扣件式钢管满堂支撑架用于安装工程计算书.docx

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扣件式钢管满堂支撑架用于安装工程计算书

扣件式钢管满堂支撑架（用于安装工程）计算书

本计算书依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130－2011）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006版）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）以及本工程的施工图纸等编制。

脚手架搭设体系剖面图

脚手架搭设体系平面图

一、参数信息

满堂支撑架类型:

剪刀撑设置普通型

钢管类型：

Φ48.3×3.6mm，搭设高度：

18.7m。

立杆步距h：

1.5m。

立杆间距：

纵距la=1.2m，横距lb=1.2m。

扫地杆距支撑面h1:

0.15m。

作业层施工均布荷载标准值：

3KN/m2。

脚手板：

冲压钢脚手板，脚手板自重：

0.3KN/m2。

脚手架类型：

密目安全网全封闭。

密目安全网：

2300目/100cm2，A0=1.3mm2，自重：

0.01KN/m2。

全封闭脚手架背靠建筑物的状况：

背靠敞开、框架和开洞墙1.3φ。

本工程地处北京，基本风压0.3kN/m2；

地面粗糙度类别：

C类（有密集建筑群市区）。

立杆支撑面：

脚手架放置在地面上。

二、次梁的计算：

次梁采用1根50×100矩形木楞，间距600mm。

次梁的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

I=4.167×106mm4；

W=8.333×104mm3；

E=10000N/mm2；

次梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。

1.均布荷载值计算

作用在次梁上的荷载标准值：

恒荷载标准值qk1=0.030+0.3×0.60=0.210kN/m；

活荷载标准值qk2=3×0.60=1.800kN/m；

作用在次梁上的荷载设计值：

恒荷载设计值q1=1.2qk1=0.252kN/m；

活荷载设计值q2=1.4qk2=2.520kN/m；

2.强度验算

最大弯距Mmax=0.10q1lb2+0.117q2lb2=0.10×0.252×1.2002+0.117×2.520×1.2002=0.461kN·m；

最大应力计算值σ=M/W=0.461×106/8.333×104=5.531N/mm2；

次梁强度验算：

实际弯曲应力计算值σ=5.531N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=12.56N/mm2，满足要求！

3.挠度验算:

最大挠度ν=（0.677qk1+0.990qk2）lb4/100EI=（0.677×0.210+0.990×1.800）×12004/（100×10000×4.167×106）=0.958mm；

次梁挠度验算：

实际最大挠度计算值:

ν=0.958mm小于最大允许挠度值min（1200/150，10）=8.000mm，满足要求！

三、主梁的计算：

主梁采用1根50×100矩形木楞，间距1200mm。

主梁的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为：

I=4.167×106mm4；

W=8.333×104mm3；

E=10000N/mm2；

次梁把荷载以集中力的形式传递给主梁，主梁按照集中与均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

1.次梁传递给主梁的集中力计算

集中力标准值：

F=1.1qk1lb+1.2qk2lb=1.1×0.210×1.200+1.2×1.800×1.200=2.869kN；

集中力设计值：

F=1.1q1lb+1.2q2lb=1.1×0.252×1.200+1.2×2.520×1.200=3.961kN；

2.主梁受力计算

根据上面计算的荷载进行电算，得到计算简图及内力、变形图如下：

弯矩和剪力计算简图

弯矩图（kN·m）

剪力图（kN）

变形计算简图

变形图（mm）

计算得到：

最大弯矩：

M=0.836kN.m

最大变形：

ν=1.384mm

最大支座反力：

F=8.571kN

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.836×106/8.333×104=10.036N/mm2；

主梁强度验算：

实际弯曲应力计算值σ=10.036N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=17.33N/mm2，满足要求！

4.挠度验算

最大挠度ν=1.384mm；

主梁挠度验算：

实际最大挠度计算值:

ν=1.384mm小于最大允许挠度值min（1200/150，10）=8.000mm，满足要求！

四、顶部外围立杆的稳定性计算:

（一）脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载、风荷载。

1.静荷载标准值计算：

（1）结构自重标准值NG1k

NG1k=gkH=0.1440×1.850=0.266kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用冲压钢脚手板，自重标准值gk1=0.3kN/m2。

NG2k1=0.5×la×lb×gk1=0.5×1.2×1.2×0.3=0.216kN；

2）支撑梁的自重标准值NG2k2

NG2k2=0.5×la×lb×gk2=0.5×1.2×1.2×0.075=0.054kN；

3）安全网自重标准值NG2k3

采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk=0.01kN/m2。

NG2k3=l×H×gk=1.2×1.850×0.01=0.022kN；

构配件自重标准值NG2k=0.216+0.054+0.022=0.292kN；

2.活荷载标准值计算：

NQk=0.5×la×lb×qk=0.5×1.2×1.2×3=2.160kN；

3.风荷载标准值计算：

Wk=μz·μs·ω0

其中μz--风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规定采用：

脚手架顶部μz=0.814；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3φ=1.3×0.873=1.135；φ为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。

ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.3kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.814×1.135×0.3=0.277kN/m2；

（二）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμ1（h+2a）/i=μ1（h+2a）/i（k取为1）

查《扣件式规范》附录C表C-2得：

μ1=1.474；

立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度：

a=35cm；

λ=1.474×（1.5×100+2×35）/1.59=203.881

顶部外围立杆长细比验算：

实际长细比计算值:

λ=203.881小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμ1（h+2a）/i=1.217×1.474×（1.5×100+2×35）/1.59=248.123；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.119

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw

Mw=0.9×1.4WkLh2/10=0.094kN·m；

（三）立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+0.9×1.4∑NQk

=1.2×（0.266+0.292）+0.9×1.4×2.160=3.392kN；

σ=3391.920/（0.119×506）+94265.257/5260=74.310N/mm2；

顶部外围立杆稳定性验算（组合风荷载）：

实际抗压应力计算值σ=74.310N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+1.4∑NQk

=1.2×（0.266+0.292）+1.4×2.160=3.694kN；

σ=3694.320/（0.119×506）=61.416N/mm2；

顶部外围立杆稳定性验算（不组合风荷载）：

实际抗压应力计算值σ=61.416N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

五、底部外围立杆的稳定性计算:

（一）脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载、风荷载。

1.静荷载标准值计算：

（1）结构自重标准值NG1k

NG1k=gkH=0.1440×18.7=2.693kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用冲压钢脚手板，自重标准值gk1=0.3kN/m2。

NG2k1=0.5×la×lb×gk1=0.5×1.2×1.2×0.3=0.216kN；

2）支撑梁的自重标准值NG2k2

NG2k2=0.5×la×lb×gk2=0.5×1.2×1.2×0.075=0.054kN；

3）安全网自重标准值NG2k3

采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk=0.01kN/m2。

NG2k3=l×H×gk=1.2×18.7×0.01=0.224kN；

构配件自重标准值NG2k=0.216+0.054+0.224=0.494kN；

2.活荷载标准值计算：

NQk=0.5×la×lb×qk=0.5×1.2×1.2×3=2.160kN；

3.风荷载标准值计算：

Wk=μz·μs·ω0

其中μz--风荷载高度变化系数，按照荷载规范的规定采用：

脚手架底部μz=0.740；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3φ=1.3×0.873=1.135；φ为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料的共同作用，计算过程复杂因篇幅有限计算过程从略。

ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.3kN/m2；

经计算得到，风荷载标准值为:

Wk=0.740×1.135×0.3=0.252kN/m2；

（二）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμ2h/i=μ2h/i（k取为1）

查《扣件式规范》附录C表C-4得：

μ2=2.089；

立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

λ=2.089×1.5×100/1.59=197.075

底部外围立杆长细比验算：

实际长细比计算值:

λ=197.075小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμ2h/i=1.217×2.089×1.5×100/1.59=239.841；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.127

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw

Mw=0.9×1.4WkLh2/10=0.086kN·m；

（三）立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+0.9×1.4∑NQk

=1.2×（2.693+0.494）+0.9×1.4×2.160=6.546kN；

σ=6546.240/（0.127×506）+85695.688/5260=118.032N/mm2；

底部外围立杆稳定性验算（组合风荷载）：

实际抗压应力计算值σ=118.032N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,立杆的稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+1.4∑NQk

=1.2×（2.693+0.494）+1.4×2.160=6.849kN；

σ=6848.640/（0.127×506）=106.440N/mm2；

底部外围立杆稳定性验算（不组合风荷载）：

实际抗压应力计算值σ=106.440N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

六、顶部内立杆的稳定性计算:

（一）脚手架立杆荷载计算

由于结构外围采用密目安全网全封闭，可不考虑风荷载对脚手架的影响。

1.静荷载标准值计算：

（1）结构自重标准值NG1k

NG1k=gkH=0.1823×1.850=0.337kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用冲压钢脚手板，自重标准值gk1=0.3kN/m2。

NG2k1=la×lb×gk1=1.2×1.2×0.3=0.432kN；

2）支撑梁的自重标准值NG2k2

NG2k2=la×lb×gk2=1.2×1.2×0.075=0.108kN；

构配件自重标准值NG2k=0.432+0.108=0.540kN；

2.活荷载标准值计算：

NQk=la×lb×qk=1.2×1.2×3=4.320kN；

（二）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμ1（h+2a）/i=μ1（h+2a）/i（k取为1）

查《扣件式规范》附录C表C-2得：

μ1=1.474；

立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度：

a=35cm；

λ=1.474×（1.5×100+2×35）/1.59=203.881

顶部内立杆长细比验算：

实际长细比计算值:

λ=203.881小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμ1（h+2a）/i=1.217×1.474×（1.5×100+2×35）/1.59=248.123；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.119

（三）立杆稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+1.4∑NQk

=1.2×（0.337+0.540）+1.4×4.320=7.101kN；

σ=7100.706/（0.119×506）=118.046N/mm2；

顶部内立杆稳定性验算：

实际抗压应力计算值σ=118.046N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、底部内立杆的稳定性计算:

（一）脚手架立杆荷载计算

由于结构外围采用密目安全网全封闭，可不考虑风荷载对脚手架的影响。

1.静荷载标准值计算：

（1）结构自重标准值NG1k

NG1k=gkH=0.1823×18.7=3.409kN；

（2）构配件自重标准值NG2k=0.540kN；

2.活荷载标准值计算：

NQk=la×lb×qk=1.2×1.2×3=4.320kN；

（二）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμ2h/i=μ2h/i（k取为1）

查《扣件式规范》附录C表C-4得：

μ2=2.089；

立杆的截面回转半径：

i=1.59cm；

λ=2.089×1.5×100/1.59=197.075

底部内立杆长细比验算：

实际长细比计算值:

λ=197.075小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件的稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμ2h/i=1.217×2.089×1.5×100/1.59=239.841；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录A.0.6表得到：

φ=0.127

（三）立杆稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2∑NGk+1.4∑NQk

=1.2×（3.409+0.540）+1.4×4.320=10.787kN；

σ=10786.812/（0.127×506）=167.647N/mm2；

底部内立杆稳定性验算：

实际抗压应力计算值σ=167.647N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

八、构造要求:

依据《扣件架规范（JGJ130-2011）》第6.9.7条规定：

当满堂支撑架高宽比大于2或2.5时，满堂支撑架应在支架的四周和中部与结构柱进行刚性连接，连墙件水平间距应为6m～9m，竖向间距应为2m～3m。

在无结构柱部位应采取预埋钢管等措施与建筑结构进行刚性连接，在有空间部位，满堂支撑架宜超出顶部加载区投影范围向外延伸布置2～3跨。

支撑架高宽比不应大于3。

九、立杆的地基承载力计算:

立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求

p≤fg

地基承载力设计值:

fg=fgk×kc=300.000kPa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=750kPa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=0.4；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=43.147kPa；

立杆的轴心压力设计值：

N=10.787kN；

基础底面面积：

A=0.25m2。

p=43.147kPa＜fg=300.000kPa。

地基承载力满足要求！