组合扣件式钢管脚手架设计计算书

组合扣件式(落地+拉吊卸荷)钢管脚手架设计计算书 1.计算参数设定 （1）脚手架基本参数 建筑物最大标高+57.20m，脚手架起搭标高为+14.60m,脚手架最大标高+57.40m，采用单管落地+拉吊卸荷的搭设形式，设2个拉吊段分别是+25.20+39.60m,+39.60+57.40m。拉吊卸荷采用14mm钢丝绳1.50m,吊环20mm。 脚手架采用483.0钢管，内立杆离墙0.20m；立杆步距h=1.80m，立杆纵距La=1.50m，立杆横距0.80m；横向水平杆在下，横向水平杆上设有2根纵向水平杆；连墙件按2步3跨布置，脚手架满铺冲压钢脚手板。脚手架不完全卸荷采用：立杆向下传递20%荷载。 （2）钢管截面特征 钢管483.0mm，截面积A=424mm2，惯性矩I=mm4，截面模量W=4490mm3，回转半径i=15.9mm，每米长质量0.0326kN/m，Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205N/mm2，弹性模量E=N/mm2。 （3）荷载标准值 1）永久荷载标准值 每米立杆承受的结构自重标准值为0.1069kN/m 采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.30kN/m2 栏杆与挡板采用栏杆、冲压钢脚手板挡板,自重标准值为0.16kN/m， 脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值为0.010kN/m2 2）施工均布活荷载标准值 装修脚手架为2.00kN/m2 ,结构脚手架为3.00kN/m2 3）风荷载 风压高度变化系数z=0.74；地面粗糙度按C类 挡风系数=0.80 ,背靠建筑物按敞开、框架和开洞墙计算，则脚手架风荷载体型系数 s=1.3=1.30.80=1.04,工程位于广东省广州市,基本风压0=0.30kN/m2 2.纵向水平杆验算 （1）荷载计算 钢管自重GK1=0.0326kN/m，脚手板自重GK2=0.300.27=0.08；施工活荷载QK=3.000.27=0.80 作用于纵向水平杆线荷载标准值 永久荷载q1=1.2(0.0326+0.08)=0.14kN/m;施工活荷载q2=1.40.80=1.12kN/m （2）纵向水平杆验算 每根钢管长约6.00m,按四连续梁计算，L=1.50 1) 抗弯强度验算 弯矩系数KM1=-0.107，M1=KM1q1L2=-0.1070.141.502=-0.03kNm 弯矩系数KM2=-0.121，M2=KM2q2L2=-0.1211.121.502=-0.30kNm Mmax=M1+M2=0.03+0.30=0.33kNm =Mmax/W=0.33106/4490=73.50N/mm2 纵向杆的抗弯强度=73.50N/mm2f=205N/mm2,满足要求。 2) 挠度验算 2) 挠度验算 挠度系数K1=0.632，1=K1q1L4/(100EI)=0.632(0.14/1.2)(1500)4/(100EI)=0.17mm 挠度系数K2=0.967，2=K2q2L4/(100EI)=0.967(1.12/1.4)(1500)4/(100EI)=1.76mm max=1+2=0.17+1.76=1.93mm 纵向杆的max=1.93mm=L/150=10mm与10mm,满足要求。 3）最大支座反力 Rq1=1.1430.141.50=0.24kN，Rq2=1.2231.121.50=2.05kN Rmax=Rq1+Rq2=0.24+2.05=2.29kN 3.横向水平杆验算 （1）荷载计算 钢管自重gk1=0.0326kN/m 中间纵向水平杆传递支座反力R中=Rmax=2.29kN 旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=1.15kN （2）横向水平杆受力计算 按单跨简支梁计算，跨度为：L=0.80m 1)抗弯强度验算 Mmax=qL2/8R中L/3=0.03260.800.80/82.290.80/3=Nm=0.61kNm =Mmax/W=/4490=136.59N/mm2 横向水平杆的抗弯强度=136.59N/mm2f=205N/mm2,满足要求。 2）挠度验算 集中荷载产生的挠度为1=Pa(3L24a2)/(24EI)=2290267(3800242672)/(24EI)=1.87mm 均布荷载产生的挠度为2=5qL4/384EI=50.03268004/(384EI)=0.01mm max=12=1.87+0.01=1.88mm 横向水平杆的max=1.88mm=L/150=5mm与10mm,满足要求。 4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑验算 R=R中R边Gk1L/2=2.291.150.03260.40=3.45kN 横向水平杆与立杆连接扣件R=3.45kNRc=8.0kN(Rc为扣件抗滑承载力设计值),满足要求。 5.立杆容许长细比验算 计算长度附加系数k=1.0；考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数=1.50 立杆步距h=1.80m；立杆计算长度Lo=kh=1.01.501.80=2.70m=2700mm 长细比=Lo/i=2700/15.9=169.81 立杆长细比=169.81210,满足要求。 轴心受压稳定性系数 Lo=kh=1.1551.501.80=3.12m=3119mm =Lo/i=3119/15.9=196，查得=0.188。 6.落地段立杆计算 净高度10.60m, 落地段计算高度为10.60m, 脚手板铺8层。 (1）荷载计算 1)脚手架结构自重：NGlk=gkH=0.106910.60=1.13kN 2)构配件自重： NG2k=1.44+1.92+0.16=3.52kN 其中：脚手板重量：81.500.400.30=1.44kN 栏杆、挡脚板重量：81.500.16=1.92kN 安全网重量：10.601.500.010=0.16kN 3)活荷包括： a.施工荷载按2层作业计算（其中1层为结构施工，1层装修施工）得： NQk=1.500.80/2(3.00+2.00)=3.00kN b.风荷载标准值计算 风荷载标准值k=0.741.040.30=0.23kN/m2 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.231.501.801.80/10=0.14kNm=N.mm (2）立杆稳定性验算 序号 各标高段 立杆作用力(不组合风荷载) 上层立杆传递力 验算作用力 1 +39.60+57.40m 11.34 0 11.34 2 +25.20+39.60m 10.34 11.340.20=2.27 10.34+2.27=12.61 3 落地段 14.60+25.20 9.78 12.610.20=2.52 9.78+2.52=12.30 序号 各标高段 立杆作用力（组合风荷载） 上层立杆传递力 验算作用力 1 +39.60+57.40m 10.92 0 10.92 2 +25.20+39.60m 9.92 10.920.20=2.18 9.92+2.18=12.10 3 落地段 14.60+25.20 9.36 12.100.20=2.42 9.36+2.42=11.78 1)不组合风荷载时 N=1.2(NGlk+ NG2k）1.4NQk=1.2(1.13+3.52)+1.43.00=9.78kN 上层立杆传递作用力:N2=12.610.20=2.52,N=N1+N2=9.78+2.52=12.30kN N/（A）=12.301000/(0.188424)=154.31N/mm2 2)组合风荷载时 N1=1.2（NGlk+ NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.13+3.52)+0.91.43.00=9.36kN 上层立杆传递作用力:N2=12.100.20=2.42,N=N1+N2=9.36+2.42=11.78kN N/（A）MW/W=11.781000/(0.188424)/4490=178.96N/mm2 立杆稳定性为178.96N/mm2f=205N/mm2,满足要求。 7.支撑支承面验算 钢管立杆高配套底座150150mm,支承面为混凝土板（按C45考虑）支承板厚=180mm 上部荷载为：F=11.78kN （1）支承面受冲切承载力验算 s=2.00,ft=1.90N/mm2,h0=165mm,h=1.00 =0.4+1.2/s=1.00,pc,m=0N/mm2,um=2(150+165)+2(150+165)=1260mm (0.7hft+0.25pc,m)umh0=(0.71.01.90+0.250)1.001260165=276.51kN 受冲切承载力276.51kNF=11.78kN,满足要求。 (2)支承面局部受压承载力验算 Ab=(0.15+20.15)(0.153)=0.20m2,Al=0.150.15=0.02m2 l=(Ab/Al)0.5=3.16，fcc=0.8521100=17935kN/m2，=0.75 lfccAl=0.753179350.02=807.08kN 支承面局部受压承载力807.08kNF=11.78kN,满足要求。 8.拉吊卸荷段立杆 8.1+39.60+57.40m,拉吊段净高度为17.80m,拉吊段计算高度为17.80m,拉吊段底标高为+39.60m,脚手板铺9层。 （1）荷载计算 1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106917.80=1.90kN 2)构配件自重：NG2k=1.62+2.16+0.27=4.05kN 其中：脚手板重量：91.500.400.30=1.62kN 栏杆、挡脚板重量：91.500.16=2.16kN 安全网重量：17.801.500.010=0.27kN 3)活荷载包括： a.施工荷载：NQk=1.500.80/2(3.00+2.00)=3.00kN b.风荷载标准值计算 拉吊段底离地高度+39.60m,z=1.13;水平风荷载标准值k=1.131.040.30=0.35kN/m2 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩: MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.351.501.801.80/10=0.22kNm=Nmm （2）立杆稳定性验算 1)不组合风荷载时 N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.90+4.05)+1.43.00=11.34kN N/（A）=11.341000/(0.188424)=142.26N/mm2 2)组合风荷载时 N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.90+4.05)+0.91.43.00=10.92kN N/（A）MW/W=10.921000/(0.188424)/4490=185.99N/mm2 立杆稳定性为185.99N/mm2f=205N/mm2,满足要求。 8.2+25.20+39.60m,拉吊段净高度为14.40m,拉吊段计算高度为14.40m,拉吊段底标高为+25.20m,脚手板铺8层。 （1）荷载计算 1)脚手架结构自重：NG1k=gkH=0.106914.40=1.54kN 2)构配件自重：NG2k=1.44+1.92+0.22=3.58kN 其中：脚手板重量：81.500.400.30=1.44kN 栏杆、挡脚板重量：81.500.16=1.92kN 安全网重量：14.401.500.010=0.22kN 3)活荷载包括： a.施工荷载：NQk=1.500.80/2(3.00+2.00)=3.00kN b.风荷载标准值计算 拉吊段底离地高度+25.20m,z=1.00;水平风荷载标准值k=1.001.040.30=0.31kN/m2 由风荷载设计值产生的立杆段弯矩: MW=0.91.4Mwk=0.91.4kLah2/10=0.91.40.311.501.801.80/10=0.19kNm=Nmm （2）立杆稳定性验算 1)不组合风荷载时 N1=1.2(NGlk+NG2k）1.4NQk=1.2(1.54+3.58)+1.43.00=10.34kN 上层立杆传递作用力:N2=11.340.20=2.27,N=N1+N2=10.34+2.27=12.61kN N/（A）=12.611000/(0.188424)=158.19N/mm2 2)组合风荷载时 N1=1.2（NGlk+NG2k）0.91.4NQk=1.2(1.54+3.58)+0.91.43.00=9.92kN 上层立杆传递作用力:N2=10.920.20=2.18,N=N1+N2=9.92+2.18=12.10kN N/（A）MW/W=12.101000/(0.188424)/4490=194.11N/mm2 立杆稳定性为194.11N/mm2f=205N/mm2,满足要求。 9.钢丝绳和吊环验算 通过比较，以+25.20+39.60m拉吊段的钢丝绳受力最大，故以此进行钢丝绳和吊环验算。 （1）钢丝绳验算 h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.20m,N=12.61kN 钢丝绳采用=14mm,=0.85,K=6,K,=0.356,Ro=1570kN/mm2 破断拉力总和F破=K,D2Ro=0.3561421570=109.55kN 钢丝绳允许拉力P=F破/K=109.550.85/6.00=15.52kN Toa=12.61(1.002+3.002)0.5/3.00=13.29kN,Tob=12.61(0.202+3.002)0.5/3.00=12.64kN。 钢丝绳承受拉力Toa=13.29kNP=15.54kN,Tob=12.64kNP=15.54kN，钢丝绳强度满足要求。 （2）吊环验算 吊环采用20mm光面圆钢，As=3.14(20/2)2=314mm2，f=65N/mm2 fAs=265314=40820N=40.82kN 每个吊环承受的拉力为：N拉=Toa+Tob=13.29+12.64=25.93kN 吊环允许拉力40.82kNN拉=25.93kN，满足要求。 10.连墙件计算 连墙件采用483.0钢管,截面积为424mm2；f=205N/mm2 按每个结构层花排设置,连墙件按2步3跨布置,脚手架最高57.40m 连墙件轴向力设计值N1=N1WN0,其中: 风压高度变化系数z=1.35(标