落地式扣件钢管脚手架计算1综述.docx

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落地式扣件钢管脚手架计算1综述

落地式扣件钢管脚手架计算书

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

       乌鲁木齐市某住宅楼,所搭设的外脚手架为双排脚手架，搭设高度为19.5米（适用于6层砖混住宅楼），立杆采用单立管。

搭设尺寸为：

立杆的纵距L1＝1.40米，立杆的横距L2＝1.05米，立杆的步距h=1.40米。

（采用的钢管类型为 48×3.5，截面面积A＝4.89cm2，截面惯性矩I＝121900mm4，截面抵抗矩W＝5080mm3,3号钢弹性模量

E＝2.06×105，钢管自重0.038KN/m）。

连墙件采用2步2跨，即竖向间距2.8米，水平间距2.8米。

钢管脚手架平面图

施工均布荷载为3.0kN/m2，同时施工2层，脚手板共铺设4层，落地脚手架立杆置于夯填密实的碎石土上，

地耐力 地基承载力标准值fak＝150KPa＝0.15（N/mm2）；回填土调整系数为Kc=0.4。

地基承载力设计值fg＝0.4×0.15（N/mm2）＝0.06（N/mm2）

强度计算：

荷载组合时：

恒载×1.2（安全系数）

活载×1.4（安全系数）

一、纵向水平杆的计算:

纵向水平杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，纵向水平杆在横向水平杆的下方。

        按照纵向水平杆上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算纵向水平杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

        纵向水平杆的自重标准值  P1=0.038kN/m

        脚手板的荷载标准值  P2=0.3×1.050/2=0.1575kN/m

        活荷载标准值  Q=3.0×1.050/2=1.575kN/m

        静荷载的计算值  q1=1.2×0.038+1.2×0.1575=0.235kN/m

        活荷载的计算值  q2=1.4×1.575=2.205kN/m

2.强度计算

        最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩，计算简图如下：

跨中最大弯矩计算公式如下（《查结构内力计算手册》可知）:

         Mmax=（0.08×q1L12+0.10×q2L12）=0.08×0.235×1.42+0.1×2.205×1.42

＝0.469kN.m

        支座最大弯矩计算公式如下:

          M1=-（0.10×q1L12+0.117×q2L12）=-0.1×0.235-0.117×2.205＝-0.552kN.m

        我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

         σ1=M1/W＝0.552×106/5080=108.66N/mm2＜[σ]=205N/mm2

        故纵向水平杆的计算强度满足要求。

3.挠度计算

        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:

        静荷载标准值p=P1+P2=0.038+0.1575=0.1955kN/m

        活荷载标准值Q=1.575kN/m

        三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度

        ω1max=0.677PL140.990QL14

+

100EI100EI

=（0.677×0.1955+0.99×1.575）×14004/100×2.06×105×121900

＝2.59mm＜L1/150=1400/150=9.3mm

        故纵向水平杆的最大挠度满足要求。

 二、横向水平杆的计算:

        横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，横向水平杆在纵向水平杆的上方。

1.荷载值计算

        横向水平杆的自重标准值  P1=0.038=0.038kN/m

       脚手板的荷载标准值  P2=0.3×1.4m=0.42kN/m

        活荷载标准值  Q=3×1.4m=4.2kN/m

                                                    横向水平杆计算简图

2.强度计算

        跨中最大弯矩考虑横向水平杆自重和脚手架板均布荷载及活载共同作用下：

        均布荷载最大弯矩计算公式如下:

        M2中max＝（P1×1.2+P2×1.2+Q×1.4）×L22/8

＝（0.038×1.2+0.42×1.2+4.2×1.4）×1.052/8＝0.886KN.m

 σ2=M2中max/W＝0.886×106/5080=174.41N/mm2＜[σ]=205N/mm2

        故横向水平杆的计算强度满足要求。

 3.挠度计算

        横向水平杆在均布荷载作用下的最大挠度：

        ω2max=5（P1+P2+Q）L24/384EI

=5.0×（0.038+0.42+4.2）×10504/（384×2.06×105×121900）

=2.53mm＜L2/150=1050/150=7mm

        故横向水平杆的最大挠度满足要求!

三、扣件抗滑力的计算:

        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5.2.5）:

               R ≤ Rc

        其中  Rc —— 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

             R —— 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

1.荷载值计算

        横向水平杆的自重标准值  F1=0.038×1.050=0.04kN

        脚手板的荷载标准值  F2=0.3×1.050×1.4/2=0.221kN

              活荷载标准值  F3=3.0×1.050×1.4/2=2.205kN

              荷载组合设计值  R=（F1+F2）×1.2+F3×1.4

＝（0.04+0.221）×1.2+2.205×1.4=3.4kN＜[Rc]＝8KN

        故单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

（当直角扣件的拧紧力距达40～65KN.m时，试验表明单扣件在12KN的荷载下会滑动，其抗滑承载力可取8KN。

双扣件在20KN的荷载作用下其抗滑承载力可取12KN）

四、脚手架荷载标准值:

     作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

     静荷载标准值包括以下内容：

（1）单立杆沿高每米承受的结构自重标准值（kN/m）；本例为0.1491kN/m。

（按立杆的纵距L1＝1.40米，立杆的步距h=1.40米。

）

            NG1 = 0.1491×19.5=2.91kN

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；本例采用冲压钢板脚手板，标准值为0.3kN/m2

            NG2 = 0.3×4（层）×1.4×1.05/2=0.882kN

    （3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；（考虑同时施工2层），本例采用栏杆、冲压脚手板挡板，标准值为0.11kN/m。

            NG3 = 0.11×1.4m×4（层）/2=0.308kN

  （4）吊挂安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

        NG4 = 0.005×1.4×19.5＝0.137kN

        经计算得到，单侧立杆静荷载标准值 ：

NG = NG1+NG2+NG3+NG4 

= 2.91+0.882+0.308+0.137

＝4.237kN

        活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，内、外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 = 3.0×2（层）×1.4m×1.05m/2=4.41kN

        风荷载标准值应按照以下公式计算

        WK＝ 0.7 Uz· Us· W0 

 其中  W0 —— 基本风压（kN/m2），按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）的规定采用：

乌鲁木齐市基本风压W0 = 0.6kN/m2

        Uz —— 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：

Uz = 0.94

             Us —— 风荷载体型系数：

Us = 1.0

        经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7×0.6×0.94×1.0 =0.395kN/m2。

        考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

                  N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ＝1.2×4.237+0.85×1.4×4.41＝10.332kN

        风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式

                  MW＝ 0.85×1.4WkL1h2/10＝0.85×1.4×0.395×1.4×1.42/10

＝0.129KN.m

 其中  Wk ——  风荷载基本风压值（kN/m2）；

              L1—— 立杆的纵距 （m）；

              h —— 立杆的步距 （m）。

五、立杆的稳定性计算:

        考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

         σ＝N/φA+MW/W

其中  N —— 立杆的轴心压力设计值 （kN）；N = 10.332

       φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ＝ L0/i即（243（cm）/1.58（cm）=154 ）的结果查表得到φ＝0.294；

           i —— 计算立杆的截面回转半径 （cm）；i = 1.58

           L0 —— 计算长度 （m）,由公式 L0 = kμh 确定；L0 =1.155×1.5×1.4m=2.43（m）,

           k —— 计算长度附加系数，取1.155；

          μ —— 脚手架单杆计算长度系数，由脚手架的高度确定；按2步3跨

连墙杆考虑得μ = 1.50

A —— 立杆净截面面积 （cm2）； A = 4.89

            W —— 立杆净截面模量（抵抗矩）（mm3）；W = 5080

            MW —— 计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩 （kN.m）；MW = 0.129

            σ —— 钢管立杆受压强度计算值 （N/mm2）；

            [f] —— 钢管立杆抗压强度设计值 （N/mm2）；[f] = 205

        立杆的稳定性计算 σ＝N/φA+MW/W

＝10.332×103/0.294×4.89×102+0.129×106/5080＝97.26N/mm2≤[f]＝205N/mm2

故立杆稳定性满足要求!

六、连墙件的计算:

连墙件的轴向力计算值应按照下式计算：

Nl = Nlw + No

其中：

Nlw —— 风荷载产生的连墙件轴向力设计值（kN），应按照下式计算：

Nlw = 1.4 × wk × Aw

wk ——风荷载标准值Wk   = 0.395kN/m2；

Aw —— 每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积，

Aw = 2.8×2.8 =7.84m2；

 No —— 连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）；No = 5.0

经计算得到 Nlw = 1.4×0.395×7.84＝4.34kN

连墙件轴向力计算值 Nl ＝4.34kN+ 5.0= 9.34kN

连墙件轴向力设计值 Nf = φ A[f]

其中 φ  —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比L/i=30（cm）/1.58（cm）＝19的结果查表得到 =0.949；

             A = 4.89cm2；[f] = 205.00N/mm2。

        经过计算得到 Nf =0.949×4.89×102（mm2）×205（N/mm2）＝ 95.13kN

        Nf>Nl，连墙件的设计计算满足要求!

七、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

        其中  p —— 立杆基础底面的平均压力 （N/mm2）  p ＝ N/A ，             

N —— 上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 （kN）；N = 10.332

   A —— 基础底面面积 （m2）；A = 0.25

   fak —— 地基承载力标准值 （N/mm2）；fak=150

Kc----回夯填密实的碎石土调整系数为Kc=0.4。

fg-------地基承载力设计值 （N/mm2）fg=0.15（N/mm2）×0.4=0.06（N/mm2）

   p ＝ N/A = 10.332×103N/0.25×106mm2=0.0413 （N/mm2）＜fg=0.06（N/mm2）

故地基承载力的计算满足要求!