扣件式钢管脚手架设计实例解析

1、编号：SM-ZD-54169扣件式钢管脚手架设计实例解析Orga nize en terprise safety man ageme nt pla nning, guida nee, in spect ion and decisi on-mak ing,en sure the safety status, and unify the overall pla n objectives编制：审核：时间：本文档下载后可任意修改FS 精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT扣件式钢管脚手架设计实例解析简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查 和决策等事项

2、，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目 标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。1. 刖言根据建筑施工安全检查标准(JGJ59-99 )对外脚手架的规定：提出逐步淘汰毛竹脚手架，积极推广扣件式钢管 脚手架。建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JG130-2001 )对扣件式钢管脚手架的设计原则和计算方 法都作了规定。笔者将以该规范为依据，结合工程实例，系 统地对扣件式钢管脚手架的设计计算和使用过程中应注意 的有关事项，作一解析。2. 工程实例概况黄岩东河嘉苑商住楼 13#楼，建筑面积为15000m 2 ,(三幢楼地下室全部连通，地

3、下室呈L形)，最高建筑物3#楼檐口高度为19.8m,1#楼.2#楼北侧脚手架和3#楼南侧脚手架搭设在地下 室顶板上。3. 脚手架设计3.1计算参数的确定（1 ）架体尺寸。立杆横距lb=800mm，纵距 la=1500mm，步距 h=1800mm。搭设高度21.3m（取3#楼为计算对象），立杆底部垫设槽钢。（2 ）架体构件。见表（3 ）围档材料。采用2000目安全网，全高封闭，挡风系数0.6，自重标准值5N/m 2。（4）脚手板。采用竹蔑板，层层满铺，其自重标准值 0.35kN/m 2。（5）施工活载。主体结构均布活荷载标准值 3kN/m 2。（6）基本风压。台州地区基本风压为3?=0.55kN

4、/m2 ,风压高度变化系数卩z=1.31 ,脚手架风荷载体型系数卩s=0.1157。3.2横向、纵向水平杆计算3.2.1横向纵向水平杆的抗弯强度按下式计算：c=M/W <f式中的M 弯矩设计值，按M = 1.2MGK为施工荷载标准值产生的弯矩。 W-载面模量。f-钢材的抗弯强度设计 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按简支计算，计算跨度取立杆的横距 lb=800mm，脚手架横向水平杆的构造计算外伸长度a=300mm,a?=100mmo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）,脚手板片重

5、标准值 0.35kN/m 2和栏杆与挡板自重标准值0.14kN/m （如图1）740）this.width=740" border=undefined>图1结构自重计算简图第5页/总16页精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENTgk=0.136+0.35 xi.2+0.14=0.696kN/mMA=1/2gka 2=1/2 X696 X0.3 2=31.32N?mMB=1/2gka 2 1=1/2X696 X0.1 2=3.48N?mMA- MB=31.32-3.48=27.84N?mMGK=gk/2lb/2-(MA -MB)/gkl 2 b-MA=696/2X0.

6、8/2-(27.84/696X0.8)2-31.32=11.32Nm施工均布活荷载标准值Qk=3kN/m2X0.75=2.25kN/m740)this.width=740" border=undefined>图2施工荷载计算简图MQK=Qkl 2 b/8=1/8X2250 X0.82=180N?mM=1.2MGk+1.4MQK=1.2X 11.31+1.4180=265.57N?m卢M/W=265.57 X 103/5.08 X103=52.28N/mm2 v f=205N/mm2所以横向水平杆满足安全要求。(2 )纵向水平杆的抗弯强度按图3三跨连续梁计算， 计算跨度取纵距la

7、=1500mm。F为纵向水平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，作用在支座上的F力在弯矩计算时可 以不用考虑。740)this.width=740" border=undefined> 考虑静载情况P=gk(lb+a-a1)b=696 x(0.8+0.3+0.1) x(0.8+0.3-0.1)/(2X0.8)=522N图4静载布置情况考虑跨中和支座最大弯矩。740)this.width=740" border=undefined>图4静载状况下计算简图M1=0.175Pla MB=Mc=-0.15P/a 考虑活荷载情况Q=1/2qklb=1/2

8、X2250 X0.8=900N按图5、6两种活载最不利位置考虑跨中最大弯矩。740)this.width=740" border=undefined>图5活载最不利状况计算简图740)this.width=740"border=undefined>图6活载最不利状况计算简图M1=0.213Qla按图7、8两种活荷载最不利位置考虑支座最大弯矩。740)this.width=740" border=undefined>图7活载最不利状况计算支座弯矩740)this.width=740" border=undefined>图8活载最不利

9、状况计算支座弯矩MB=MC=-0.175Qla根据以上情况分析，可知图 4与图5 (或图6)这种静 载与活载最不利组合时M1跨中弯矩最大。MGK=0.175P/a=0.175X522 X1.5=137.03N?mMQK=0.2130.213Q/a=0.213X 900 X1.5=287.55N?mM=1.2MGK+1.4MQK=1.2 X137.03+1.4 X287.55 =567.01N?m尸M/W=567.01X 1000/5.08 X 1000=111.6N/mm2v f=205N/mm2，纵向水平杆抗弯符合要求。第9页/总16页精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT32

10、2纵向、横向水平杆的挠度按下式计算u违u u为容许挠度，按规范要求取1/150（1 ）横向水平杆的挠度 考虑静载情况（图1）K1=4MA/qkl 2 b=4X31.32/696 X0.82=0.28K2=4MB/qkl 2 b=4X3.48/696 X0.82=0.03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u 仁0.1972 Xqkl4 a/24EIE为钢材的弹性模量，E=2.06 X105N/mm2I$ 48 X3.5mm钢管的惯性矩。I=12.19cm4 考虑活载情况（图 2）u2=5qkl 4 b /384EI两种情况叠加，得u= u1+

11、 u 2=0.1972 X gkl 4 b /24EI+5gkl 4 b/38EI=0.197 X696 X10-3 X8004/24 X2.06 X105 X12.9 X104+5 X 2250 X 8004/384 X 2.06 X 105 X 12.19 X104=0.57mmv lb/150=180/150=5.33mm所以横向水平杆的挠度满足要求。(2 )纵向水平杆的挠度 考虑静载情况(图 4 )u 1=1.146 XPI 2 a/100EI 考虑活载情况(图 3) u2=1.615 XQl 2 a/100EI两种情况加，得u= u1+ u2=1.146 XPl 3 b/100EI+

12、1.615XQl 3 a/100EI=l 3 b(1.146P+1.615Q)/100EI=15003 X(1.146 X522+1.615 X900)/100 X2.06 X105X12.19 X104=2.76mmv la/150=1500/150=10mm所以纵向水平杆的挠度满足要求。323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RWRc式中R为纵向水平杆传给立杆的竖杆作用力设计值，Rc为扣件抗滑承载力设计值，按规范表取Rc=8.00kN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+1.4Q

13、=1.2X522+1.4 X900=1886.4N V 8kNV=1.2+0.65P+1.4 X0.575Q=1.2 X0.65 X522+1.2 X 0.575 X900=1131.66NR=F+V=1886.4+1131.66=3018.06N V 8kN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。3.3立杆的稳定计算立杆的稳定计算按下列公式计算N/巾A+Mw/W <f,式中N为计算立杆段的轴向力设计 值，巾为轴向受压构件的稳定系数。A为一立杆的截面面积， Mw为计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，W为截面模第11页/总16页FS 精编安全管理 | SAFETY MANA

14、GEMENT量，钢材的抗压强度设计值f=205N/mm2。331风荷载标准值wk=0.7 卩 z 卩 aw0=0.7 X 1.31 X 0.1157 X 0.55=0.058kN/m23.3.2计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩Mk=0.85 X1.4wklah2/10= 0.85 X1.4 X0.058 X1000 X1.5 X1.82/10=33.55Nm3.3.3轴向受压构件的稳定系数轴向受压构件的稳定系数巾， 根据立杆长细比入规范用表 取值，当入250时，按7320/ A2计算。计算长度lo=k山, 式中k为计算长度附加系数，取 k=1.155 ;卩为考虑脚手架 整体因数的单杆计算长度

15、系数，按规范用表取卩 =1.5 ;h 为立杆步距。lo=k 曲=1.155 X1.5 X1.8=3.12m,立杆的长细比入=lo/l , i为截面回转半径，查表得$ 48X3.5mm钢管 i=1.58cm。A=lo/l=3.12/0.0158=197.5，根据立杆长细比查得稳定系数为0.185334立杆段的轴向设计值N=1.2(NG1K+NG2K)+0.85X1.4 ENQK(1 )脚手架结构自重标准值产生的轴向力NG1k本工程脚手架共12步，实际脚手架高度 H=12 X1.8=21.6mNG1K=23.4 X0.1734=3.745kN=3745N(2 )构配件自重标准值产生的轴向力NG2k

16、每个立杆段需要3个直接扣件，13个旋转扣件，则:NG2K=3 X18.4+13 X14.6=245N(3 )施工荷载标准值产生的轴力总和内力刀NQK外立杆可按一纵距内施工荷载的总和的1/2取值ENQK=3000 X0.8 X1.5 X1/2=1800NN=1.2(NG1K+NG2K)=0.85X1.4 ENQK=1.2 X(3745+245)+0.85X1.4 X1800=6930N第13页/总16页精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT图9地下室顶板验算示意图335验算立杆的稳定性N/ 巾 A+Mw/W=6930/(0.185 X 486)+33.55 X 103/(5.08

17、X 103)=83.21N/mm2 v f=205N/mm2 所以立 杆稳定性满足要求。3.4地下室顶板验算(取最大板块6.2 X3.6m)3.4.1基本参数(1 )边界条件(左端/下端/右端/上端)：参见图9(2 )荷载：均布荷载设计值：q=7.310kN/m(3)几何参数：宽度：lx=3600(mm) 长度：ly=6200(mm) 板厚：h=200(mm)(4)材料特性：混凝土强度等级：C30钢筋等级：二级第15页/总16页FS 精编安全管理 | SAFETY MANAGEMENT(S 25)342计算结果：(1)弯距值：Mx=3.651kNm My=1.237kNm Mxo=-7.590

18、kNm Myo = -5.410kNm(2 ) lx向配钢筋：计算面积：66.42mm2可选方案：$ 12200(3 ) lx向配钢筋：计算面积：22.45mm2可选方案：$ 12200设计实际选用#12150，满足要求。3.5连续梁验算3.5.1几何数据及材料特性混凝土： C30主筋：二级(v$ 25 ) 箍筋：一级 7.31kN 7.31kN3.5.2内力及配筋(1 )内力包络图(2)截面内力及配筋0支座：弯矩 6.51kN/m ，荷载组合1剪力14.09kN，荷载组合1上钢筋：22，计算面积：216.00mm下钢筋：22，计算面积：216.00mm2设计为4 $20，满足要求1跨中：弯矩1.73kN m，荷载组合1剪力14.09kN，荷载组合1挠度0.38mm，裂缝 0.02mm上钢筋：2 $12，计算面积：216.00mm2下钢筋：2 $12，计算面积：216.00mm2箍筋：$650 ,设计为4 $22，满足要求。1支座：弯矩1.03kN/m ，荷载组合1剪力0.53kN，荷载组合1上钢筋：2 $12