社科中心钢管落地脚手架计算书.docx

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社科中心钢管落地脚手架计算书

钢管落地脚手架计算书

本工程总建筑面积42757.81㎡,其中地下6960.02㎡,地上35797.79㎡,建筑基底面积3483.8㎡。

本工程分为主楼及副楼，主楼为框架剪力墙结构（地下1层，地上16层），副楼为框架结构（地下2层，地上6层），其中主楼（±0.00～天面）建筑高度为69.8m，副楼（±0.00～天面）建筑高度为32.3m。

主楼及副楼各层层高及标高

主楼

序号

层号

层高（ｍ）

楼地面标高（ｍ）

1

首层

6.0

±0.000

2

2层

6.5

6.500

3

3~5层

4.8

12.500~26.900

4

6~天面

3.9

30.800~69.800

3

外脚手架搭设高度

71.8m

高出屋面施工面2m

副楼

序号

层号

层高（ｍ）

楼地面标高（ｍ）

1

首层

4.5

±0.000

2

2层

8.0

4.500

3~天面

4.8

12.500~32.300

3

外脚手架搭设高度

34.3m

高出屋面施工面2m

由于主楼的外脚手架高度远大于副楼外脚手架高度，我们的外架设计计算以主楼为主，副楼参照主楼的搭设方案进行施工。

扣件式钢管落地脚手架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）等编制。

一、参数信息:

1.脚手架参数

双排脚手架搭设高度为71.8米，立杆采用单立管；

搭设尺寸为：

立杆的纵距为1.5米，立杆的横距为0.8米，大小横杆的步距为1.8米；

内排架距离墙长度为0.20米；

大横杆在上，搭接在小横杆上的大横杆根数为2根；

采用的钢管类型为Φ48×3.5；

横杆与立杆连接方式为单扣件；取扣件抗滑承载力系数为1.00；

连墙件采用两步三跨（首层和二层由于层高较高，采用两步两跨），竖向间距按照楼层层高度6.0m、6.5m、4.8m、3.9m设置（见剖面图），水平间距4.5（首层至二层为3.0）m，采用扣件连接；

连墙件连接方式为双扣件；

2.活荷载参数

施工均布活荷载标准值:

3.000kN/m2；脚手架用途:

结构脚手架；

同时施工层数:

2~4层；

3.风荷载参数

本工程地处广州市，基本风压为0.50kN/m2；

风荷载高度变化系数μz为1.80，风荷载体型系数μs为1.13；

脚手架计算中考虑风荷载作用；

4.静荷载参数

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m2）:

0.1248；

脚手板自重标准值（kN/m2）:

0.300；栏杆挡脚板自重标准值（kN/m）:

0.150；

安全设施与安全网（kN/m2）:

0.005；

脚手板类别:

定型钢筛板脚手板；栏杆挡板类别:

钢管栏杆、钢筛板脚手板挡板；

每米脚手架钢管自重标准值（kN/m2）:

0.038；

脚手板铺设总层数:

各层满铺

5.地基参数

地基土类型:

素填土；地基承载力标准值（kpa）:

160.00；

立杆基础底面面积（m2）:

0.25；地基承载力调整系数:

0.50。

800

2000

二、大横杆的计算:

按照《扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大弯矩和变形。

1.均布荷载值计算

大横杆的自重标准值:

P1=0.038kN/m；

脚手板的自重标准值:

P2=0.3×0.8/（2+1）=0.08kN/m；

活荷载标准值:

Q=3×0.8/（2+1）=0.8kN/m；

静荷载的设计值:

q1=1.2×0.038+1.2×0.08=0.142kN/m；

活荷载的设计值:

q2=1.4×0.8=1.12kN/m；

图1大横杆设计荷载组合简图（跨中最大弯矩和跨中最大挠度）

图2大横杆设计荷载组合简图（支座最大弯矩）

2.强度验算

跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。

跨中最大弯距计算公式如下:

跨中最大弯距为M1max=0.08×0.142×1.52+0.10×1.12×1.52=0.278kN.m；

支座最大弯距计算公式如下:

支座最大弯距为M2max=-0.10×0.142×1.52-0.117×1.12×1.52=-0.327kN.m；

选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=Max（0.278×106,0.327×106）/5080=64.37N/mm2；

大横杆的最大弯曲应力为σ=64.37N/mm2小于大横杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算:

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：

其中：

静荷载标准值:

q1=P1+P2=0.038+0.08=0.118kN/m；

活荷载标准值:

q2=Q=0.8kN/m；

最大挠度计算值为：

V=0.677×0.118×15004/（100×2.06×105×121900）+0.990×0.8×15004/（100×2.06×105×121900）=1.758mm；

大横杆的最大挠度1.758mm小于大横杆的最大容许挠度1500/150mm与10mm，满足要求！

三、小横杆的计算:

根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。

用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

1.荷载值计算

大横杆的自重标准值：

p1=0.038×1.5=0.058kN；

脚手板的自重标准值：

P2=0.3×0.8×1.5/（2+1）=0.12kN；

活荷载标准值：

Q=3×0.8×1.5/（2+1）=1.2kN；

集中荷载的设计值:

P=1.2×（0.058+0.12）+1.4×1.2=1.894kN；

小横杆计算简图

2.强度验算

最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；

均布荷载最大弯矩计算公式如下:

Mqmax=1.2×0.038×0.82/8=0.004kN.m；

集中荷载最大弯矩计算公式如下:

Mpmax=1.894×0.8/3=0.505kN.m；

最大弯矩M=Mqmax+Mpmax=0.509kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.509×106/5080=100.197N/mm2；

小横杆的最大弯曲应力σ=100.197N/mm2小于小横杆的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；

小横杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下:

Vqmax=5×0.038×8004/（384×2.06×105×121900）=0.008mm；

大横杆传递荷载P=p1+p2+Q=0.058+0.12+1.2=1.378kN；

集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下:

Vpmax=1378×800×（3×8002-4×8002/9）/（72×2.06×105

×121900）=1.0mm；

最大挠度和V=Vqmax+Vpmax=0.008+1.0=1.008mm；

小横杆的最大挠度为2.953mm小于小横杆的最大容许挠度1050/150=7与10mm,满足要求！

四、扣件抗滑力的计算:

按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数1.00，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为8.00kN。

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8.00kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1.5×2/2=0.058kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×0.8/2=0.015kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.3×0.8×1.5/2=0.18kN；

活荷载标准值:

Q=3×0.8×1.5/2=1.8kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.058+0.015+0.18）+1.4×1.8=2.2824kN；

R<8.00kN，单扣件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。

静荷载标准值包括以下内容：

（1）每米立杆承受的结构自重标准值（kN），为0.1248

NG1=[0.1248+（1.50×2/2）×0.038/1.80]×71.8.00=11.258；

（2）脚手板的自重标准值（kN/m2）；采用竹笆片脚手板，标准值为0.3

NG2=0.3×17×1.5×（0.8+0.2）/2=3.825kN；

（3）栏杆与挡脚手板自重标准值（kN/m）；采用栏杆、竹笆片脚手板挡板，标准值为0.15

NG3=0.15×17×1.5/2=1.912kN；

（4）吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）；0.005

NG4=0.005×1.5×71.8=0.539kN；

经计算得到，静荷载标准值

NG=NG1+NG2+NG3+NG4=17.534kN；

活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，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=3×0.8×1.5×4/2=7.2kN；

风荷载标准值按照以下公式计算

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

Wo=0.50kN/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=1.8；

Us--风荷载体型系数：

取值为1.128；

经计算得到，风荷载标准值

Wk=0.7×0.50×1.8×1.128=0.71kN/m2；

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=1.2×17.534+1.4×7.2=31.121kN；

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为

N=1.2NG+0.85×1.4NQ=1.2×17.534+0.85×1.4×7.2=29.609kN；

风荷载设计值产生的立杆段弯矩MW为

Mw=0.85×1.4WkLah2/10=0.850×1.4×0.71×1.5×

1.82/10=0.412kN.m；

六、钢丝绳卸荷计算:

钢丝绳卸荷按照完全卸荷计算方法。

在脚手架全高范围内卸荷3次；吊点选择在立杆、小横杆、大横杆的交点位置；以卸荷吊点分段计算。

主楼：

第1次卸荷净高度为14.4m;

第2次卸荷净高度为15.6m;

第3次卸荷净高度为15.6m;

第4次卸荷净高度为13.7m

副楼：

第1次卸荷净高度为14.4m;

第2次卸荷净高度为7.4m

钢丝绳拉结点示意图

从钢丝绳拉结示意图，计算分析，钢丝绳与横杆夹角a越小，钢丝绳承受的拉力就越大，因此我们取第二次卸荷进行验算

经过计算得到

a1=arctg[3.900/（0.800+0.200）]=75.619度

a2=arctg[3.900/0.200]=87.064度

第2次卸荷处立杆轴向力为：

P1=P2=1.5×31.121×15.6/71.8=10.142kN；

kx为不均匀系数，取1.5

各吊点位置处内力计算为（kN）：

T1=P1/sina1=10.142/0.969=10.466kN

T2=P2/sina2=10.142/0.998=10.162kN

G1=P1/tana1=10.142/3.900=2.600kN

G2=P2/tana2=10.142/19.500=0.520kN

其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=10.466kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（mm）；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，取0.82；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取10.466kN，α=0.82，K=6，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：

d=（2×10.466×6.000/0.820）0.5=12.370mm，取16mm。

吊环强度计算公式为：

σ=N/A≤[f]

其中[f]--吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f]=50N/mm2；

N--吊环上承受的荷载等于[Fg]；

A--吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2；

选择吊环的最小直径要为：

d=（2×[Fg]/[f]/π）0.5=（2×10.466×103/50/3.142）0.5=11.54mm，为安全起见取20mm。

第3次卸荷钢丝绳最小直径为16mm，必须拉紧至10.466kN，吊环直径为20mm。

第一、三、四次卸荷钢丝绳和吊环按照第二次卸荷配置

七、立杆的稳定性计算:

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式为：

立杆的轴向压力设计值：

N=31.121×15.6/71.8=6.762kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；当验算杆件长细比时，取块1.0；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式lo=k×μ×h确定：

l0=3.118m；

长细比Lo/i=197；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的计算结果查表得到：

φ=0.186；

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=6762/（0.186×489）=74.345N/mm2；

立杆稳定性计算σ=74.345N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

立杆的轴心压力设计值：

N=29.609×15.6/71.8=6.433kN；

计算立杆的截面回转半径：

i=1.58cm；

计算长度附加系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

k=1.155；

计算长度系数参照《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.5；

计算长度,由公式l0=kuh确定：

l0=3.118m；

长细比:

L0/i=197；

轴心受压立杆的稳定系数φ,由长细比lo/i的结果查表得到：

φ=0.186

立杆净截面面积：

A=4.89cm2；

立杆净截面模量（抵抗矩）：

W=5.08cm3；

钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205N/mm2；

σ=6433/（0.186×489）+412000/5080=151.830N/mm2；

立杆稳定性计算σ=151.830N/mm2小于立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

八、连墙件的计算:

连墙件的轴向力设计值应按照下式计算：

Nl=Nlw+N0

风荷载标准值Wk=0.50kN/m2；

每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积Aw=10.8m2；

按《规范》5.4.1条连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力（kN）,N0=5.000kN；

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=7.56kN；

连墙件的轴向力设计值Nl=Nlw+N0=12.56kN；

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l0/i=300/15.8的结果查表得到φ=0.949，l为内排架距离墙的长度；

又：

A=4.89cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.949×4.89×10-4×205×103=95.133kN；

Nl=12.56

连墙件采用双扣件与墙体连接。

由以上计算得到Nl=12.56小于双扣件的抗滑力16kN，满足要求！

连墙件扣件连接示意图

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=80kpa；

其中，地基承载力标准值：

fgk=160kpa；

脚手架地基承载力调整系数：

kc=0.5；

立杆基础底面的平均压力：

p=N/A=21.83kpa；

其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：

N=31.121×12.5/71.8=5.418kN；

基础底面面积：

A=0.25m2。

p=21.672kpa≤fg=80kpa。

地基承载力满足要求！

（注：

脚手架立杆支撑在回填土上时，必须将回填土夯实数遍，待沉降稳定再在上面浇筑100厚C15垫层，立杆根部用80X80的木方做支垫，以便分散应力）

计算二、施工斜道卸荷计算书

本工程施工斜道搭设至八层楼面，搭设高度为36.7米，中间要要进行两次卸荷，

第一次卸荷高度14.4m

第二次卸荷高度9.8m

卸荷节点大样图

1）荷载计算

施工梯的卸荷节点验算，取本工程中最大拉吊段的卸荷段荷载进行验算，最大拉吊高度为14.4m，每1.5m设一拉吊卸荷，卸荷段荷载设计值如下：

每米立杆承受的结构自重标准值（kN/m）；本例为0.1248

NG1=0.1248×14.4=1.80kN

脚手板的自重标准值（kN/m2），本例采用钢筛板，标准值为0.3

NG2=0.3×7×1.50×1/2=1.58kN

吊挂的安全设施荷载，包括安全网（kN/m2）,0.002

NG3=0.002×1.5×14.4=0.043kN

经计算得到，静荷载标准值：

NG=NG1+NG2+NG3=3.423kN。

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=2×2×1.50×1/2=3kN

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

N=1.2×3.423+0.85×1.4×3=7.68kN

不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式：

N=1.2NG+1.4NQ

N=1.2×3.423+1.4×3=8.31kN

因为C点没有垂直反力，因此A、B两点斜拉钢丝绳的垂直分力与该点作用荷载P1相等。

经过计算得到

a1=arctg[4.800/（0.800+0.200+1）]=67.38度

a2=arctg[4.800/（0.800+0.200）]=78.23度

第2次卸荷处立杆轴向力为：

P1=P2=1.5×8.31=12.465kN；

kx为不均匀系数，取1.5

各吊点位置处内力计算为（kN）：

T1=P1/sina1=12.465/0.923=13.505kN

T2=P2/sina2=12.465/0.978=12.745kN

G1=P1/tana1=12.465/2.400=5.194kN

G2=P2/tana2=12.465/4.800=2.597kN

其中T钢丝绳轴向拉力，G钢丝绳水平分力。

卸荷钢丝绳的最大轴向拉力为[Fg]=T1=13.505kN。

钢丝绳的容许拉力按照下式计算：

其中[Fg]--钢丝绳的容许拉力（kN）；

Fg--钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），

计算中可以近似计算Fg=0.5d2，d为钢丝绳直径（mm）；

α--钢丝绳之间的荷载不均匀系数，取0.82；

K--钢丝绳使用安全系数。

计算中[Fg]取13.505kN，α=0.82，K=6，得到：

选择卸荷钢丝绳的最小直径为：

d=（2×13.505×6.000/0.820）0.5=14.06mm，取16mm。

吊环强度计算公式为：

σ=N/A≤[f]

其中[f]--吊环钢筋抗拉强度，《混凝土结构设计规范》规定[f]=50N/mm2；

N--吊环上承受的荷载等于[Fg]；

A--吊环截面积，每个吊环按照两个截面计算,A=0.5πd2；

选择吊环的最小直径要为：

d=（2×[Fg]/[f]/π）0.5=（2×13.505×103/50/3.142）0.5=13.11mm，为安全起见取20mm。

斜道卸荷钢丝绳最小直径为16mm，吊环直径为20mm