, Us 风荷载体型系数（双立杆部分）：Us = 0.8000 风荷载体型系数（单立杆部分）：Usx = 0.8000 经计算得到，脚手架底部风荷载标准值 Wk = 0.7400.80000.300 = 0.178kN/m2。 单双立杆交接位置风荷载标准值 Wkx = 1.0000.80000.300 = 0.240kN/m2。 考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值 底部立杆的最大轴向压力N = 1.2NG + 0.91.40.65NQ = 7.889kN 单双立杆交接位置的最大轴向压力NL = 1.2NGL + 0.91.4NQ = 8.567kN 不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值 底部立杆的最大轴向压力N = 1.2NG + 1.4NQ = 6.544kN 单双立杆交接位置的最大轴向压力NL = 1.2NGL + 1.4NQ = 9.092kN 风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW MW = 0.91.4Wklah2/10 其中 Wk 风荷载基本风压标准值(kN/m2)； la 立杆的纵距 (m)； h 立杆的步距 (m)。 经计算得, 底部立杆段弯矩 Mw=0.91.40.1781.501.802/10 = 0.109kN.m 单双立杆交接位置弯矩 Mwx=0.91.40.2401.501.802/10 = 0.147kN.m 六、立杆的稳定性计算: 卸荷吊点按照构造考虑，不进行计算。 单双立杆交接位置和双立杆底部均需要立杆稳定性计算。 参照刘群主编建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算P143页双立杆脚手架试验结果计算。 双立杆立杆稳定性计算，只需考虑主立杆，其主立杆荷载分配系数为总荷载的0.65。 1.不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中N 立杆的轴心压力设计值，底部N=6.544kN；单双立杆交接位置NL=9.092kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； 计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，=1.50； h 立杆步距，h=1.80； 计算长细比, 由k=1时, =kh/i=171； = = 210, 满足要求! k 计算长度附加系数，取1.155； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kh确定，l0=3.12m； 轴心受压立杆的稳定系数, 由k=1.155时, =kh/i=197的结果查表得到0.186； A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)； 经计算得到 = 6544.000/(0.186489.000)=71.95N/mm2 不考虑风荷载时，底部双立杆的稳定性计算 f,满足要求! 单双立杆交接位置的钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)； 经计算得到 = 9092.400/(0.186489.000)=99.97N/mm2 不考虑风荷载时，单双立杆交接位置的立杆的稳定性计算 f,满足要求! 2.考虑风荷载时,立杆的稳定性计算 其中N 立杆的轴心压力设计值，底部N=7.889kN；单双立杆交接位置NL=8.567kN； i 计算立杆的截面回转半径，i=1.58cm； 计算长度系数，由脚手架的基本参数确定，=1.50； h 立杆步距，h=1.80； 计算长细比, 由k=1时, =kh/i=171； = = 210, 满足要求! k 计算长度附加系数，取1.155； l0 计算长度 (m),由公式 l0 = kh确定，l0=3.12m； 轴心受压立杆的稳定系数, 由k=1.155时, =kh/i=197的结果查表得到0.186； A 立杆净截面面积，A=4.89cm2； W 立杆净截面模量(抵抗矩),W=5.08cm3； f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； MW 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，MW = 0.109kN.m； 钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)； 经计算得到 = 7889.000/(0.186489.000)+(109000.000/5080.000)=108.19N/mm2 考虑风荷载时，底部双立杆的稳定性计算 f,满足要求! 单双立杆交接位置的钢管立杆受压强度计算值 (N/mm2)； 经计算得到 = 8567.400/(0.186489.000)+(147000.000/5080.000)=123.13N/mm2 考虑风荷载时，单双立杆交接位置的立杆的稳定性计算 f,满足要求! 七、最大搭设高度的计算: 不考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算： 其中 NG2K 构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=NG2+NG3+NG4 = 0.975kN； NQ 活荷载标准值，NQ = 3.750kN； gk 每米立杆承受的结构自重标准值，gk = 0.126kN/m； 经计算得到，不考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度 Hs = 0.1864.89010-4205103-(1.20.975+1.43.750)/(1.20.126) = 80.853米。 脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米： 经计算得到，不考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值 H80.853/(1+0.00180.853) = 74.805米。H=74.805和 50 比较取较小值。得到，脚手架搭设高度限值 H =50.000m。 脚手架单立杆搭设高度为19.5m，小于H，满足要求！ 考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算： 其中 NG2K 构配件自重标准值产生的轴向力，NG2K=NG2+NG3+NG4 = 0.975kN； NQ 活荷载标准值，NQ = 3.750kN； gk 每米立杆承受的结构自重标准值，gk = 0.126kN/m； Mwk 计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩，Mwk = 0.087kN.m； 经计算得到，考虑风荷载时，按照稳定性计算的搭设高度 Hs=(0.1864.89010-4205103-(1.20.975+0.9*1.4*(3.750+0.1864.8901000.087/5080.000)/(1.20.126) = 84.312米。 脚手架搭设高度 Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米： 经计算得到，考虑风荷载时，脚手架搭设高度限值 H = 77.756 和 50 比较取较小值。得到，脚手架搭设高度限值 H 50.00 m。 脚手架单立杆搭设高度为19.5m，小于H，满足要求！ 八、连墙件的计算: (1)连墙件的轴向力设计值计算： Nl = Nlw + No 其中 Nlw 风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，应按照下式计算： Nlw = 1.4 Wk Aw 脚手架顶部Uz = 1.000 连墙件均匀布置, 受风荷载作用最大的连墙件应在脚手架的最高部位 脚手架顶部风荷载标准值Wk=UzUsWo=1.0000.80000.300 = 0.240kN/m2。 Wk 风荷载基本风压标准值，Wk = 0.240kN/m2； Aw 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，Aw = 2.001.803.001.50 = 16.200m2； No 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN)；No = 3.000kN 经计算得到 Nlw = 5.443kN，连墙件轴向力计算值 Nl = 8.44kN (2)连墙件的稳定承载力计算： 连墙件的计算长度lo取脚手架到墙的距离 长细比=lo/i=35.00/1.58=22 长细比=22 =150(查冷弯薄壁型钢结构技术规范), 满足要求! 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比查表得到=0.941； Nl/A=8.44103/(0.941489)=18.34N/mm2 连墙件稳定承载力=f=0.85205，连墙件稳定承载力计算满足要求! (3)连墙件抗滑移计算： 连墙件采用双扣件与墙体连接。 经过计算得到 Nl = 8.443kN小于扣件的抗滑力16.00kN，满足要求! 连墙件扣件连接示意图 预埋钢管式连墙件扣件连接示意图 九、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 (1)立杆基础底面的平均压力计算p = N/A 其中 N 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 (kN)；N = 6.54 A 基础底面面积 (m2)；A = 0.25 p=6.54/0.25=26.18kN/m2 (2)地基承载力设计值计算fg = Kc fgk 其中 Kc 脚手架地基承载力调整系数；kc = 1.00 fgk 地基承载力标准值；fgk = 240.00 fg=1.00240.00=240.00kN/m2 地基承载力的计算pfg满足要求! 十、脚手架的搭设要求: 1、脚手架搭设高度小于30m时，底部应铺设通长脚手板； 2、立杆搭设应符合下列规定： (1)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1； 靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm,如下图所示： (2)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； (3)立杆顶端宜高出女儿墙上皮1，高出檐口上皮1.5； 3、水平杆搭设应符合下列规定,如图所示： (1)纵向水平杆应设置在立杆内侧，其长度不宜小于跨； (2)纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接； (3)横向水平杆应放置在纵向水平杆上部，靠墙一端至墙装饰面距离不宜大于100mm； (4)主节点处必须设置横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除； (5)杆件接头应交错布置，两根相邻杆件接头不应设置在同步或同跨内，接头位置错开距离不应小于500mm， 各接头中心至主节点的距离不宜大于纵距的1/3； (6)搭接接头的搭接长度不应小于1，应采用不少于3个旋转扣件固定; 4、扫地杆设置应符合下列要求： (1)纵向扫地杆必须连续设置，钢管中心距地面不得大于200mm； (2)脚手架底部主节点处应设置横向扫地杆，其位置应在纵向扫地杆下方； 5、剪刀撑设置应符合下列要求： (1)当搭设高度在24m以上时，应在脚手架外侧立面整个长度和高度方向连续设置剪刀撑，如图所示： (2)剪刀撑杆件接长可采用搭接或对接，斜杆与立杆交结点必须设扣件连接。 6、架体应通过连墙件与建筑物主体连接牢固。连墙件设置应符合下列规定： (1)架体搭设高度在6m以上时必须设置连墙件，连墙件与结构的连接应为刚性连接，如图所示： 连墙件常用做法 (2)连