扣件钢管落地式双排外脚手架计算书

1、G212线北温泉危岩带抢险整治工程扣件式钢管落地双排外脚手架计算书计算： 复核： 审核： 中铁十七局集团有限公司G212线北温泉危岩带抢险整治工程项目经理部二O一一年三月一日目录1、概述12、编制依据、选型、计算及构造要求12.1、扣件式钢管落地脚手架所涉及的依据及规范12.2、脚手架选型12.3、脚手架设计参数23、扣件式钢管落地双排外脚手架计算书23.1、参数信息2、基本参数信息2、活荷载参数2、风荷载参数3、静荷载参数3、地基参数33.2、大横杆的计算3、均布荷载值计算3、强度验算4、挠度验算43.3、小横杆的计算5、荷载值计算5、强度验算5、挠度验算63.4、扣件抗滑力的计算63.5、

2、脚手架立杆荷载计算73.6、立杆的稳定性计算73.7、最大搭设高度的计算93.8、连墙件的稳定性计算93.9、立杆的地基承载力计算104、脚手架搭设施工注意事项11扣件式钢管落地双排外脚手架计算书1、概述重庆市北温泉危岩带位于重庆市北碚区嘉陵江温塘峡谷右岸，平面形态呈条带状展布，南起鹞鹰岩，北止于四川仪表厂东侧，全长约1000m，距重庆市核心区约32km，距北碚区城区约7km。北温泉危岩带共划分11处危岩段，根据危岩岩体结构面发育程度及组合特征、切割块体的变形破坏机制及所处位置等情况，划分危岩体35个(已治理4个)块体最大规模为3211.67m3，总体积16432.4m3，属特大型危岩。危岩体

3、相对高度1590m，属高中位危岩体。本合同段脚手架工程设计为7段，脚手架架设距离长、高，是本合同段的重、难点工程。2、编制依据、选型、计算及构造要求2.1、扣件式钢管落地脚手架所涉及的依据及规范建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 1302001）岩土锚杆(索)技术规程CECS222005建筑结构荷载规范（GB500172003）建筑边坡工程技术规范（GB503302002）建筑桩基技术规范（JGJ9494）建筑地基基础设计规范（GB500072002）钢结构设计规范(GB 50017-2003)施工手册第四版设计施工图、地勘资料及施工现场土质实际情况等2.2、脚手架选型根据地质资料及

4、施工现场实际情况显示，该支护从现有地平面搭设脚手架。脚手架及施工荷载轴向力主承力区选择在现有地平面和设计山体支护中间平台及坡角平台处；材料尽量选择具有足够承载力又能周转使用的现有材料和以后能重复利用的材料。根据现场的实际情况采用扣件式钢管脚手架，立杆和大、小横杆（纵、横水平杆）、坡面扫地干均采用48×3.5钢管，连接扣件采用标准扣件；根据高边坡实际设计参数，采用错落坡型脚手架，脚手架随坡度而设，主受力立杆间距根据锚杆位置在1.2m1.5m之间，锚杆施工自下而上施工，因此脚手架施工顺序也由下而上搭设。2.3、脚手架设计参数（1）本工程采用落地式外双排脚手架，沿危岩段（体）施工（2）脚手

5、板采用5cm*250cm竹片相串脚手板，其自重标准值为0.35kN/m2；（3）钢管尺寸均为48mm×3.5mm，其质量符合现行国家标准碳素结构钢（GB/T700中）Q235-A级钢的规定（Q235钢抗拉、抗压、抗弯强度设计值=205N/mm2，弹性模量E=2.06×105N/mm2，其自重标准值为0.038 kN/m2）。（4）脚手架每两个步距铺设层一木脚手板或者竹串片脚手板，同时作业2层，每层布置1台钻机，最多布置2台钻机进行考虑，单台YXZ70A钻机主机重0.285t，施工人员3人，重约225kg。（5）地面设横向、纵向扫地杆，扫地杆均离地面（坡面）30cm；并布置必

6、要的斜撑、横向支撑与剪刀撑进行加固。（6）锚杆施工脚手架尺寸：锚杆施工脚手架采用钢管扣件式综合爬坡脚手架体系，脚手架间排距结合坡面锚杆布置形式以及结构稳定性、其立杆纵距1.5m，立杆横距=1.2m，步距=1.8m。3、扣件式钢管落地双排外脚手架计算书3.1、参数信息3.1.1、基本参数信息双排脚手架搭设高度为50m，立杆采用单立杆；搭设尺寸为：横距Lb为1.2m，纵距La为1.5m，大小横杆的步距h为1.8 m；内排架距离墙长度为0.30m；大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为 2 根；采用的钢管类型为 48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；连墙件采用两步三跨，竖向间距 3.

7、6 m，水平间距4.5 m，采用扣件连接；连墙件连接方式为单扣件；3.1.2、活荷载参数脚手架每两个步距铺设层一木脚手板或者竹串片脚手板，同时作业2层，每层布置1台钻机，最多布置2台钻机进行考虑，单台YXZ70A钻机主机重0.285t，施工人员3人，重约225kg。计算荷载按照3跨内布置1台YXZ70A钻机，同时配置3名施工人员，施工面平台脚手板采取满铺满搭；则施工荷载(285+225) ×10/（1.2×3.5）=1.2KN/m2计算时，荷载按照2.00KN/m2考虑。施工均布活荷载标准值:2.000 kN/m2；同时施工层数:2 层；3.1.3、风荷载参数本工程地处重庆

8、市，基本风压0.35 kN/m2；风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取1.25，计算立杆稳定性时取0.84，风荷载体型系数s=1.3=1.3×0.089 =0.116；3.1.4、静荷载参数每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1248；脚手板自重标准值(kN/m2):0.35；栏杆挡脚板自重标准值(kN/m):0.14；安全设施与安全网(kN/m2):0.005；脚手板类别:竹串片脚手板；栏杆挡脚板类别:竹串片脚手板挡板；每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.038；考虑脚手架高度非常高，脚手板搭设三层，隔步一层，交替进行施工。3.1.5、地基参数地基土类型:素填土

9、；地基承载力标准值(kPa):120.00；立杆基础底面面积(m2):0.20；地基承载力调整系数:1.00。3.2、大横杆的计算按照扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)第条规定，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。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。3.2.1、均布荷载值计算大横杆的自重标准值:P1=0.038 kN/m ；脚手板的自重标准值:P2=0.35×1.2/(2+1)=0.14 kN/m ； 活荷载标准值: Q=2×1.2/(2+1)=0.8kN/m；静荷载的设计值: q1=1.

10、2×0.038+1.2×0.14=0.214 kN/m；活荷载的设计值: q2=1.4×0.8=1.12kN/m；图1 大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度) 图2 大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)3.2.2、强度验算跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。跨中最大弯距计算公式如下: M1max = 0.08q1la2 + 0.10q2la2跨中最大弯距为 M1max=0.08×0.214×1.52+0.10×1.12×1.52 =0.29kN·m；支座最大弯距计算公式如下: M2max = -

11、0.10q1la2 - 0.117q2la2支座最大弯距为 M2max= -0.10×0.214×1.52-0.117×1.12×1.52 =-0.34 kN·m；选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算： =Max(0.29×106,0.34×106)/4890=69.53N/mm2；大横杆的最大弯曲应力为 = 69.53N/mm2 小于大横杆的抗压强度设计值 f=205 N/mm2，满足要求！3.2.3、挠度验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： max = (0.677q1la4 + 0.9

12、90q2la4)/100EI其中：静荷载标准值:q1=P1+P2=0.038+0.14=0.178 kN/m； 活荷载标准值:q2=Q=0.8kN/m； 最大挠度计算值为： = 0.677×0.178×15004/(100×2.06×105×121900)+0.990×0.8×15004/(100×2.06×105×121900) =1.84mm；大横杆的最大挠度1.84mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10 mm，满足要求！3.3、小横杆的计算根据JGJ130-2001第条规定

13、，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作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。3.3.1、荷载值计算大横杆的自重标准值：p1= 0.038×1.5 = 0.057kN；脚手板的自重标准值：P2=0.35×1.2×1.5/(2+1)=0.21kN；活荷载标准值：Q=2×1.2×1.5/(2+1) =1.2kN；集中荷载的设计值: P=1.2×(0.057+0.21)+1.4×1.2=2.0kN；小横杆计算简图3.3.2、强度验算最大弯矩考虑为小横杆自重

14、均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；均布荷载最大弯矩计算公式如下:Mqmax = ql2/8Mqmax = 1.2×0.038×1.22/8 = 0.008kN·m；集中荷载最大弯矩计算公式如下:Mpmax = Pl/3Mpmax = 2.0×1.2/3 =0.8kN·m ；最大弯矩 M = Mqmax + Mpmax =0.808kN·m；最大应力计算值 = M / W =0.808×106/4890=165.24N/mm2 ；小横杆的最大弯曲应力=165.24N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205 N

15、/mm2，满足要求！3.3.3、挠度验算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:qmax = 5ql4/384EIqmax=5×0.038×12004/(384×2.06×105×121900) = 0.041mm ；大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.057+0.21+1.2=1.467kN；集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:pmax = Pl(3l2 - 4l2/9)/72EIpmax = 1467×1200×(3

16、15;12002-4×12002/9 ) /(72×2.06×105×121900) =3.58mm；最大挠度和 = qmax + pmax = 0.041+3.58=3.621mm；小横杆的最大挠度为3.621mm小于小横杆的最大容许挠度1200/150=8mm与10mm,满足要求！3.4、扣件抗滑力的计算按规范表,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，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): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取8.00 kN；R - 纵向或

17、横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值:P1=0.038×1.5×2/2=0.057kN；小横杆的自重标准值:P2=0.038×1.2/2=0.023kN；脚手板的自重标准值:P3=0.35×1.2×1.5/2=0.315kN；活荷载标准值:Q=2×1.2×1.5/2 =1.8kN；荷载的设计值:R=1.2×(0.057+0.023+0.315)+1.4×1.8=2.994kN；R<8.00 kN，单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!3.5、脚手架立杆荷载计算作用于脚手架的荷载包括

18、静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容：(1)每米立杆承受的结构自重标准值，为0.1248kN/m NG1 = 0.1248+(1.50×2/2)×0.038/1.80×50.00 =7.823kN；(2)脚手板的自重标准值；采用竹串片脚手板，标准值为0.35kN/m2 NG2=0.5（lb+0.3）·la·Qp=0.35×3×1.5×(1.2+0.3)×0.5=1.181kN；(3)栏杆与挡脚手板自重标准值；采用竹笆片脚手板挡板，标准值为0.14kN/m NG3=0.14×3

19、5;1.5/2=0.315kN；(4)吊挂的安全设施荷载，包括安全网:0.005 kN/m2 NG4=0.005×1.5×50=0.375kN；经计算得到，静荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3+NG4=9.694kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值 NQ=2×1.2×1.5×2/2=3.6kN；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×9.694+ 0.85×1.4×3.6=15.91

20、7kN；不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为 N'=1.2NG+1.4NQ=1.2×9.694+1.4×3.6=16.673kN；3.6、立杆的稳定性计算风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7z·s·0其中0 - 基本风压(kN/m2)，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：0 = 0.35kN/m2； z - 风荷载高度变化系数，按照建筑结构荷载规范(GB50009-2001)的规定采用：z= 0.84； s - 风荷载体型系数：取值为0.116；经计算得到，风荷载标准值为: Wk = 0.7×0.35&#

21、215;0.84×0.116=0.024kN/m2；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW 为: Mw = 0.85×1.4WkLah2/10 = 0.85 ×1.4×0.024×1.5×1.82/10 = 0.014 kN·m；考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) + MW/Wf立杆的轴心压力设计值：N=15.917kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A)f立杆的轴心压力设计值：N=N'=16.673kN；计算立杆的截面回转半径：i=1.58cm；计算长度附加系数参照扣件式规范表5.3.

22、3得：k=1.155；计算长度系数参照扣件式规范表得：=1.55；计算长度 ,由公式l0=kh 确定：l0=3.222m；长细比: =L0/i=204；双排架允许长细比不得大于210，满足要求！轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.171立杆净截面面积：A=4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W=5.08cm3；钢管立杆抗压强度设计值：f=205N/mm2；考虑风荷载时 =15917/(0.171×489)+14000/5080 = 193.107N/mm2；立杆稳定性计算=193.107N/mm2小于立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/m

23、m2，满足要求！不考虑风荷载时 =16673/(0.171×489)=199.392N/mm2；立杆稳定性计算 = 199.392N/mm2小于立杆的抗压强度设计值f=205 N/mm2，满足要求！3.7、最大搭设高度的计算按规范条考虑风荷载时,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：Hs = Af - (1.2NG2k + 0.85×1.4(NQk + MwkA/W)/1.2Gk构配件自重标准值产生的轴向力NG2K(kN)计算公式为：NG2K=NG2+NG3+NG4=1.871kN；活荷载标准值：NQ=3.6kN；每米立杆承受的结构自重标准值：G

24、k=0.1248kN/m；计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩：Mwk=Mw/(1.4×0.85)=0.014/(1.4×0.85)=0.012kN·m；Hs=0.171×4.89×10-4×205×103-(1.2×1.871+0.85×1.4×(3.6+0.171×4.89×100×0.012/5.08)/(1.2×0.1248)=69.295m；按规范条脚手架搭设高度Hs等于或大于50米，按照下式调整且不超过50米：H=Hs/(1+0.001Hs)H=

25、69.295/(1+0.001×69.295)=64.804m；H=64.804和50比较取较小值。经计算得到，脚手架搭设高度限值H=50m。脚手架单立杆搭设高度为50m，小于H，满足要求！3.8、连墙件的稳定性计算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：Nl=Nlw+N0连墙件风荷载标准值按脚手架顶部高度计算z0.84，s0.116，00.35，Wk = 0.7×0.35×0.84×0.116=0.024kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=16.2 m2；（两步三跨布置：3.6×4.5）按规范条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力(kN), N0= 5.000 kN；（对双排架为5.00KN，而对于单排架为3.00KN）风荷载产生的连墙件轴向力设计值(kN)，按照下式计算：Nlw =1.4×