脚手架计算例题讲解.docx

资源描述

脚手架计算例题讲解.docx

《脚手架计算例题讲解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脚手架计算例题讲解.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

脚手架计算例题讲解.docx

脚手架计算例题讲解

扣

件

式

落

地

双

排

脚

手

架

计

算

书

计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规》（JGJ130-2011）、《建筑地基基础设计

规》（GB50007-2011）、《建筑结构荷载规》（GB50009-2012）、《钢结构设计规》（GB50017-2003）

等编制。

500

木脚手板

1050

脚手架搭设体系剖面图

1500

脚手架搭设体系正立面图

脚手架搭设体系平面图

一、参数信息

1.脚手架搭设参数

脚手架从地面开始搭设，搭设高度H：

36.4m；

顶步栏杆高：

1.2m；立杆距离墙长度a：

0.5m；

横杆步距h：

1.8m；总步数：

20步；

立杆纵距la：

1.5m；立杆横距lb：

1.05m；

小横杆伸出立杆长度a1：

0.3m；扫地杆距地：

0.3m；

采用小横杆在上布置，搭接在大横杆上的小横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

连墙件布置方式为二步二跨，连接方式为扣件连接；

连墙件扣件连接方式为双扣件，扣件抗滑承载力折减系数为1；

脚手架沿墙纵向长度l：

185m；

2.荷载参数

（1）活荷载参数

结构脚手架均布活荷载：

3kN/m2；结构脚手架同时施工层数：

1层；

（2）风荷载参数

工程所在地，基本风压Wo：

0.45kN/m2；

地面粗糙度类别为：

B类（城市郊区）；

（2）静荷载参数

1）脚手板参数

选用木脚手板，按规要求铺脚手板；

脚手板自重：

0.35kN/m2；铺设层数：

1层；

2）挡脚板参数

选用木脚手板（220×48×3000），铺脚手板层设挡脚板

挡脚板自重：

0.08kN/m；挡脚板铺设层数：

1层；

3）防护栏杆

铺脚手板层设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为8根；

4）围护材料

2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭。

密目网选用为：

2300目/100cm2，A0=1.3mm2；

密目网自重：

0.01kN/m2；

二、小横杆的计算

小横杆在大横杆的上面，考虑活荷载在小横杆上的最不利布置，验算强度和挠度时不计小

横杆的悬挑荷载，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算。

1.均布荷载值计算

作用在小横杆上的荷载标准值：

q=0.038+0.350×1.5/3+3×1.5/3=1.713kN/m；

作用在小横杆上的荷载设计值：

q=1.2×（0.038+0.350×1.5/3）+1.4×3×1.5/3=2.356kN/m；

2.强度验算

最大弯矩M=ql

2/8=2.356×1.052/8=0.325kN.m；

最大应力计算值

σ=M/W=0.325×106/5.08×103=63.917N/mm2；

，满足要求！

小横杆实际弯曲应力计算值σ=63.917N/mm小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm

3.挠度验算

最大挠度ν=5ql

4/384EI

=5.0×1.713×10504/（384×2.06×105×12.19×104）=1.080mm；

小横杆实际最大挠度计算值ν=1.080mm小于最大允许挠度值min（1050/180，10）=5.675mm，

满足要求！

三、大横杆的计算

小横杆在大横杆的上面，小横杆把荷载以集中力的形式传递给大横杆，所以，大横杆按照

集中力作用下的三跨连续梁进行强度和挠度计算。

计算小横杆传递给大横杆的集中力时，计入小

横杆的悬挑荷载。

1.小横杆传递给大横杆的集中力计算

排大横杆受到的集中力标准值：

F=0.5qlb（1+a1/lb）2=0.5×1.713×1.05×（1+0.3/1.05）2=1.487kN；

排大横杆受到的集中力设计值：

F=0.5ql

=0.5

×2.356×1.05×（1+0.3/1.05）

=2.045kN；

（1+a/l

）

外排大横杆受到的集中力标准值：

F=0.5qlb[1+（a1/lb）2]=0.5×1.713×1.05×[1+（0.3/1.05）2]=0.973kN；

外排大横杆受到的集中力设计值：

F=0.5qlb[1+（a1/lb）2]=0.5×2.356×1.05×[1+（0.3/1.05）2]=1.338kN；

2.大横杆受力计算

大横杆按三跨（每跨中部）均有集中活荷载分布计算，由脚手架大横杆试验可知，大横杆

按照三跨连续梁计算是偏于安全的，按以上荷载分布进行计算可以满足要求并且与我国工程长期

使用经验值相符。

根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及力、变形图如下（排大横杆、外排大横杆计

算方式完全相同，下面是排大横杆的计算过程，外排大横杆计算过程从略，仅给出最终计算结果）：

2.045kN

0.046kN/m

1500

500

弯矩和剪力计算简图

0.8280.828

0.206

0.482

0.758

弯矩图（kN·m）

2.6312.608

2.0792.056

1.5271.504

0.5640.541

0.012

0.5410.564

1.5041.527

2.0562.079

2.6082.631

剪力图（kN）

1.487kN

0.038kN/m

1500

500

变形计算简图

0.213

3.875

变形图（mm）

计算得到排大横杆：

最大弯矩：

M=0.828kN.m

最大变形：

ν=3.875mm

最大支座反力：

F=6.756kN

计算得到外排大横杆（计算过程从略）：

最大弯矩：

M=0.546kN.m

最大变形：

ν=2.554mm

最大支座反力：

F=4.447kN

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.828×106/5.08×103=163.044N/mm2；

大横杆实际弯曲应力计算值σ

小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm

，满足要

=163.044N/mm

求！

4.挠度验算

最大挠度ν=3.875mm；

大横杆实际最大挠度计算值ν=3.875mm小于最大允许挠度值min（1500/150，10）

=10.000mm，满足要求！

四、作业层立杆扣件抗滑承载力的计算

扣件的抗滑承载力按照下式计算

≤

其中

Rc--

扣件抗滑承载力设计值。

规规定直角、旋转单扣件承载力取值为

8.00kN。

扣件

抗滑承载力折减系数

1，则该工程采用的单扣件承载力取值为

8.000kN，双扣件

承载力取值为

16.000kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值。

本工程排大横杆传给立杆的

竖向作用力为6.756kN,外排大横杆传给外立杆的竖向作用力为4.447kN；

作业层力杆扣件抗滑承载力验算：

立杆受到的竖向作用力R=6.756kN≤8.000kN，力杆采用

单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

作业层外力杆扣件抗滑承载力验算：

外立杆受到的竖向作用力R=4.447kN≤8.000kN，外力

杆采用单扣件，其抗滑承载力的设计计算满足要求！

五、脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.确定按稳定计算的脚手架搭设高度Hs

Hs=[H]/（1-0.001[H]）=36.4/（1-0.001×36.4）=37.775m；

2.静荷载标准值计算

（1）结构自重标准值NG1k

采用Φ48×3钢.5管。

外立杆：

NG1k=gkHs=0.1360×37.775=5.137kN；

立杆：

NG1k=gkHs=0.1136×37.775=4.291kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板的自重标准值NG2k1

采用木脚手板，自重标准值gk1=0.35kN/m2，铺设层数n1=1层。

外立杆：

NG2k1=n1×0.5×lb×la×gk1=1×0.5×1.05×1.5×0.35=0.276kN；

立杆：

NG2k1=n1×（0.5×lb+a1）×la×gk1

=1×（0.5×1.05+0.3）×1.5×0.35=0.433kN；

1）挡脚板的自重标准值NG2k2

采用木脚手板（220×48×3000），自重标准值gk2=0.08kN/m，铺设层数n2=1层。

外立杆：

NG2k2=n2×la×gk2=1×1.5×0.08=0.120kN；

3）防护栏杆及扣件的自重标准值NG2k3

采用Φ48×3钢.5管，自重标准值gk3=0.0384kN/m，总根数n3=8根。

外立杆：

NG2k3=n3×（la×gk3+0.0132）=8×（1.5×0.0384+0.0132）=0.566kN；

4）围护材料的自重标准值NG2k4

采用2300目/100cm2，A0=1.3mm2密目安全网全封闭，自重标准值gk4=0.01kN/m2。

外立杆：

NG2k4=la×[H]×gk4=1.5×36.4×0.01=0.546kN；

5）附加横杆及扣件的自重标准值NG2k5

搭接在大横杆上的小横杆根数n4=2根，铺设层数n5=1层，采用Φ48×3钢.5管，自重标准值

gk6=0.0384kN/m。

外立杆：

NG2k5=n5×n4×（0.5×lb×gk6+0.0132）

=1×2×（0.5×1.05×0.0384+0.0132）=0.067kN；

立杆：

NG2k5=n5×n4×[（0.5×lb+a1）×gk6+0.0132]

=1×2×[（0.5×1.05+0.3）×0.0384+0.0132]=0.090kN；

6）构配件自重标准值NG2k合计

外立杆：

NG2k=0.276+0.120+0.566+0.546+0.067=1.575kN；

立杆：

NG2k=0.433+0.090=0.523kN；

3.活荷载标准值计算

活荷载按照1个结构作业层（荷载为3kN/m2）计算，活荷载合计值∑Qk=3kN/m2。

外立杆：

∑NQk=0.5×lb×la×∑Qk=0.5×1.05×1.5×3=2.363kN；

立杆：

∑NQk=（0.5×lb+a1）×la×∑Qk=（0.5×1.05+0.3）×1.5×3=3.713kN；

4.风荷载标准值计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规规定采用：

ω0=0.45kN/m2；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3=1.3×0.868=1.128；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。

μz--

风荷载高度变化系数，按照荷载规的规定采用：

脚手架底部

μz=1.00

，脚手架

顶部μz=1.56；

经计算得到，风荷载标准值为:

×0.45×1.00×1.128=0.355kN/m

；

脚手架底部W=0.7

脚手架顶部Wk

=0.7

×0.45×1.56×1.128=0.554kN/m

2；

六、立杆稳定性计算

（一）基本数据计算

1.立杆长细比验算

依据《扣件式规》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμh/i=μh/i（k取为1）

查《扣件式规》表5.3.3得：

μ=1.500；

立杆的截面回转半径：

i=1.580cm；

λ=1.500×1.8×100/1.580=170.886

立杆实际长细比计算值λ=170.886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=kμh/i=1.155×1.500×1.8×100/1.580=197.373；稳定系数φ查《扣件式规》附录C表得到：

φ=0.185；

3.风荷载设计值产生的立杆段弯矩MwMw=0.85×1.4WkLah2/10

经计算得到，各段弯矩Mw为：

脚手架底部Mw=0.205kN·m；

（二）外立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,外立杆的稳定性计算σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

外立杆的轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+0.85×1.4∑NQk

=1.2×（5.137+1.575）+0.85×1.4×2.363=10.866kN；

σ=10866.37/（0.185×489）+20531.07/5080=124.158N/mm2；

组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=124.158N/mm小于抗压强度设计值

[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,外立杆的稳定性计算

σ=N/（

φA）

≤

[f]

外立杆的轴心压力设计值

=1.2

N=1.2

×（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk×（5.137+1.575）+1.4

×2.363=11.363kN

；

σ=11362.66/（0.185×489）=125.602N/mm2；

不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=125.602N/mm小于抗压强度设计值

[f]=205N/mm2，满足要求！

（三）立杆稳定性计算

全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载的作用，立杆不考虑风荷载作用。

σ=N/（φA）≤[f]

立杆的轴心压力设计值N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

=1.2

×（4.291+0.523）+1.4

×3.713=10.975kN；

σ=10975/（0.185×489）=121.318N/mm2；

立杆实际抗压应力计算值σ

小于抗压强度设计值[f]=205N/mm

，满足要求！

=121.318N/mm

七、连墙件的稳定性计算

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

×Wk×Aw=5.368kN

；

每个连墙件的覆盖面积脚手架外侧的迎风面积

Aw=10.800m

2；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=10.368kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆的稳定系数；

由长细比l/i=700/15.8

的结果查表得到

φ=0.871；

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为

Nf=0.871×4.89×102×205×10-3=87.292kN；

Nl=10.368kN

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=10.368kN≤双扣件的抗滑力16.000kN，满足要求！

八、脚手架配件数量计算

扣件式钢管脚手架的杆件配备数量需要一定的富余量，以适应构架时变化需要，

因此按计算方式来计算；根据脚手架立杆数量按以下公式进行计算：

长杆总长度（m）L=1.1·H·（n+la/h·n-2·l

小横杆数（根）N1=1.1·（H/2h+1）·n

直角扣件数（个）N2=2.2·（H/h+1）·n

对接扣件数（个）N3=L/l

旋转扣件数（个）N4=0.3·L/l

脚手板面积（m）S=1.1·（n-2）·la·lb

a/h）

其中

n--

立杆总数

（根）n=1000

；

H--

搭设高度

（m）H=36.4

；

h--

步距（m）h=1.8

；

a--

立杆纵距（m）l

a=1.5；

b--

立杆横距（m）l

b=1.05；

代入得：

长杆总长度（m）L=1.1×36.4×（1000+1.5×1000/1.8-2×1.5/1.8）=66672.67

小横杆数（根）N1=1.1×（36.4/（2×1.8）+1）×1000=12222；

直角扣件数（个）N2=2.2×（36.4/1.8+1）×1000=28600；

对接扣件数（个）N3=66672.67/6.00=11112；

旋转扣件数（个）N4=0.3×66672.67/6.00=3334；

；

脚手板面积（m）S=1.1×（1000-2）×1.5×1.05=1729。

根据以上公式计算得长杆总长

66672.67m；小横杆12222根；直角扣件

28600个；对接扣件

11112个；旋转扣件3334个；脚手板1729m。

展开阅读全文