组合扣件式钢管脚手架设计计算书.docx

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组合扣件式钢管脚手架设计计算书

组合扣件式钢管脚手架设计计算书（悬挑型钢+拉吊卸荷）

1.计算参数设定

（1）脚手架基本参数

楼层最大标高+108.50m，脚手架起搭标高为+15.00m，脚手架最大标高+110.00m，采用悬挑型钢+拉吊卸荷的搭设形式，设8个卸荷段分别是+15.00～+27.00m,+27.00～+39.00m,+39.00～+51.00m,+51.00～+63.00m,+63.00～+75.00m,+75.00～+87.10m,+87.10～+96.40m,+96.40～+110.00m，其中设2个型钢支承段分别是+15.00～+63.00m,+63.00～+110.00m。

悬挑型钢采用20a号工字钢@1.50m,锚固段1.40m，采用直径16mm锚固钢筋,悬挑型钢端部采用Φ14mm钢丝绳@1.50m，与结构拉结吊环Φ20mm。

拉吊卸荷采用Φ14mm钢丝绳@1.50m,吊环Φ20mm。

脚手架采用Φ48×3.0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：

增加3步距。

（2）钢管截面特征

钢管Φ48×3.0mm，截面积A=424mm2，惯性矩I=107800mm4，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=206000N/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μz=0.65，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

μs=1.3=1.3×0.80=1.04,工程位于广东省广州市,基本风压ω0=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=0.30×0.27=0.08kN/m；

施工活荷载QK=3.00×0.27=0.80kN/m；

作用于纵向水平杆上线荷载标准值

永久荷载：

q1=1.2×（0.0326+0.08）=0.14kN/m,施工活荷载：

q2=1.4×0.80=1.12kN/m

（2）纵向水平杆受力计算

每根钢管长约6.00m，按四跨连续梁计算,L=1.50m。

1）抗弯强度验算

弯矩系数KM1=-0.107,M1=KM1q1L2=-0.107×0.14×1.502=-0.03kN·m

弯矩系数KM2=-0.121,M2=KM2q2L2=-0.121×1.12×1.502=-0.30kN·m

Mmax=M1+M2=0.03+0.30=0.33kN·m,σ=Mmax/W=0.33×106/4490=73.50kN·m

纵向杆的抗弯强度σ=73.50N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

2）挠度验算

挠度系数Kυ1=0.632,υ1=Kυ1q1L4/（100EI）=0.632×（0.14/1.2）×（1500）4/（100EI）=0.17mm

挠度系数Kυ2=0.967,υ2=Kυ2q2L4/（100EI）=0.967×（1.12/1.4）×（1500）4/（100EI）=1.76mm

υmax=υ1+υ2=0.17+1.76=1.93mm

纵向杆的υmax=1.93mm＜[υ]=L/150=10mm与10mm,满足要求。

3）最大支座反力

Rq1=1.143×0.14×1.50=0.24kN,Rq2=1.223×1.12×1.50=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=qL2/8＋R中L/3=0.0326×0.80×0.80/8＋2.29×0.80/3=610000N·mm=0.61kN·m

σ=Mmax/W=610000/4490=135.86N/mm2

横向水平杆的抗弯强度σ=135.86N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

2）挠度验算

集中荷载产生的挠度为:

υ1=Pa（3L2－4a2）/（24EI）=2290×267（3×8002－4×2672）/（24EI）=1.87mm

均布荷载产生的挠度为:

υ2=5qL4/384EI=5×0.0326×8004/（384EI）=0.01mm

υmax=υ1＋υ2=1.87+0.01=1.88mm

横向水平杆的υmax=1.88mm＜[υ]=L/150=5.33mm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=2.29＋1.15＋0.0326×0.40=3.45kN

横向水平杆与立杆连接扣件R=3.45kN＜Rc=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μ=1.50

立杆步距h=1.80m；立杆计算长度Lo=kμh=1.0×1.50×1.80=2.70m=2700mm

长细比λ=Lo/i=2700/15.9=169.81

立杆长细比λ=169.81＜[210],满足要求。

轴心受压稳定性系数

Lo=kμh=1.155×1.50×1.80=3.12m=3119mm

λ=Lo/i=3119/15.9=196，

=0.188。

6.1+63.00～+110.00m型钢支承段立杆验算、型钢承载力验算、拉吊卸荷段立杆验算

立杆按各段间距增加3个步距验算（除顶层外）

6.1.1+96.40～+110.00m,拉吊段净高度为13.60m,拉吊段计算高度为13.60m,拉吊段底标高为+96.40m,脚手板铺7层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×13.60=1.45kN

2）构配件自重：

NG2k=1.26+1.68+0.20=3.14kN

其中：

脚手板重量：

7×1.50×0.40×0.30=1.26kN

栏杆、挡脚板重量：

7×1.50×0.16=1.68kN

安全网重量：

13.60×1.50×0.010=0.20kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+96.40m,μz=1.50;水平风荷载标准值ωk=1.50×1.04×0.30=0.47kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.47×1.50×1.80×1.80/10=0.29kN·m=290000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.45+3.14）+1.4×3.00=9.71kN

N/（A）=9.71×1000/（0.188×424）=121.81N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.45+3.14）+0.9×1.4×3.00=9.29kN

N/（A）＋MW/W=9.29×1000/（0.188×424）＋290000/4490=181.13N/mm2

立杆稳定性为181.13N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.1.2+87.10～+96.40m,拉吊段净高度为9.30m,拉吊段计算高度为14.70m,拉吊段底标高为+87.10m,脚手板铺8层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×14.70=1.57kN

2）构配件自重：

NG2k=1.44+1.92+0.22=3.58kN

其中：

脚手板重量：

8×1.50×0.40×0.30=1.44kN

栏杆、挡脚板重量：

8×1.50×0.16=1.92kN

安全网重量：

14.70×1.50×0.010=0.22kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+87.10m,μz=1.43;水平风荷载标准值ωk=1.43×1.04×0.30=0.45kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.45×1.50×1.80×1.80/10=0.27kN·m=270000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.57+3.58）+1.4×3.00=10.38kN

N/（A）=10.38×1000/（0.188×424）=130.22N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.57+3.58）+0.9×1.4×3.00=9.96kN

N/（A）＋MW/W=9.96×1000/（0.188×424）＋270000/4490=185.08N/mm2

立杆稳定性为185.08N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.1.3+75.00～+87.10m,拉吊段净高度为12.10m,拉吊段计算高度为17.50m,拉吊段底标高为+75.00m,脚手板铺9层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×17.50=1.87kN

2）构配件自重：

NG2k=1.62+2.16+0.26=4.04kN

其中：

脚手板重量：

9×1.50×0.40×0.30=1.62kN

栏杆、挡脚板重量：

9×1.50×0.16=2.16kN

安全网重量：

17.50×1.50×0.010=0.26kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+75.00m,μz=1.36;水平风荷载标准值ωk=1.36×1.04×0.30=0.42kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.42×1.50×1.80×1.80/10=0.26kN·m=260000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.87+4.04）+1.4×3.00=11.29kN

N/（A）=11.29×1000/（0.188×424）=141.63N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.87+4.04）+0.9×1.4×3.00=10.87kN

N/（A）＋MW/W=10.87×1000/（0.188×424）＋260000/4490=194.27N/mm2

立杆稳定性为194.27N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.1.4悬挑段+63.00～+75.00m，计算高度75.00-63.00=12.00+3.00×1.80=17.40m

6.1.4.1型钢支承段立杆验算

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NGlk=gkH=0.1069×17.40=1.86kN

2）构配件自重NG2k=1.62+2.16+0.26=4.04kN

其中：

脚手板重量：

9×1.50×0.40×0.30=1.62kN

栏杆、挡脚板重量9×1.50×0.16=2.16kN

安全网重量:

17.40×1.50×0.010=0.26kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

水平风荷载标准值ωk=μzμsω0=1.28×1.04×0.30=0.40kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mωk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.40×1.50×1.80×1.80/10=0.24kN·m=240000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.86+4.04）+1.4×3.00=11.28kN

N/（A）=11.28×1000/（0.188×424）=141.51N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.86+4.04）+0.9×1.4×3.00=10.86kN

N/（A）＋MW/W=10.86×1000/（0.188×424）＋240000/4490=189.69N/mm2

立杆稳定性为189.69N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.1.4.2型钢承载力验算

悬挑材料选采用20a号工字钢

H=200mm,b=100mm,tw=7.0mm,t=11.4mm,q=0.28kN/m,wx=236800mm3,IX=23690000mm4,S=136100mm3,

E=206000N/mm2,f=205.00N/mm2,fv=120.00N/mm2,fy=235N/mm2。

（1）抗弯强度验算

lC1=1.10m,lC2=1.00m,lC3=0.20m,N1=N2=11.28kN=11280N,γx=1.05；

Mmax=-N（lC2+lC3）-qlC12/2=-11.28×（1.00+0.20）-0.28×1.102/2=-13.71kN·m=-13705400N·mm

σ=Mmax/γxWx=13705400/（1.05×236800）=55.12N/mm2

悬挑型钢梁抗弯强度σ=55.12N/mm2＜215.00N/mm2,满足要求。

（2）抗剪强度验算

V=2N+qlC1=11.28×2+0.28×1.10=22.87kN

τ=VS/Ixtw=22868×136100/（23690000×7.0）=18.77N/mm2

悬挑型钢梁抗剪强度τ=18.77N/mm2＜120.00N/mm2,满足要求。

（3）整体稳定验算

L1=1100mm=1.10m,t=11.4mm,b=100mm,iy=21.10;λy=L1/iy=1100.00/21.10=52.13

b=1.07-（52.132/44000）×（235/235）=1.01,b'=1.07-0.282/b=1.07-0.282/1.01=0.79

Mmax/b'Wx=13705400/（0.79×236800）=73.26N/mm2

悬挑型钢梁整体稳定性=73.26N/mm2＜215.00N/mm2,满足要求。

（4）挠度验算

υmax=NlC22lC1（3-lC2/lC1）/6EI+NlC32lC1（3-lC3/lC1）/6EI+qlC14/8EI

=11280×10002×1100×（3-1000/1100）/（6×206000×23690000）

+11280×2002×1100×（3-200/1100）/（6×206000×23690000）

+0.28×11004/（8×206000×23690000）

=0.89+0.05+0.01=0.95mm

悬挑型钢梁挠度υmax=0.95mm＜[υ]=1100/250=4.40mm,满足要求。

（5）验算悬挑梁锚固钢筋

k=lC1/L=1.10/1.40=0.79,k1=lC3/L=0.20/1.40=0.14,k2=lC2/L=1.00/1.40=0.71

RB=-N（k2+k1）+0.5qL（1-k2）=-11280×（0.71+0.14）+0.5×0.28×1400×（1-0.792）=-9514N；

预埋锚固钢筋按两个截面同时受力计算,取φ16钢筋,As=2×200.96=401.92mm2;

Nm=RB=9514N=9.51kN,Nm/As=9514/401.92=23.67N/mm2

锚固钢筋Nmax/As=23.67N/mm2＜65N/mm2,满足要求。

（6）悬挑梁下楼板验算

悬挑梁下楼板受压尺寸100×100mm,受压楼板为（按C25考虑）混凝土楼板,楼板厚=120mm,上部荷载为：

F=9.51kN

1）楼板受冲切承载力验算

βS=2.00,ft=1.27N/mm2,hO=120-15=105mm,η=0.4＋1.2/βS=1.00

σpc,m=0N/mm2,Um=2×（100+105）+2×（100+105）=820mm,βh=1.00，

（0.7βhft＋0.25σpc,m）ηUmhO=（0.7×1.00×1.27+0.25×0）×1.00×820×105=76.54kN

楼板受冲切承载力76.54kN＞上部荷载F=9.51kN,满足要求。

2）楼板局部受压承载力验算

Ab=（0.10+0.10×2）×（0.10×3）=0.09m2,Al=0.10×0.10=0.01m2

βl=（Ab/Al）0.5=3.00,fcc=0.85×11900=10115kN/m2,ω=0.75

ωβlfccAl=0.75×3.00×10115×0.01=227.59kN

楼板局部受压承载力F=227.59kN＞上部荷载F=9.51kN,满足要求。

6.2+15.00～+63.00m型钢支承段立杆验算、型钢承载力验算、拉吊卸荷段立杆验算

立杆按各段间距增加3个步距验算（除顶层外）

6.2.1+51.00～+63.00m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为12.00m,拉吊段底标高为+51.00m,脚手板铺6层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×12.00=1.28kN

2）构配件自重：

NG2k=1.08+1.44+0.18=2.70kN

其中：

脚手板重量：

6×1.50×0.40×0.30=1.08kN

栏杆、挡脚板重量：

6×1.50×0.16=1.44kN

安全网重量：

12.00×1.50×0.010=0.18kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+51.00m,μz=1.20;水平风荷载标准值ωk=1.20×1.04×0.30=0.37kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.37×1.50×1.80×1.80/10=0.23kN·m=230000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.28+2.70）+1.4×3.00=8.98kN

N/（A）=8.98×1000/（0.188×424）=112.66N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.28+2.70）+0.9×1.4×3.00=8.56kN

N/（A）＋MW/W=8.56×1000/（0.188×424）＋230000/4490=158.61N/mm2

立杆稳定性为158.61N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.2.2+39.00～+51.00m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为17.40m,拉吊段底标高为+39.00m,脚手板铺9层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×17.40=1.86kN

2）构配件自重：

NG2k=1.62+2.16+0.26=4.04kN

其中：

脚手板重量：

9×1.50×0.40×0.30=1.62kN

栏杆、挡脚板重量：

9×1.50×0.16=2.16kN

安全网重量：

17.40×1.50×0.010=0.26kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+39.00m,μz=1.00;水平风荷载标准值ωk=1.00×1.04×0.30=0.31kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.31×1.50×1.80×1.80/10=0.19kN·m=190000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.86+4.04）+1.4×3.00=11.28kN

N/（A）=11.28×1000/（0.188×424）=141.51N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋0.9×1.4ΣNQk=1.2×（1.86+4.04）+0.9×1.4×3.00=10.86kN

N/（A）＋MW/W=10.86×1000/（0.188×424）＋190000/4490=178.56N/mm2

立杆稳定性为178.56N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

6.2.3+27.00～+39.00m,拉吊段净高度为12.00m,拉吊段计算高度为17.40m,拉吊段底标高为+27.00m,脚手板铺9层。

（1）荷载计算

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1069×17.40=1.86kN

2）构配件自重：

NG2k=1.62+2.16+0.26=4.04kN

其中：

脚手板重量：

9×1.50×0.40×0.30=1.62kN

栏杆、挡脚板重量：

9×1.50×0.16=2.16kN

安全网重量：

17.40×1.50×0.010=0.26kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载：

NQk=1.50×0.80/2×（3.00+2.00）=3.00kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+27.00m,μz=0.88;水平风荷载标准值ωk=0.88×1.04×0.30=0.27kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩:

MW=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4ωkLah2/10=0.9×1.4×0.27×1.50×1.80×1.80/10=0.17kN·m=170000N·mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（1.86+4.04）+1.4×3.00=11.28kN

N/（A）=11.28×1000/（0.188×424）=141.51N/mm2

2）组合风荷载时

N1=1.2（NGlk+