组合扣件式钢管脚手架设计计算书78阳台段.docx

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组合扣件式钢管脚手架设计计算书78阳台段

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+58.00m，脚手架起搭标高为+3.50m，脚手架最大标高+59.50m，采用悬挑型钢+拉吊卸荷的搭设形式，设4个卸荷段分别是+3.50～+15.50,+15.50～+30.50,+30.50～+45.50,+45.50～+59.50,其中设1个型钢支承段分别是+3.50～+15.50。

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3根纵向水平杆；连墙件按2步2跨布置，脚手架铺冲压钢脚手板。

（2）钢管截面特征

钢管型号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0.1495kN/m，

脚手板采用冲压钢脚手板,自重标准值为0.30kN/m2，

栏杆与挡板采用栏杆冲压钢,自重标准值为0.3000kN/m，

脚手架上吊挂的安全设施（安全网）自重标准值为0.005kN/m2

2）施工均布活荷载标准值

装修脚手架为3.00kN/m2，结构脚手架为3.00kN/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=0.30×0.20=0.06；施工活荷载QK=3.00×0.20=0.60；

作用于纵向水平杆线荷载标准值：

永久荷载q1=1.2×（0.0326+0.06）=0.11kN/m；

施工活荷载q2=1.4×0.60=0.84kN/m。

（2）纵向水平杆验算

每根钢管长约6.00m，按四连续梁计算L=1.50m。

1）抗弯强度验算

弯矩系数KM1=-0.107

M1=KM1q1L2=-0.107×0.11×1.502=-0.03kN.m

弯矩系数KM2=-0.121

M2=KM2q2L2=-0.121×0.84×1.502=-0.23kN.m

Mmax=M1+M2=0.03+0.23=0.26kN.m

σ=Mmax/W=0.26×106/4490=57.91N/mm2

纵向杆的抗弯强度σ=57.91N/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×（0.11/1.2）×（1500）4/（100EI）=0.13mm

挠度系数Kυ2=0.939

υ2=Kυ2q2L4/（100EI）=0.939×（0.84/1.4）×（1500）4/（100EI）=1.28mm

υmax=υ1+υ2=0.13+1.28=1.41mm

纵向杆的υmax=1.41mm＜[υ]=L/150=10mm与10mm,满足要求。

3）最大支座反力

Rq1=1.143×0.11×1.50=0.19kN

Rq2=1.223×0.84×1.50=1.54kN

Rmax=Rq1+Rq2=0.19+1.54=1.73kN

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=1.73kN

旁边纵向水平杆传递支座反力R边=Rmax/2=0.87kN

（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=q12/8＋R中L/2

=0.0326×0.80×0.80/8＋1.73×0.80/2=694608N.mm=0.69kN.m

σ=Mmax/W=694608/4490=154.70N/mm2

横向水平杆的抗弯强度σ=154.70N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

2）挠度验算

集中荷载产生的挠度为

υ1=19Pl3/（384EI）=19×1730×8003/（384EI）=1.97mm

均布荷载产生的挠度为

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

υmax=υ1＋υ2=1.97+0.01=1.98mm

横向水平杆的υmax=1.98mm＜[υ]=L/150=5mm与10mm,满足要求。

4.横向水平杆与立杆的连接扣件抗滑移验算

R=1.5R中＋R边＋Gk1×L/2=2.60＋0.87＋0.0326×0.40=3.47kN

横向水平杆与立杆连接扣件R=3.47kN＜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=3119m

λ=Lo/i=3119/15.9=196，

=0.188。

6.型钢支承段立杆验算

（1）荷载计算

立杆所受荷载包括：

脚手架结构自重、构配件自重及活荷。

其中：

1）脚手架结构自重包括：

立杆、纵向水平杆、横向水平杆、剪刀撑、横向斜撑和扣件等的自重:

gk=0.1495kN/m,脚手架结构自重：

NGlk=gkH=0.1495×17.40=2.61kN。

2）构配件自重包括：

脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重。

脚手板重量：

5×1.50×0.40×0.30=0.90kN；

栏杆、挡脚板重量5×1.50×0.30=2.25kN；

安全网重量:

17.40×1.50×0.005=0.13kN；

构配件自重NG2k=0.90+2.25+0.13=3.28kN。

3）活荷载包括：

a.施工荷载按1层作业计算（其中1层为结构施工）得：

：

NGk=1.50×0.80/2×3.00=3.60kN

b.风荷载标准值计算

4）作用于脚手架上的水平风荷载标准值ωk

地面粗糙度按C类；

风压高度变化系数μz=0.74；

挡风系数=0.953,,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=1.3×0.953=1.239,工程位于广东省广州市,，基本风压ω0=0.30kN/m2；

水平风荷截标准值ωk=0.7μzμsω0=0.7×0.74×1.239×0.30=0.19kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩：

MW=0.85×1.4Mωk

=0.85×1.4ωkLah2/10=0.85×1.4×0.19×1.50×1.80×1.80/10=0.11kN.m=110000N.mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（2.61+3.28）+1.4×3.60=12.11kN

N/（

A）=12.11×1000/（0.188×424）=151.92N/mm2

2）组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk=1.2×（2.61+3.28）+0.85×1.4×3.60=11.35kN

N/（

A）＋MW/W=11.35×1000/（0.188×424）＋110000/4490=166.89N/mm2

立杆稳定性为166.89N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

7.型钢承载力验算

悬挑材料选采用18a号槽钢；H=180mm,b=68mm,tw=7.0mm,t=10.5mm,q=0.20kN/m,w=141400mm3,IX=12727000mm4,S=83500mm3,E=206000N/mm2,f=215.00N/mm2,fv=120.00N/mm2,fy=235N/mm2。

未加钢丝绳前的验算，脚手架搭设高度是四个步距。

N=12.11×（4/10）=5.01kN

（1）抗弯强度验算

L=0.80m,a=0.20m,N1=N2=5.01kN=5010N,γx=1.05；

Mx=N[a+（L+a）]+q（L+a）2/2

=5.01×[0.20+（0.80+0.20）]+0.20×（0.80+0.20）2/2=6.11kN.m=6112248N.mm；

σ=Mx/γxWx=6112248/（1.05×141400）=41.17N/mm2；

悬挑型钢梁抗弯强度σ=41.17N/mm2＜215.00N/mm2,满足要求。

（2）抗剪强度验算

V=2N+q（L+a）=5.01×2+0.20×（0.80+0.20）=10.22kN

τ=VS/Ixtw=10220×83500/（12727000×7）=9.58N/mm2

悬挑型钢梁抗剪强度τ=9.58N/mm2＜120.00N/mm2,满足要求。

（3）整体稳定验算

L1=1000mm=1.00m,t=11mm

b=（570×68×11）/（1000×180）=2.26

b'=1.07-0.282/b=1.07-0.282/2.26=0.95

Mx/b'Wx=6112248/（0.95×141400）=45.73N/mm2

悬挑型钢梁整体稳定性=45.73N/mm2＜215.00N/mm2,满足要求。

（4）挠度验算

υ1=N1（L+a）3/3EI=5010×（800+200）3/（3×12727000×206000）=0.64mm

υ2=N2La2（3-a/L）/6EI

=5010×800×200.002×（3-200/800）/（6×12727000×206000）=0.03mm

υ3=q（L+a）4/8EI=0×1000/（8×12727000×206000）=0.01mm

υmax=υ1+υ2+υ3=0.64+0.03+0.01=0.68mm

悬挑型钢梁挠度υmax=0.68mm＜[υ]=（L+a）/400=2.50mm,满足要求。

（5）验算悬挑梁锚固钢筋

L1=3.00mm,HPB235钢筋,fy=215N/mm2；

锚固点拉力Rmax=N（L+2a）/L1+q（L+a）=5010×1200/3000+0.20×（800+200）=2204N；

预埋锚固钢筋按两个截面同时受力计算:

取φ18钢筋；

As=2×254.34=508.68mm2，

Asfy/Rmax=508.68×215/2204=49.62

锚固钢筋Asfy/Rmax=49.62＞2,满足要求。

加钢丝绳的验算

经计算得：

Mmax=1.46kN.m,Vmax=10.40kN,Rmax=14020N,υmax=0.05mm

（6）抗弯强度验算

L=0.80m,a=0.20m,γx=1.05,N=（0.80+0.20）×14020/3.00=4673N

σ=Mmax/γxWx+N/A=1.46×106/（1.05×141400.00）+4673/2569.00=11.65N/mm2

悬挑型钢梁抗弯强度σ=11.65N/mm2＜215N/mm2,满足要求。

（7）抗剪强度验算

Vmax=10.40kN

τ=VmaxS/Ixtw=10.40×1000×83500.00/（12727000×10.5）=6.50N/mm2

悬挑型钢梁抗剪强度τ=6.50N/mm2＜120N/mm2,满足要求。

（8）整体稳定验算

L1=1.00m,t=10.50mm

b=（570bt/L1h）×（235/fy）=570×68×10.5/（1000×180）×235/235=2.26>0.6

b'=1.07-0.282/b=1.07-0.282/2.26=0.95

Mmax/（

b＇Wx）=1.46×106/（0.95×141400.00）=10.87N/mm2

悬挑型钢梁整体稳定性10.87N/mm2＜215N/mm2,满足要求。

（9）挠度验算

υmax=0.05mm

悬挑型钢梁挠度υmax=0.05mm＜[υ]=（L+a）/250=4.00mm,满足要求。

（10）验算悬挑梁锚固钢筋

L1=1.00mm,HPB235钢筋,fy=235.00N/mm2

锚固点拉力Rmax=N（L+2a）/L1+q（L+a）=12.11×1000（0.80×1000+2×0.20×1000）/3.00×10000.20×（800+200）=5044.00N

预埋锚固钢筋按两个截面同时受力计算:

取φ18.00

As=2×3.14×18.002/4=508.68mm2

Asfy/Rmax=508.68×210/5044.00=21.18

锚固钢筋Asfy/Rmax=21.18＞2,满足要求。

（11）钢丝绳验算

h=3.00m,L=0.80m,N=4673N

钢丝绳采用φ18mm,α=0.80,K=10.00,K’=0.360

破断拉力总和F破=K＇D2Ro/1000=（0.360×182×1570）/1000=183.12kN

钢丝绳允许拉力[P]=F破α/K=183.12×0.80/10=14.65kN

Toa=12.11×（3.002+1.002）0.5/3.00=12.76kN

钢丝绳承受拉力12.76kN＜[P]=14.65kN,满足要求。

（12）吊环验算

吊环采用φ20,As=314.00mm2,f=50N/mm2

每个吊环承受的拉力为：

N拉=Toa=12.76kN

吊环可承受的拉力:

f×As=2×50×314.00/1000=31.40kN

吊环强度31.40kN＞N拉=12.76kN,满足要求。

8.拉吊卸荷段立杆、钢丝绳计算

8.1+15.50～+30.50m,拉吊段净高度为15.00m,拉吊段计算高度为20.40m,拉吊段底标高为+15.50m,脚手板铺5层。

（1）荷载计算

立杆所受荷载包括：

脚手架结构自重、构配件自重及活荷。

其中：

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1495×20.40=3.06kN。

2）构配件自重包括：

脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重

脚手板重量：

5×1.50×0.40×0.30=0.90kN

栏杆、挡脚板重量：

5×1.50×0.30=2.25kN

安全网重量：

20.40×1.50×0.005=0.15kN

构配件自重NG2k=0.90+2.25+0.15=3.30kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载按：

1层作业计算得：

NGk=1.50×0.80/2×3.00=3.60kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+15.50m,风压高度变化系数μz=0.84,其余参数同前;

水平风荷载标准值ωk=0.7×0.84×1.239×0.30=0.22kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩

MW=0.85×1.4Mωk=0.85×1.4ωkLah2/10

=0.85×1.4×0.22×1.50×1.80×1.80/10=0.13kN.m=130000N.mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（3.06+3.30）+1.4×3.60=12.67kN

N/（A）=12.67×1000/（0.188×424）=158.95N/mm2

2）组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk=1.2×（3.06+3.30）+0.85×1.4×3.60=11.92kN

N/（A）＋MW/W=11.92×1000/（0.188×424）＋130000/4490=167.36N/mm2

立杆稳定性为167.36N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

（3）钢丝绳验算

h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.20m,N=12.67kN

钢丝绳采用φ=18mm,钢丝绳允许拉力[P]=15.41kN

Toa=12.67×（1.002+3.002）0.5/3.00=13.36kN;

Tob=12.67×（0.202+3.002）0.5/3.00=12.70kN;

钢丝绳承受拉力Toa=13.36kN<[P]=15.41kN,Tob=12.70kN<[P]=15.41kN，钢丝绳强度满足要求。

8.2+30.50～+45.50m,拉吊段净高度为15.00m,拉吊段计算高度为20.40m,拉吊段底标高为+30.50m,脚手板铺5层。

（1）荷载计算

立杆所受荷载包括：

脚手架结构自重、构配件自重及活荷。

其中：

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1495×20.40=3.06kN。

2）构配件自重包括：

脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重

脚手板重量：

5×1.50×0.40×0.30=0.90kN

栏杆、挡脚板重量：

5×1.50×0.30=2.25kN

安全网重量：

20.40×1.50×0.005=0.15kN

构配件自重NG2k=0.90+2.25+0.15=3.30kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载按：

1层作业计算得：

NGk=1.50×0.80/2×3.00=3.60kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+30.50m,风压高度变化系数μz=1.13,其余参数同前;

水平风荷载标准值ωk=0.7×1.13×1.239×0.30=0.29kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩

MW=0.85×1.4Mωk=0.85×1.4ωkLah2/10

=0.85×1.4×0.29×1.50×1.80×1.80/10=0.17kN.m=170000N.mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（3.06+3.30）+1.4×3.60=12.67kN

N/（A）=12.67×1000/（0.188×424）=158.95N/mm2

2）组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk=1.2×（3.06+3.30）+0.85×1.4×3.60=11.92kN

N/（A）＋MW/W=11.92×1000/（0.188×424）＋170000/4490=171.81N/mm2

立杆稳定性为171.81N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

（3）钢丝绳验算

h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.20m,N=12.67kN

钢丝绳采用φ=18mm,钢丝绳允许拉力[P]=15.41kN

Toa=12.67×（1.002+3.002）0.5/3.00=13.36kN;

Tob=12.67×（0.202+3.002）0.5/3.00=12.70kN;

钢丝绳承受拉力Toa=13.36kN<[P]=15.41kN,Tob=12.70kN<[P]=15.41kN，钢丝绳强度满足要求。

8.3+45.50～+59.50m,拉吊段净高度为14.00m,拉吊段计算高度为19.40m,拉吊段底标高为+45.50m,脚手板铺5层。

（1）荷载计算

立杆所受荷载包括：

脚手架结构自重、构配件自重及活荷。

其中：

1）脚手架结构自重：

NG1k=gkH=0.1495×19.40=2.91kN。

2）构配件自重包括：

脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等到防护设施的自重

脚手板重量：

5×1.50×0.40×0.30=0.90kN

栏杆、挡脚板重量：

5×1.50×0.30=2.25kN

安全网重量：

19.40×1.50×0.005=0.15kN

构配件自重NG2k=0.90+2.25+0.15=3.30kN

3）活荷载包括：

a.施工荷载按：

1层作业计算得：

NGk=1.50×0.80/2×3.00=3.60kN

b.风荷载标准值计算

拉吊段底离地高度+45.50m,风压高度变化系数μz=1.25,其余参数同前;

水平风荷载标准值ωk=0.7×1.25×1.239×0.30=0.33kN/m2

由风荷载设计值产生的立杆段弯矩

MW=0.85×1.4Mωk=0.85×1.4ωkLah2/10

=0.85×1.4×0.33×1.50×1.80×1.80/10=0.19kN.m=190000N.mm

（2）立杆稳定性验算

1）不组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋1.4ΣNQk=1.2×（2.91+3.30）+1.4×3.60=12.49kN

N/（A）=12.49×1000/（0.188×424）=156.69N/mm2

2）组合风荷载时

N=1.2（NGlk+NG2k）＋0.85×1.4ΣNQk=1.2×（2.91+3.30）+0.85×1.4×3.60=11.74kN

N/（A）＋MW/W=11.74×1000/（0.188×424）＋190000/4490=171.78N/mm2

立杆稳定性为171.78N/mm2＜f=205N/mm2,满足要求。

（3）钢丝绳验算

h=3.00m,La=0.80m,离墙距离=0.20m,N=12.49kN

钢丝绳采用φ=18mm,钢丝绳允许拉力[P]=15.41kN

Toa=12.49×（1.002+3.002）0.5/3.00=13.17kN;

Tob=12.49×（0.202+3.002）0.5/3.00=12.52kN;

钢丝绳承受拉力Toa=13.17kN<[P]=15.41kN,Tob=12.52kN<[P]=15.41kN，钢丝绳强度满足要求。

序号

验算内容

9.吊环验算

通过比较，以+15.50～+30.50ｍ拉吊段的钢丝绳受力最大，故以此进行计算每个吊环承受的拉力。

N拉=Toa+Tob=13.36+12.70=26.06kN；

吊环采用Φ20mm光面圆钢，As=3.14×（20/2）2=314mm2，f=50N/mm2

fAs=2×50×314=31.40kN

吊环允许拉力31.40kN＞N拉=26.06kN，满足要求。

10.连墙件计算

连墙件采用Φ48×3.0钢管,截面积为424mm2；fy=210N/mm2

按每个结构层花排设置,纵向间距取2跨,脚手架最高59.50m

连墙件轴向力设计值N1=N1W＋N0,其中:

风压高度变化系数μz=1.35（标高+59.50m）,基本风压ωo=0.30kN/m2;

挡风系数=0.953,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=1.3×0.953=1.239

风荷载标准值ωk,=0.7×1.35×1.239×0.30=0.35kN/m2

N1W=1.4ωkAω=1.4×0.35×3.60×2×1.50=5.29kN

连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力,按双排脚手架,取No=5.00kN

N1=NlW＋N0=5.29+5.0