扣件式落地双排脚手架计算说明.docx

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扣件式落地双排脚手架计算说明

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。

脚手架搭设体系剖面图

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：

40m；

顶步栏杆高：

0.7m；内立杆距离墙长度a：

0.5m；

立杆步距h：

1.5m；总步数：

26步；

立杆纵距la：

1.5m；立杆横距lb：

1.2m；

小横杆伸出内立杆长度a1：

0.3m；扫地杆距地：

0.3m；

采用小横杆在上布置，搭接在大横杆上小横杆根数为1根；

采用钢管类型为Φ48×3.25；

连墙件布置方式为二步三跨，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；

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；

装修脚手架均布活荷载：

2kN/m2；装修脚手架同时施工层数：

0层；

（2）风荷载参数

本工程地处辽宁沈阳市，基本风压Wo：

0.55kN/m2；

地面粗糙度类别为：

C类（有密集建筑群市区）；

（2）静荷载参数

1）脚手板参数

选用木脚手板，步步满铺脚手板；

脚手板自重：

0.35kN/m2；铺设层数：

2层；

2）防护栏杆

第2步开始步步设防护栏杆，每步防护栏杆根数为2根，总根数为52根；

3）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、小横杆计算

小横杆在大横杆上面，考虑活荷载在小横杆上最不利布置，验算强度和挠度时不计小横杆悬挑荷载，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

作用在小横杆上荷载标准值：

q=0.036+0.350×1.5/2+3×1.5/2=2.548kN/m；

作用在小横杆上荷载设计值：

q=1.2×（0.036+0.350×1.5/2）+1.4×3×1.5/2=3.508kN/m；

2.强度验算

最大弯矩M=ql2/8=3.508×1.22/8=0.631kN.m；

最大应力计算值σ=M/W=0.631×106/4.79×103=131.828N/mm2；

小横杆实际弯曲应力计算值σ=131.828N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

3.挠度验算

最大挠度ν=5ql4/384EI

=5.0×2.548×12004/（384×2.06×105×11.5×104）=2.904mm；

小横杆实际最大挠度计算值ν=2.904mm小于最大允许挠度值min（1200/150，10）=8.000mm，满足要求！

三、大横杆计算

小横杆在大横杆上面，小横杆把荷载以集中力形式传递给大横杆，所以，大横杆按照集中力作用下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集中力时，计入小横杆悬挑荷载。

1.小横杆传递给大横杆集中力计算

内排大横杆受到集中力标准值：

F=0.5qlb（1+a1/lb）2=0.5×2.548×1.2×（1+0.3/1.2）2=2.389kN；

内排大横杆受到集中力设计值：

F=0.5qlb（1+a1/lb）2=0.5×3.508×1.2×（1+0.3/1.2）2=3.289kN；

外排大横杆受到集中力标准值：

F=0.5qlb[1+（a1/lb）2]=0.5×2.548×1.2×[1+（0.3/1.2）2]=1.625kN；

外排大横杆受到集中力设计值：

F=0.5qlb[1+（a1/lb）2]=0.5×3.508×1.2×[1+（0.3/1.2）2]=2.236kN；

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，按以上荷载分布进行计算可以满足要求并且及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，得到计算简图及内力、变形图如下（内排大横杆、外排大横杆计算方式完全相同，下面是内排大横杆计算过程，外排大横杆计算过程从略，仅给出最终计算结果）：

弯矩和剪力计算简图

弯矩图（kN·m）

剪力图（kN）

变形计算简图

变形图（mm）

计算得到内排大横杆：

最大弯矩：

M=0.871kN.m

最大变形：

ν=3.983mm

最大支座反力：

F=7.142kN

计算得到外排大横杆（计算过程从略）：

最大弯矩：

M=0.594kN.m

最大变形：

ν=2.725mm

最大支座反力：

F=4.879kN

3.强度验算

最大应力计算值σ=0.871×106/4.79×103=181.751N/mm2；

大横杆实际弯曲应力计算值σ=181.751N/mm2小于抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

4.挠度验算

最大挠度ν=3.983mm；

大横杆实际最大挠度计算值ν=3.983mm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计算

扣件抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值。

规范规定直角、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竖向作用力设计值。

本工程内排大横杆传给内立杆竖向作用力为7.142kN,外排大横杆传给外立杆竖向作用力为4.879kN；

作业层内力杆扣件抗滑承载力验算：

内立杆受到竖向作用力R=7.142kN≤8.000kN，内力杆采用单扣件，其抗滑承载力设计计算满足要求！

作业层外力杆扣件抗滑承载力验算：

外立杆受到竖向作用力R=4.879kN≤8.000kN，外力杆采用单扣件，其抗滑承载力设计计算满足要求！

五、脚手架立杆荷载计算

作用于脚手架荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.确定按稳定计算脚手架搭设高度Hs

Hs=[H]/（1-0.001[H]）=40/（1-0.001×40）=41.667m；

2.静荷载标准值计算

（1）结构自重标准值NG1k

采用Φ48×3.25钢管。

外立杆：

NG1k=gkHs=0.1407×41.667=5.863kN；

内立杆：

NG1k=gkHs=0.1199×41.667=4.998kN；

（2）构配件自重标准值NG2k

1）脚手板自重标准值NG2k1

采用木脚手板，自重标准值gk1=0.35kN/m2，铺设层数n1=2层。

外立杆：

NG2k1=n1×0.5×lb×la×gk1=2×0.5×1.2×1.5×0.35=0.630kN；

内立杆：

NG2k1=n1×（0.5×lb+a1）×la×gk1

=2×（0.5×1.2+0.3）×1.5×0.35=0.945kN；

2）防护栏杆及扣件自重标准值NG2k3

采用Φ48×3.25钢管，自重标准值gk3=0.0359kN/m，总根数n3=52根。

外立杆：

NG2k3=n3×（la×gk3+0.0132）=52×（1.5×0.0359+0.0132）=3.487kN；

3）围护材料自重标准值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=1.5×40×0.01=0.600kN；

4）附加横杆及扣件自重标准值NG2k5

搭接在大横杆上小横杆根数n4=1根，铺设层数n5=2层，采用Φ48×3.25钢管，自重标准值gk6=0.0359kN/m。

外立杆：

NG2k5=n5×n4×（0.5×lb×gk6+0.0132）

=2×1×（0.5×1.2×0.0359+0.0132）=0.069kN；

内立杆：

NG2k5=n5×n4×[（0.5×lb+a1）×gk6+0.0132]

=2×1×[（0.5×1.2+0.3）×0.0359+0.0132]=0.091kN；

5）构配件自重标准值NG2k合计

外立杆：

NG2k=0.630+3.487+0.600+0.069=4.786kN；

内立杆：

NG2k=0.945+0.091=1.036kN；

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=0.5×1.2×1.5×3=2.700kN；

内立杆：

∑NQk=（0.5×lb+a1）×la×∑Qk=（0.5×1.2+0.3）×1.5×3=4.050kN；

4.风荷载标准值计算

Wk=0.7μz·μs·ω0

其中ω0--基本风压（kN/m2），按照荷载规范规定采用：

ω0=0.55kN/m2；

μs--风荷载体型系数：

μs=1.3=1.3×0.870=1.131；为挡风系数，考虑了脚手架和围护材料共同作用，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，按照荷载规范规定采用：

脚手架底部μz=0.740，脚手架顶部μz=1.130；

经计算得到，风荷载标准值为:

脚手架底部Wk=0.7×0.55×0.740×1.131=0.322kN/m2；

脚手架顶部Wk=0.7×0.55×1.130×1.131=0.492kN/m2；

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《扣件式规范》第5.1.9条：

长细比λ=l0/i=kμh/i=μh/i（k取为1）

查《扣件式规范》表5.3.3得：

μ=1.530；

立杆截面回转半径：

i=1.590cm；

λ=1.530×1.5×100/1.590=144.340

立杆实际长细比计算值λ=144.340小于容许长细比210，满足要求！

2.确定轴心受压构件稳定系数φ

长细比λ=l0/i=kμh/i=1.155×1.530×1.5×100/1.590=166.712；

稳定系数φ查《扣件式规范》附录C表得到：

φ=0.254；

3.风荷载设计值产生立杆段弯矩Mw

Mw=0.85×1.4WkLah2/10

经计算得到，各段弯矩Mw为：

脚手架底部Mw=0.129kN·m；

（二）外立杆稳定性计算

1.组合风荷载时,外立杆稳定性计算

σ=N/（φA）+MW/W≤[f]

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

=1.2×（5.863+4.786）+0.85×1.4×2.700=15.991kN；

σ=15991.387/（0.254×457）+129376.742/4790=164.848N/mm2；

组合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=164.848N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.不组合风荷载时,外立杆稳定性计算

σ=N/（φA）≤[f]

外立杆轴心压力设计值N=1.2×（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

=1.2×（5.863+4.786）+1.4×2.700=16.558kN；

σ=16558.387/（0.254×457）=142.726N/mm2；

不组合合风荷载时，外立杆实际抗压应力计算值σ=142.726N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（三）内立杆稳定性计算

全封闭双排脚手架仅考虑外立杆承受风荷载作用，内立杆不考虑风荷载作用。

σ=N/（φA）≤[f]

内立杆轴心压力设计值N=1.2（NG1k+NG2k）+1.4∑NQk

=1.2×（4.998+1.036）+1.4×4.050=12.911kN；

σ=12910.581/（0.254×457）=111.283N/mm2；

内立杆实际抗压应力计算值σ=111.283N/mm2小于抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

七、连墙件稳定性计算

风荷载产生连墙件轴向力设计值（kN），按照下式计算：

Nlw=1.4×Wk×Aw=9.297kN；

每个连墙件覆盖面积内脚手架外侧迎风面积Aw=13.500m2；

连墙件轴向力设计值Nl=Nlw+N0=14.297kN；

连墙件承载力设计值按下式计算：

Nf=φ·A·[f]

其中φ--轴心受压立杆稳定系数；

由长细比l/i=700/15.9结果查表得到φ=0.872；

A=4.57cm2；[f]=205N/mm2；

连墙件轴向承载力设计值为Nf=0.872×4.57×102×205×10-3=81.684kN；

Nl=14.297kN

连墙件采用双扣件及墙体连接。

由以上计算得到Nl=14.297kN≤双扣件抗滑力16.000kN，满足要求！

八、楼盖承载力及抗冲切验算

楼板承载力验算依据《混凝土工程模板及支架技术》杜荣军编、《工程结构设计原理》曹双寅主编、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）等规范编制。

（一）楼盖参数信息

脚手架搭设在现浇楼盖上，下面是楼盖有关参数：

楼盖为双向板，板单元计算长度BL=4m；板单元宽度BC=3m。

楼盖板厚度h0=150mm，混凝土设计强度为C25，已浇筑20天，混凝土强度fc=10.532MPa；

结构模型立面图

结构模型平面图

（二）荷载计算

立杆传递荷载组合值：

P=14.734kN；

混凝土板活荷载设计值（kN/m2）：

QB=1.4×[2×N/（La×Lb）×（Lb×Bc）/（0.49×Bc×Bl）+Qk]

=1.4×[2×14.734/（1.5×1.2）×（1.2×3）/（0.49×3×4）+2.5]=17.533kN/m2；

混凝土板恒载设计值（kN/m2）：

GB=1.2×hi/1000×25=4.500kN/m2；

（三）板单元弯矩计算

四边固定：

Lx/Ly=3/4=0.750；查表：

mx=0.02960，my=0.01300，mx'=-0.07010，my'=-0.05650；

四边简支：

Lx/Ly=3/4=0.750；查表：

mqx=0.06200，mqy=0.03170；

因为计算单元取连续板块其中之一，故需计算折算荷载组合设计值：

GB'=GB+QB/2=4.500+17.533/2=13.266kN/m2；Gq=GB+QB=4.500+17.533=22.033kN/m2；

QB'=QB/2=17.533/2=8.766kN/m2；

Mx=（mx+υ×my）×GB'×Bc2+（mqx+υ×mqy）×QB'×Bc2=9.236kN/m2；

My=（my+υ×mx）×GB'×Bc2+（mqy+υ×mqx）×QB'×Bc2=5.738kN/m2；

Mx'=mx'×Gq×Bc2=-13.901kN/m2；

My'=my'×Gq×Bc2=-11.204kN/m2；

根据以上弯矩，在《混凝土结构计算手册（第三版）》中查表得到

楼盖板理论配筋：

钢筋位置弯矩计算值（kN/m2）理论钢筋面积（mm2）

楼盖X向正筋9.236ASX=362（HPB235）

楼盖Y向正筋5.738ASY=223（HPB235）

楼盖X向负筋-13.901ASX'=388（HRB335）

楼盖Y向负筋-11.204ASY'=310（HRB335）

楼盖板实际配筋：

钢筋位置配筋量及等级钢筋面积（mm2）

楼盖X向正筋HPB23510@100ASX=785

楼盖Y向正筋HPB23510@100ASY=785

楼盖X向负筋HRB33512@120ASX'=942

楼盖Y向负筋HRB33512@120ASY'=942

楼盖实际配筋面积≥理论配筋面积，现浇楼盖板满足承载能力要求。

（四）楼板抗冲切承载力验算

外脚手架支撑在混凝土楼盖板上，根据《混凝土结构设计规范（GB50010）》规定，受冲切承载力应满足下式：

Fl≤（0.7βhft+0.15σpc,m）ηumh0

为了安全和简化计算起见，不考虑上式中σpc,m之值，作为板承载能力安全储备，将上式修改为下式：

Fl≤0.7βhftηumh0

0.7βhftηumh0=0.7×1.000×1.124×1.651×543.000×125.000/1000=88.167kN；

Fl=16.558kN；

混凝土楼板在脚手架钢管作用下可以承受最大冲击力为88.167kN≥钢管作用荷载16.558kN，楼板抗冲切承载力验算满足要求。