扣件式钢管脚手架设计计算实例

扣件式钢管脚手架设计计算实例扣件式钢管脚手架设计计算实例 根据 建筑施工安全检查标准 jgj59 99 对外脚手架的规定 提出应该逐步淘汰竹脚手架 推广扣件式钢管脚手架 建筑 施工扣件式钢管脚手架安全技术规程 jgj130 2001 对扣件 式钢管脚手架的设计原则和计算方法都作出了规定 笔者以该 规范为依据 系统地对扣件式钢管脚手架的设计计算作如下阐 述 一 横向 纵向水平杆计算 1 横向 纵向水平杆的抗弯强度按下式计算 m w f 式中 m 弯矩设计值 按 m 1 2mgk 1 4mqk 计算 mgk 为脚 手板自重标准值产生的弯矩 mqk 为施工荷载标准值产生的弯 矩 w 截面模量 查表 48 3 5mm 钢管 w 5 08cm3 f 钢材的抗弯强度计算值 f 205n mm2 1 横向水平杆的抗弯强度 计算横向水平杆的内力时按简支梁计算如图 1 计算跨度取立 杆的横距 l0 80mm 脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度 a1 300mm a2 100mm 图 1 横向水平杆计算简图 永久荷载标准值 gk 包括每米立杆承受的结构自重标准值 0 136kn m 纵距 1 5m 步距 1 8m 脚手板自重标准值 0 35kn m2 和栏杆与挡脚板自重标准值 0 14kn m 如图 2 gk 0 136 0 35 1 2 0 14 0 696kn m 696n m 其中 图 2a 等效于图 2b 图 2 结构自重计算简图 施工均匀活荷载标准值 qk 3kn m2 0 75m 2 25kn m 2250n m 横向水平杆间距为 0 75m 图 3 施工荷载计算简图 m 1 2mgk 1 4mqk 1 2 11 31 1 4 180 265 57nm 所以横向水平杆的抗弯强度满足安全要求 2 纵向水平杆的抗弯强度按图 4 三跨连续梁计算 计算跨度 取纵距 la 1500mm f 为纵向水平杆跨中及支座处的最大荷载 分别按静载 p 和活载 q 进行计算 图 4 中作用支座上的 f 力在 弯距计算时可以不用考虑 图 4 纵向水平杆计算简图 考虑静载情况 按图 5 静载布置情况考虑跨中和支座最大弯矩 图 5 静载状况下计算简图 m1 0 175pla mb mc 0 15pla 考虑活载情况 q 1 2qkl0 1 2 2250 0 8 900n 按图 6 7 两种活载最不利位置考试跨中最大弯矩 图 6 活载最不利状况计算简图之 1 图 7 活载最不利状况计算简图之 2 m1 0 213qla 按图 8 9 两种活载是最不利位置考虑支座最大弯矩 图 8 活载最不利状况计算支座弯矩之 1 图 9 活载最不利状况计算支座弯矩之 2 mb mc 0 175qla 根据以上情况分析 可知图 5 与图 6 或图 7 这种静载与活载 最不利组合时 m1 跨中弯矩最大 mgk 0 175pla 0 175 522 1 5 137 03nm mqk 0 213qla 0 213 900 1 5 287 55nm m 1 2mgk 1 4mqk 1 2 137 03 1 4 287 55 567 01nm 2 纵向 横向水平杆的挠度按下式计算 式中 n 挠度 容许挠度 按规范表格取 l 150 1 横向水平杆的挠度 考虑静载情况 图 2 查 建筑结构静力计算手册 中梁在均布荷载作用下的最大挠 度表 用 k1 k2 值采用插入法求得系数 式中 e 钢材的弹性模量 e 2 06 105n mm2 i 48 3 5mm 钢管的惯性矩 i 12 19cm4 考虑活载情况 图 3 两种情况叠加 得 所以横向水平杆的挠度满足安全要求 2 纵向水平杆的挠度 考虑静载情况 图 5 考虑活载情况 图 4 两种情况叠加 得 所以纵向水平杆的挠度满足安全要求 3 纵向水平杆与立杆连接时扣件的抗滑承载力应符合下式规定 r rc 式中 r 纵向水平杆传给立杆的竖杆作用力设计值 rc 扣件抗滑承载力设计值 按规范表取 rc 800kn 纵向水平杆与立杆连接时扣件受到的垂直作用力包括贴立杆的 横向水平杆荷载 f 和 m1 在扣件处引起的与 f 同向的最大剪力 v 之和 f 1 2p 1 4 q 1 2 522 1 4 900 1886 4n v 1 2 0 65p 1 4 0 575q 1 2 0 65 522 1 4 0 575 900 1131 66n r f v 1886 4 1131 66 3018 06n 所以纵向水平杆与立杆连接时扣件的抗滑承载力满足安全要求 二 立杆的稳定性计算 立杆的稳定性按下列公式计算 式中 n 计算立杆段的轴向力设计值 轴向受压构件的稳定系数 a 立杆的截面面积 查表 48 3 5mm 钢管 a 489mm m 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 w 截面模量 查表 48 3 5mm 钢管 w 5 08cm3 f 钢材的抗压强度设计值 f 205n mm2 1 风荷载标准值 k 0 7 z s 0 式中 k 风荷载标准值 z 风压高度变化系数 取 z 1 31 s 脚手架风荷载体型系数 取 s 1 3 0 089 0 1157 0 基本风压 汕头地区取 0 0 75kn m2 k 0 7 z s 0 0 7 1 31 0 1157 0 75 0 080kn m2 2 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 3 轴向受压构件的稳定系数 轴向受压构件的稳定系数 根据立杆长细比 规范用表取值 当 250 时 按 7320 2 计算 计算长度 l0 k h 式中 k 为计算长度附加系数 取 k 1 155 为考虑脚手架整体因素的单杆计算长度系数 按规范用表取 1 5 h 为立杆步距 l0 k h 1 155 1 5 1 8 3 12m 立杆的长细比 l0 i 式中 i 为截面回转半径 查表 48 3 5mm 钢管 i 1 58cm l0 i 3 12 0 0158 197 5 根据 立杆长细比 查规范用表得轴向受压构件的稳定系数 1 385 4 立杆段的轴向设计值 n 1 2 ng1k ng2k 0 85 1 4 nqk 1 脚手架结构自重标准值产生的轴向力 ng1k 本工程架体共 13 步 实际架高 h 13 1 8 23 4m ng1k hgk 23 4 0 1734 4 058kn 4058n 2 构配件自重标准值产生的轴向力 ng2k 每一立杆段需 3 个直接扣件 13 个旋转扣件 则 ng2k 3 18 4 13 14 6 245n 3 施工荷载标准产生的轴力总和为 nqk 外主杆可按一纵距内施工荷载总和的 1 2 取值 nqk 3000 0 8 1 5 1 2 1800n n 1 2 ng2k ng2k 0 85 1 4 nqk 1 2 4058 245 0 85 1 4 1800 7305 6n 5 验算立杆的稳定性 所以立杆的稳定性满足安全要求 三 立杆地基承载力计算 1 地基承载力计算按下式计算 fg kcfgk 式中 kc 脚手架地基承载力调整系数 对碎石取 kc 0 4 fgk 标准值 按现行国家标准 建筑地基基础设计规范 gbj7 89 的规定 对中密碎石 fgk 400 700kpa 取 fgk 500kpa fg kcfgk 0 4 500 200kpa 2 立杆基础底央的平均压力应满足下式 p f