扣件式钢管脚手架设计计算书.docx

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扣件式钢管脚手架设计计算书

扣件式钢管脚手架设计计算书

本工程建筑装修结构用扣件式双排脚手架，ΣQK=5.0KN/m2，建筑物层高二层3.3m，三、四、五、六层为2.9m，脚手架搭设高度16.1M，W0=0.5KN/m2，地面粗糙度为B类，脚手架背靠建筑物为砖混，木脚手板，Q235、Φ48×3.5mm钢管，密目网全封闭，网重0.002KN/m2，网目2400目/100cm2，每目透风面积为1.5mm2。

一、槽钢作扣件式钢管脚手架支撑计算

1、脚手架荷载计算

（1）、线荷载计算

结构荷载标准值3×1.5=4.5KN.M

木脚手架0.35×1.5=0.525KN.M

剪刀撑L=1.52+1.52=2.12M

S=1.5×1.2=1.8M2

（1.5×2+1.5×2+1.2+2.12×2）×38.4×1.3+10×4

1.8

=340N/m2

高度按五层荷载计算，3.3×2.9×4+1.2=16.1M

340×16.1×1.2=6.57KN

钢管脚手架自重300×16.1=4.83KN

荷载轴向计算求q：

q=4.5+0.525+6.57+4.83=15.425KN.M

（2）、抗弯强度计算

按集中荷载计算

M=Kmgl=0.188×15.425×1.4=4.06KN.M

M4.06×106N.mm

Q=—=———————=65.8mPa

W61.7×1000

（3）、按挠度计算

5qL45×15.425×14

W=——=———————=2.02mm

384E1384×2.1×100000×388.5×1000

[120<3mm

满足要求

根据以上计算，故先取槽钢[12满足要求

螺栓选取M20=38200N>15.425×1.4=21595N

钢丝绳选取6×19×11（绳直径）=61.3KN>21595N故满足要求。

二、脚手架设计计算书计算：

1、试确定脚手架的搭设尺寸，搭设尺寸尽量与开间、层高尺寸配合。

选择其h=1.5M，La=1.5M，Lb=1.05M，a1=0.3M，施工层上横向水平杆间距0.75m。

二、横向水平杆计算，按受均布荷载的简支梁计算。

（1）、线荷载计算：

标准值：

qk=（Qk+Qp）·横向水平杆间距

=（3+0.35）×0.75=3.26KN/m

设计值：

q=1.2×（0.3×0.75+1.4×3×0.75）=3.42KN/m

（2）、抗弯强度计算：

（采用q）

11

M=—qtb2=—×3.42×1.22=0.62KN.m

88

M0.62×106N.mm0.62×106N.mm

S=—=———————=———————

W5.08cm35.08×103mm3

=122N/mm2

f为钢材的抗弯强度设计值，应按规范表5.1.6查得

W为钢管的截面抵抗矩,查规范P50页附录B表B

（3）、挠度计算：

（采用qk）（不考虑悬挑部分，因如考虑，相反会减小了最大挠度，这样安全系数更大。

）

5qktb4　　5×2.48×（1.2）4

V=———=————————————

384EI384×2.06×105×12.19×104

1200

=2.67mm<[V]=———=8mm

150

同时V<10mm（绝对挠度值）,查规范P14页表5.1.8

E为钢材的强度模量（弹性模量）,查规范P13页表5.1.6得

I为钢管的惯性矩,查规范P50页附录B表B得

[V]受弯构件的容许挠度,查规范P14页表5.1.8得

1200mm

[V]=l/150=—————=8mm

150mm

由于受弯构件的挠度V<[V]，同时小于绝对挠度值10mm，达到了双控的目的，安全系数更大。

3、纵向水平杆的计算

（1）、荷载计算：

①作用于纵向水平杆的集中荷载的标准值：

1a110.3

FK=—qKtb（1+—）2=—×2.48×1.2（1+——）2

2tb21.2

=2.33KN

②作用于纵向水平杆的集中荷载的设计值：

1a110.3

F=—qtb（1+——）2=—×3.47×1.2（1+——）2

2tb21.2

=3.25KN

（2）、抗震强度计算：

先计算最大弯矩:

Mmax=0.175×3.25×1.5=0.85KN.m

根据抗弯强度的计算公式：

Mmax0.85×106N.mm

S=——=———————=167N/mm2

W5.08×103mm3

则纵向水平杆的抗弯强度经验算达到安全要求。

（3）、扣件的抗滑移承载力计算：

R（最大支反力）=（1.15+1）F=2.15×3.25

=6.99KN<[R]=8KN

[R]为直角扣件，旋转扣件的抗滑承载力设计值，查规范P14页表5.1.7得。

（4）、挠度计算：

1.146FktA31.146×2.33×103×（1.5×103）3

V=—————=——————————————

100EI100×2.06×105×12.19×104

1500

=3.59mm

150

同时小于受变扣件的绝对挠度值10mm。

通过计算纵向水平杆算定，达到安全要求。

4、立杆稳定计算：

（1）、确定立杆的计算部位：

因本例以相同的步距（h），立杆纵距（ta）、立杆横距（tb）和连墙件在置（均为三步四跨）搭设脚手架，立杆的不利部位最可能在底部。

（2）、立杆轴力及弯矩计算：

1）轴力计算：

不组合风荷时：

按规范式5.3.2—1

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4ΣNQK

先计算NG1K（为脚手架结构自重标准值产生的轴向力）。

查规范P48页得钢管每米立杆承受的结构自重标准值qk为0.124g，则NG1K=Hqk=0.1248×50=6.24KN

后计算NG2K（构配件自重标准值产生的轴向力）

NG2K=脚手板+栏杆、挡脚板+安全网

①脚手板：

查规范P10页，表4.2.1-1标准值为0.3KN/m2

则在计算长度1.5m范围内（立杆每边0.75m）的脚手板的面积为（tb+a1）×1.5

由于该脚手板为内、外立杆共同承担，所以要乘0.5

则脚手板自重标准值产生的轴向力为

0.3（tb+a1）×1.5×0.5=0.3（1.2+0.3）×1.5×0.5=0.3375KN

②栏杆、挡脚板：

查规范P11页表4.2.1-2标准值为0.11KN/m

则栏杆、挡脚板自重标准值产生的轴向力为：

0.11ta=0.11×1.5=0.165KN

③安全网：

已知网重为0.002KN/m2

则安全网自重标准值产生的轴向力为：

0.002KN/m2.ta.H=0.002×1.5×50=0.15KN

那么NG2K=0.3375KN+0.165KN+0.15KN=0.65KN

再计算：

ΣNQK为施工荷载（人员、器具、材料的自重），由于已知总荷载ΣQK=5KN/m2

则：

施工总荷载在计算长度1.5m范围内的轴向力为：

1

ΣNQK=（tb+a1）×ta.—.ΣQK

2

1

=（1.2+0.3）×1.5×—×5（施工荷载为内、外立杆平均分担）

2

=5.63KN

则：

N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4ΣNQK

=1.2（6.24+0.65）+1.4×5.63=16.15KN

组合风荷载时：

按式5.3.2-2计算：

N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK

=1.2×（6.24+0.65）+0.85×1.4×5.63=14.99KN

2）弯矩计算（MW）

作用于脚手架上面的水平风荷载标准值：

WK=0.7us.uz.ω

根据30年一遇的大风，为保守期间，取系数为0.7

us：

脚手架风荷载体型系数，查规范P12页，表4.2.4得us=1.3Ø

而Ø=Ø架+Ø网

Ø架查规范P49页表A3得Ø架=0.089

10×10cm的透风面积2400×1.5

Ø网=1-——————————=1-—————=0.64

10×10cm的迎风面积面10×10×103

∴Ø=0.089+0.64=0.729

uz：

风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GBJ9）规定采用，由于地面粗糙度为B类，取uz=0.8（脚手架高度15m，uz=1.42）

W0为已知为W0=0.5KN/m2（风压）

则WK=0.7×1.3×0.729×0.8×0.5=0.266KN/m2

0.85×1.4Wktah2

根据：

MW=0.85×1.4MWK=————————

10

（已知）规范P17页（5.3.4）

0.85×1.4×0.266×1.5×1.82

=——————————————=0.154KN.m

10

（3）计算长细比及ф

1）容许长细比计算：

t0Kuh

λ=—根据规范P17页5.3.3式λ=———

II

K为计算长度附加系数，规范要求取1.155；u为立杆的计算长度系数，考虑脚手架的整体性，u按规范P17页表5.3.3取值，由立杆横距tb=1.2m为安全系数大一些，取tb=1.30m，在连墙件布置三步三跨的条件下，u取1.8

H为已知h=1.5m

i为截面回转半径，查规范P50页，附录B表B，i=1.58m

1.155×1.8×180

则λ=—————————=236.8<[λ]=210

1.58

（查规范P14页，表5.1.9）p0=1.155×1.8×180

查规范P51页附录C表C，得立杆系数φ为0.130

（4）、验算立杆的：

N16.15×103

不组合风荷时：

——=————=252N/mm2

φA0.130×489

（A查规范P50页，附录B表B为489mm2）

组合风荷时：

NMW14.990.154×106

——+——=——————+—————=303N/mm2≈205N/mm2

Φa+W0.130×4895.08×103

虽然大于钢材的强度设计值f=205N/mm2，但只要在误差5%范围内，均视为安全。

5、连墙件的计算：

（1）、计算连墙件所随的水平力及扣件连接的抗滑承载力计算：

Nl=Nlw+N0（规范P19页5.4.1）

由风荷载产生的连墙件的轴间力设计值，应接规范P19页5.4.2公式计算。

Nlw=1.4WK.Aw（由于本工程脚手架高度15m，按规范P27页，表6.4.1取竖向间距2h1，水平间距3t1）

∴AW=t1.h1=4.5m×4.5m=20.25m2

t1：

连墙件的水平间距h1：

连墙间的竖向间距

WK（底部）=0.266KN/m2在立杆稳定计算中已经求得。

因此Nlw=1.4×0.266×20.25=7.54KN

∴Nl=7.54KN+N0（根据规范P19页5.4.1公式关于N0的说明，双排架取N0=5KN）

=7.54KN+5KN=12.5KN<2Rc=2×8KN=16KN

（由于连墙杆采用直角扣件与脚手架的内外排立杆连接，连墙件杆与建筑物连接时，在建筑物的内、外墙面各加两个直角扣件扣牢，所以根据规范P14页，表5.1.7，直角扣件的承载力设计值为2倍的Rc，为2×8KN=16KN），故扣件连接抗滑承载力满足要求。

（2）、连墙杆稳定承载计算：

连墙杆采用Φ48×3.5mm钢管时，杆件两端均采用直角扣件分别连于脚手架及附加的短钢管上，因此，连墙杆的计算长度可取脚手架距墙距离，取t0=0.5m=50cm

l00.5×100（变成cm）

根据：

规范P16页λ=—=————————

i1.58cm

=32<[λ]=150

[λ]=150是查冷弯薄壁型钢结构技术规范，GBJ18-87第3.3.4条得

λ=32，查规范P51页，附录C表C得φ=0.912

Nl11.03×1000（乘1000变为N）

则——=————————————=25N/mm2

φA0.912×489mm2

=205N/mm2（P13页表5.1.6）

（A查规范P50页，附录B表B为A=489mm2）

故连墙杆稳定承载力满足要求。